CARACTERÍSTICAS DE PEÇAS ROTACIONAIS PARA BASES DE
DADOS EM TECNOLOGIA DE GRUPO
José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior
Escola Federal de Engenharia de Itajubá - Departamento de Produção - [email protected]
Av. BPS, 1303, Itajubá, MG, CEP: 37.500-000, Cx. Postal 50, Tel.: (035) 629-1150 Fax: (035) 629-1148
José Arnaldo Barra Montevechi
Escola Federal de Engenharia de Itajubá - Departamento de Produção - [email protected]
Av. BPS, 1303, Itajubá, MG, CEP: 37.500-000, Cx. Postal 50, Tel.: (035) 629-1150 Fax: (035) 629-1148
Abstract
The purpose of this paper is show the definition of the characteristcs set to make a data base
regarding geometrical, production and material informmation for rotational parts, in GT context. It
examines the problem from applicating the data base, and make a criticism of the code based
systens.
Key words: Group Technology, Parts Classification, Data Base
1. Introdução
Este artigo tem por finalidade apresentar a definição de um conjunto de características para
formação de uma base de dados com informações de geometria, processo, material e produção para
peças rotacionais. Para isto, inicialmente descreve de maneira sucinta o contexto em que se
enquadra tratando sobre Tecnologia de Grupo. Em seguida é abordado o problema do uso das bases
de dados e faz-se uma crítica aos sistemas baseados em códigos. Na sequência descreve-se uma
metodologia para uso desta nova bases de dados e apresenta-se as características de forma
detalhada. Encerra-se o artigo através de comentários sobre sua utilização.
2. Tecnologia de Grupo
A Tecnologia de Grupo, ou simplesmente TG, introduzida por MITROFANOV (1958), é
uma filosofia que preocupa-se com a racionalização da manufatura através da formação das
“famílias de peças” e das “células de manufatura” através das similaridades. Através de sua
aplicação torna-se possível otimizar ferramental, dispositivos de sujeição, preparação de máquinas,
processos de fabricação, movimentação de materiais, projetos de peças e outras atividades que
envolvem a fabricação (GROOVER 1987). Portanto, todas estas vantagens conseguidas através da
TG refletem-se na redução de custos, simplificação dos métodos de controles, aumento da
flexibilidade de produção e ganho em termos de competitividade no disputado mercado globalizado.
Diversas metodologias foram, e continuam sendo, desenvolvidas para identificar
similaridades entre peças. Como apresentado por LORINI (1993), os métodos podem ser divididos
em análise visual, sistemas de classificação e codificação (SCC) e análise de fluxo de produção
(AFP). Estes métodos, com exceção da análise visual, recebem diversas contribuições através de
ferramentas diversificadas como grafos, redes neurais e lógica fuzzy entre outras.
XVII ENEGEP, Universidade do Rio Grande do Sul, Gramado - RS, 06 a 09 de Outubro, 1997.
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Os sistemas de classificação e codificação (SCC’s) foram, e continuam sendo, muito
aplicados na indústria, o que incentivou o desenvolvimento de vários sistemas como VUOSO,
VUSTE, KC 1, KK 3, Toyoda, Brisch, Optiz, Stuttgart, Pittler, Gildemeister, Zafo, PGM, IAMA,
Allis-Chalmers, CODE, Niimash, VPTI, MICLASS, GRUCON, etc. Um SCC pode ser descrito
como sendo uma base de dados contendo o código, numérico ou alfanumérico, de cada peça. Este
códigos são determinados pelas características das peças e relacionados normalmente em manuais
do sistema.
A Figura 1 apresenta, em sua parte superior, o código de uma peça qualquer composto por
26 dígitos numéricos. A parte inferior da figura apresenta a flexibilização do código, que indica
quais valores determinados dígitos podem assumir para que outras peças possam ser selecionadas
para formar uma família de peças. Neste exemplo as características definidas pelos dígitos 7, 8, 9,
10 e 18 foram flexibilizadas. A Tabela 1 apresenta algumas das peças encontradas que se
adequaram ao código flexibilizado.
