Processos Industriais
Lino Marques
Conteúdo
1.4
Tipos de processos industriais
1.5
Níveis da Automação Industrial
1.6
Controlo de processos por computador
1.7
Alguns acrónimos
Tipos de processos industriais
•
Processos contínuos
Sistema de produção contínua de grandes quantidades de produto,
normalmente pó ou líquido. Exemplo: refinarias, pasta de papel,
indústrias químicas.
•
Produção em massa
Sistema de produção de um produto com pouca variação. Exemplo:
automóveis e eletrodomésticos.
•
Produção por lotes (Batch)
Sistema de produção de uma quantidade média de um produto que
pode ser repetido periodicamente. Exemplo: livros e roupas.
•
Produção individualizada
Sistema de produção frequente para produtos produzidos em
Processos contínuos
Processos contínuos (cont.)
Pulp & Paper
Produção em massa
Alimentação e bebidas
Processos discretos
Industria de peças e de
montagem
Exemplos de processos produtivos
Operações típicas em indústrias de
processos e em indústrias discretas
Controlo contínuo e discreto
Variedade dos produtos vs. quantidade
Complexidade das
peças e dos produtos
Automação fixa vs. flexível
•
Automação fixa
• Investimentos iniciais elevados em equipamentos específicos,
• Elevadas taxas de produção,
• Impossibilidade em geral de prever alterações nos produtos.
•
Automação programável
• Elevado investimento em equipamento genérico,
• Taxas de produção inferiores à automação fixa,
• Flexibilidade para alterações na configuração da produção,
• Bastante apropriada para produção por lotes (“batch processing”).
•
Automação flexível
• Elevados investimentos no sistema global,
• Produção contínua de misturas variáveis de produtos,
• Taxas de produção média,
Células flexíveis de
produção
Níveis da Automação
Industrial
Manufacturing Execution Supervision (SCADA) Group Control Individual Control Field Primary technology EnterpriseComplexidade e nível hierarquico
MES
Supervisão
Controlo de grupo
Controlo individual
Terreno (Field)
Local (Site)
Nível de
Comando
Complexidade
Velocidade de Reacção
ERP
dias
meses
minutos
segundos
0.1s
0.1s
Sistema de controlo de grande dimensão
empresa
Controlo de Grupo
Controlo de Unidade
Nível de terreno
Sensores
& Actuadores
A V
Supervisão
Sala de controlo
Tecnologia de base
Fluxo de trabalho, Recursos, Interacções
SCADA =
Supervisory Control
And Data Acquisition
T
administração
Nível de Terreno (Field)
•
O nível de terreno está em
interacção directa com o
equipamento do processo
(tecnologia primária)
Nível de Grupo
•
O nível de grupo coordena as
actividades de várias unidades de
controlo
•
O controlo de um grupo é
frequentemente hierárquico,
podendo também ser par-a-par (de
grupo de controlo para grupo de
controlo = sistema de controlo
distribuído)
Interface humano local
Por vezes o nível de grupo tem
o seu próprio interface
homem-máquina para controlo local
das operações
(ao lado: ensacagem de
cimento)
ou para manutenção:
consola ou
painel de
emergência
Nível de Supervisão:
Interface Homem-maquina
Sala de controlo
(parede mímica)
Nível de Supervisão:
Local de trabalho de um operador
•
O nível de supervisão
(SCADA =
Supervisory
Control And
Data Acquisition)
•
Mostra o estado actual
do processo
•
Mostra o histórico:
alarmes, acontecimentos
e tendências
•
Dá acesso a documentação (manuais)
Controlo de processos por computador
• Texaco (1959)
26 caudais, 72 temperaturas, 3 pressões, 3 composições
• Direct Digital Control DDC (Imperial Chemical 1962)
224 variáveis, 129 válvulas
• Redução de custos pela eliminação de instrumentação analógica
• Painéis de interface com o operador simplificados
• Flexibilidade através da capacidade de reprogramação
• Controlo distribuído (Honeywell 1975)
• Utilização do PC de forma generalizada ao nível do
terreno (1990s)
Norma
ANSI/ISA 95
Nível de Empresa
As aplicações a nível de empresa são de quatro tipos:
Guardar os dados da produção (histórico) de forma segura, permitindo no
futuro seguir os produtos e os processos.
Plant Information Management System (PIMS)
Despachar e controlar a produção com base em dados actuais (tempo-real),
seguir produtos, e adaptar-se a acontecimentos.
Manufacturing Execution System (MES)
Prever o comportamento futuro dos processos e em particular a manutenção
do equipamento; seguir indicadores de desempenho chave (KPI).
Asset Optimisation (AO)
Optimizar a produtividade futura do processo
Exemplo:
Siemens
WinCC
Manufacturing
Execution
System
(MES)
dispatching
production
performance
analysis
labour
management
product
tracking &
genealogy
documentation
repository
process
management
maintenance
management
quality
management
resource
allocation
&
status
operation
scheduling
data
collection &
acquisition
recipe
engineering
(ISA S95 standard)
Release procedures Package + label requirement s. Packaging steps Test procedures Request & stock allocation Test requirements Enter lot
data requirementSample s Assign
Location number Process steps Manufact. material requirements Verification
Receiving Quarantine Obtain samples Release materials Place into warehouse Request material Receive material Dispense material Send to Manufact. Manufact. process In-Process sample test Initiate packaging Packaging Packaged product quarantine Inspection procedures Obtain inspect samples Release packaged product Shipping