2
8
7
1
1
0
3
0
5
0
1
4
2
7
1
3
3
4
2
0
0
1
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1
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02
03
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25 26
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5
0
2
0
0
1
2
1
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5
7
2
8
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1
1
0
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3
0
3
1
5
0
1
4
2
7
1
3
3
4
5
9
Figura 1 - Exemplo de códigos flexibilizados.
PEÇAS ENCONTRADAS
Numero da peça (fábrica)
239810
239819
239813
239807
239880
239809
Código
2871- 1029 - 5014 - 2713 - 3920 - 0121 - 55
2871- 1030 - 4514 - 2713 - 3420 - 0121 - 55
2871- 1030 - 5019 - 2713 - 3920 - 0121 - 55
2871- 1031 - 5719 - 2713 - 3420 - 0121 - 55
2871- 1029 - 5719 - 2713 - 3020 - 0121 - 55
2871- 1031 - 5019 - 2713 - 3020 - 0121 - 55
Tabela 1 - Exemplo de peças encontradas.
Nota-se que o grande problema do método é a necessidade de se conhecer previamente a
natureza da família que se deseja obter. Por exemplo, uma família de eixos com comprimento entre
200 e 350 mm, diâmetro entre 50 e 70 mm e material alumínio. Estes números e informações têm
de ser traduzidos no códigos que os representam, mediante a consulta a manuais. Este fato é uma
desvantagem, pois muitas vezes o que não se conhece é a estrutura da família e na maioria das vezes
o que se deseja é isto.
3. Base de Dados
Um dos princípios básicos da TG relaciona-se com a base de dados. Ela deve ser única e
disponibilizar todas as informações sobre as diversas características de cada peça de forma clara
para todas as áreas da empresa. Mas não é isto que se observa na prática. BILLO et al. (1988) cita
que na realidade estes dados passam a ser específicos do departamento usuário do sistema. Além
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disto o uso de códigos dificulta a interpretação dos dados por parte das pessoas, que passam a ter
que contar com o auxílio de manuais ou programas.
O uso de códigos é comum. O encontramos em bibliotecas, documentos e em inúmeras
outras aplicações. Sua difusão ocorreu devido às limitações de processamento e de capacidade de
armazenamento dos velhos computadores. Manipular o nome de uma peça e, por exemplo, suas
dimensões básicas exigiria recursos que não estavam disponíveis. Além disto havia o problema da
programação e também as dificuldades da interface. Trabalhar com códigos simplificava todas as
tarefas para o computador e complicava as tarefas para o usuário do sistema. Entre os problemas dos
SCC’s apontados por HYER; WEMMERLOV (1989) estão as deficiências dos manuais do software
e também o próprio processo de instalação e manutenção. Incluir ou alterar uma pequena
característica em um software tornava-se altamente complicado. Este fator obrigou as empresas a se
adaptarem aos pacotes existentes.
Figura 2 - Dificuldade de utilização dos sistemas baseados em códigos.
Hoje este tipo de abordagem já deveria ter sido abolido em grande parte das aplicações. O
poder de processamento dos modernos microcomputadores, aliado à sua grande capacidade de
armazenamento e fazendo uso de linguagens de programação orientadas a objetos permite a geração
de sistemas onde as bases de dados armazenem todas as informações das suas peças sem a
necessidade do uso de códigos. Em seu trabalho WINBLAD et al. (1993) defendem o uso de bases
de dados orientadas a objetos em engenharia.
Estes modernos sistemas possuem programação mais ágil e flexível devido ao uso de
interfaces gráficas amigáveis. Alteração no sistema são mais simples e causam muito menos
transtornos. A familiarização do usuário com o sistema é mais rápida e intuitiva, requisitando pouco
treinamento e manuais mais objetivos. A grande vantagem vem através da produtividade que o
sistema proporciona e principalmente da possibilidade de todos os setores da empresa poderem
compartilhar dos mesmos dados.
4. Metodologia
Uma metodologia para trabalhar com este tipo de base de dados é sugerida por
MONTEVECHI (1995). Em seu trabalho a identificação de famílias de peças e células de
fabricação se faz através do uso da lógica fuzzy sobre uma base de dados que contém informações
de geometria, material, processo e produção.
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Para formar famílias de peças esta metodologia atribui pertinências à características
selecionadas. Por exemplo, deseja-se formar uma família de peças com largura máxima entre 50 e
70 mm, altura até 25 mm, comprimento entre 110 e 125 mm, contendo entre 5 a 10 furos passantes
de diâmetro superior a 15 mm, de aço 1050, e complexidade baixa. As características quantitativas
como altura, largura, comprimento, diâmetro e número de furos tem pertinência atribuída através de
expressões matemáticas ou gráficos. Características qualitativas como complexidade tem
pertinência atribuída pelo método de análise hierárquica (conhecido como AHP - Analytic
Hierarchy Process). Após a atribuição de pertinências às características a metodologia utiliza-se de
um algoritmo para formação dos agrupamentos similares. Este método é utilizado quando se
conhece previamente a natureza da família que se deseja obter. Mas também é possível fazer com
que o próprio algoritmo identifique famílias sem que sejam fornecidos valores limitantes e sim
definindo um “índice de similaridade” (alfa-cut).
A base de dados de seu trabalho possuía características de peças prismáticas. A finalidade
deste trabalho é de definir e propor um conjunto de características para peças rotacionais e assim
completar esta parte da metodologia.
5. Características
Influenciaram na definição destas características os trabalhos de LORINI (1993),
MONTEVECHI (1995), PEKLENIK et al. (1984), PEKLENIK et al. (1980), BHADRA; FISCHER
(1988) e SHAH; BHATNAGAR (1989). A Tabela 2 apresenta características gerais enquanto a
Tabela 3 apresenta características geométricas, seus itens e uma pequena figura de exemplo.
Característica
Tecnologia
Material
Lote
Item
tolerância mais apertada
melhor acabamento superficial
complexidade
nome
resistência
dureza
velocidade ótima de corte
maior lote para produção
menor lote para produção
produção anual máxima
produção anual mínima
Tabela 2 - Características gerais para peças rotacionais.
Característica
Forma básica
Item
diâmetro máximo
comprimento máximo
Visualização
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Redução de diâmetro
uma extremidade
ambas extremidades
central
número de diâmetros
Simetria
longitudinal
transversal
Elementos cônicos
(externos)
número de elementos
maior inclinação
menor inclinação
Elementos cônicos
(internos)
número de elementos
maior inclinação
menor inclinação
Roscas
(externas paralelas)
número de roscas
maior diâmetro nominal
menor diâmetro nominal
maior passo
menor passo
maior comprimento
roscado
menor comprimento
roscado
Roscas
(externas cônicas)
número de roscas
maior diâmetro nominal
menor diâmetro nominal
maior passo
menor passo
maior comprimento
roscado
menor comprimento
roscado
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Roscas
(internas paralelas)
número de roscas
maior diâmetro nominal
menor diâmetro nominal
maior passo
menor passo
maior comprimento
roscado
menor comprimento
roscado
Roscas
(internas cônicas)
número de roscas
maior diâmetro nominal
menor diâmetro nominal
maior passo
menor passo
maior comprimento
roscado
menor comprimento
roscado
Canais
(externos)
número de canais
largura máxima
largura mínima
profundidade máxima
profundidade mínima
máximo ângulo da parede
mínimo ângulo da parede
raio do fundo
raio da borda
Canais
(internos)
número de canais
largura máxima
largura mínima
profundidade máxima
profundidade mínima
máximo ângulo da parede
mínimo ângulo da parede
raio do fundo
raio da borda
Furos longitudinais
número de furos
número de diâmetros
diâmetro máximo
diâmetro mínimo
comprimento máximo
comprimento mínimo
cego ou vazado
Furos longitudinais
(fora de centro)
número de furos
diâmetro máximo
diâmetro mínimo
raio de centros máximo
raio de centros mínimo
comprimento máximo
comprimento mínimo
ângulo com o eixo
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Furos transversais
número de furos
diâmetro máximo
diâmetro mínimo
comprimento máximo
comprimento mínimo
ângulo com o eixo
Elementos esféricos
número de elementos
diâmetro do elemento
diâmetro da conecção
Tabela 3 - Características geométricas para peças rotacionais.
6. Conclusão
A utilização de bases de dados que não fazem uso de códigos permite sua utilização
simultânea por todos os setores da empresa. Dessa forma os dados passam a ser centralizados em
um único servidor e evita-se os riscos de duplicação de informações em locais diferentes, com
códigos diferentes e a possibilidade de valores diferentes.
O poder de programação e a flexibilidade de manipular dados é a grande arma para
desenvolver aplicações que manipulem grande volume de informações com alta performance. Junto
a isto há todas as facilidades de comunicação com o usuário através de interfaces mais intuitivas e
simples que possibilitam um aumento na produtividade. Além desses fatos deve-se estar atento as
ferramentas de manutenção do sistema que possibilitam incluir, excluir ou alterar a estrutura de
armazenamento dos dados sem afetar o sistema como um todo. Assim os antigos problemas de
adaptação da empresa ao pacote adquirido estarão definitivamente eliminados.
A cada momento os recursos fornecidos pela informática estão mais próximos das funções
executadas no dia-a-dia, seja em casa, no trabalho ou no laser. Deve-se acompanhar este
desenvolvimento e buscar aplicá-lo na solução dos problemas que existem e fazer com que a
máquina simplifique o trabalho do Homem e o libere para as funções de que realmente é capaz de
exercer.
7. Bibliografia
BILLO, R. E.; RUCKER, R.; SHUNK, D. L., “Enhancing group technology modeling with database
abstractions”, Journal of Manufacturing Systems 7, no. 2, p. 95-106, 1988.
BHADRA, A.; FISCHER, G. W., “A new GT classification approach: a data base with graphical
dimensions”, American Society of Mechanical Engineers, p. 44-49, 1988.
GROOVER, M. P., “Automation, production system and computer integrated manufacturing”,
Prentice-Hall, Inc., 1987.
HYER, N. L.; WEMMERLOV, U., “Group Technology in the US manufacturing industry: a survey
of current pratices”, International Journal of Production Research 27, no. 8, 1287-1304, 1989.
LORINI, F. J., “Tecnologia de grupo e organização da manufatura”, Editora da UFSC,
Florianópolis, 1993.
MITROFANOV, S. P., “Princípios científicos da tecnologia de grupo”, 1958.
MONTEVECHI, J. A. B., “Contribuição para identificação de similaridades entre peças abordagem baseada na lógica fuzzy em sistemas de apoio computadorizados”, Tese de Doutorado,
Poli USP, São Paulo, 1995.
XVII ENEGEP, Universidade do Rio Grande do Sul, Gramado - RS, 06 a 09 de Outubro, 1997.
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PEKLENIK, J., GRUM, J., “Investigation of the computer aided classification of parts”, Annals of
the CIRP, Vol 29, no. 1, p. 319-323, 1980.
PEKLENIK, J., GRUM, J,; LOGAR, B., “An integraded approach to CAD/CAPP/CAM and group
technology by pattern recognittion”, 16th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems,
Tokyo, Japan, 1984.
SHAH, J. J., BHATNAGAR, A. S., “Group technology classification from feature-based geometric
models”, American Society of Mechanical Engineers, p. 204-213, 1989.
WINBLAD, A. L.; EDWARDS, S. D.; KING, D. R., “Software orientado ao objeto”, Editora
McGraw-Hill Ltda., 1993.
XVII ENEGEP, Universidade do Rio Grande do Sul, Gramado - RS, 06 a 09 de Outubro, 1997.
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