XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO
A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
MODELAGEM DO PROCESSO DE
PRODUÇÃO DE FILMES FINOS DE
CARBONO TIPO DIAMANTE (DLC )
COMO FERRAMENTA DE SUPORTE A
TOMADA DE DECISÃO APLICADO
NUM SISTEMA DE CONTROLE
CONSIDERANDO A PRODUÇÃO
SUSTENTÁVEL.
Joao Thiago de Guimaraes Anchieta e Araujo Campos (UESC )
[email protected]
Robson Marinho da Silva (UESC )
[email protected]
Andre Gustavo de Guimaraes Anchieta de A. Campos (UFMG )
[email protected]
FRANCODANI RICO AMADO (UESC )
[email protected]
Danilo Maciel Barquete (UESC )
[email protected]
Este estudo tem como objetivo modelar o processo produtivo na etapa
de desenvolvimento de filmes feitos de Carbono-Tipo Diamante
utilizando o método PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor
Deposition - Deposição Química na fase Vapor assistidda por Plasma)
para identificar de forma sistêmica os pontos de melhoria na cadeia
produtiva considerando a sustentabilidade com o uso de ferramentas
de mapeamento e modelagem de processos utilizando rede de Petri.
Auxiliado por um método de desenvolvimento de produto, foi realizado
um estudo do produto e desenvolvido um mapa de processos utilizando
a ferramenta rede de Petri como forma de visualização dos processos e
sistemas de controle. O uso dessas ferramentas associado à etapa de
projeto do produto permitiu identificar situações críticas de gargalos,
sistemas inoperantes e fluxos simultâneos assim como analisar os
pontos de ganho de valor ao produto. Com base nas matrizes de
entrada e saída de fluxo, foi feita uma análise pontual de cada
transição resultando no mapa de processos.
Palavras-chaves: Carbono Tipo Diamante, PECVD, Redes de Petri,
Mapa de processos, Controle sustentável
1. Introdução
1.
A alta competitividade das organizações e a interação entre os blocos econômicos
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mundiais exigem apurado controle da qualidade de produção, assim como a busca por
produtos que utilizem alta tecnologia e sejam acessíveis aos consumidores. Isto exige que as
grandes indústrias de produtos eletrônicos busquem formas para atrair o consumidor e, em
paralelo, reduzir os seus custos de produção através, por exemplo, da utilização de materiais
mais baratos e, ao mesmo tempo, sustentáveis o que pode, de algum modo, diminuir o tempo
de vida dos produtos. Mas, por outro lado, o consumidor está cada vez mais exigente perante
aos valores que são agregados aos novos produtos (SILVA; MYIAGI; SANTOS, 2011;
WEINDAHL, 2008). Assim, a inovação no desenvolvimento de produtos eletro-eletrônicos
torna-se cada vez mais complexa devido ao aumento da concorrência no mercado, acesso às
novas tecnologias e exigências do consumidor. Além disso, as empresas devem criar
vantagens competitivas inovando seus produtos e considerando a combinação de requisitos
conflitantes de sustentabilidade e custo. Portanto, criam-se novos desafios para os engenheiros
e demais envolvidos no projeto de produtos. Ou seja, se por um lado alguns materiais geram
descarte rápido, por outro lado, isto gera necessidades de prover rápida substituição devido ao
menor ciclo de vida do produto e desenvolvimentos de novos métodos e tecnologias para
agregar valor ao produto na área de projetos e considerando a sustentabilidade pelos
pesquisadores e profissionais.
Atualmente, o material mais utilizado no mercado de eletro-eletrônicos é o material
metálico, devido, principalmente, a sua facilidade de condução elétrica e relativa facilidade de
usinabilidade. Porém, os materiais metálicos são altamente corrosivos, sendo esta propriedade
um dos principais motivos de descarte desses produtos, visto que um alto grau de corrosão
diminui consideravelmente sua condutibilidade elétrica (MARCUS; MAURICE, 1967). Surge
então a necessidade de encontrar meios que inibam a corrosão dos metais utilizados na
produção de eletro-eletrônicos, aumentando assim sua vida útil. Uma das formas de diminuir
a corrosão é através do revestimento do metal com outros tipos de materiais que inibem a
corrosão e melhoram outras propriedades de acordo com o seu uso e sua necessidade.
Neste sentido, observa-se que pesquisas realizadas em materiais carbonosos,
especificamente o diamond-like carbon (DLC) permitem identificar propriedades de grande
utilidade para a indústria de eletro-eletrônicos. Entre as propriedades que tem sido bastante
divulgada na comunidade científica, tem-se as características de anti-corrosão, o baixo
coeficiente de atrito e a resistência à abrasão (RADY, 2008). Este material inovador permite a
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melhoria funcional de equipamentos eletrônicos, além de uma maior preservação do mesmo
evitando seu descarte e, conseqüentemente, a preservação ambiental.
Para melhor compreensão em relação ao uso do DLC, é necessário ter uma visão geral
sobre os equipamentos e processos produtivos envolvidos. A visualização dos processos
produtivos pode ser feita por meio de técnicas de mapeamento e modelagem de processos,
como a técnica de redes de Petri (RdP) (MURATA, 1989; FIGUEIREDO; CAMPOS;
SILVA, 2012). A característica principal da RdP é a sua fácil representação de processos e
fluxos, sendo uma ferramenta formal e gráfica de modelagem de sistemas complexos. Ela
permite estudar sistemas de produção e seus subsistemas envolvendo vários processos
produtivos os quais executam operações em paralelo, compartilhando informações e recursos,
e ao mesmo tempo garantindo uma sistemática no desenvolvimento de projetos (SILVA;
MYIAGI; SANTOS, 2011).
Desse modo, é importante explorar o potencial das técnicas de modelagem no
mapeamento do processo produtivo de proteção de materiais metálicos utilizados em produtos
eletro-eletrônicos através da tecnologia inovadora de revestimento com DLC. A produção de
filmes finos é caracterizada pelo alto consumo de energia e desperdício de gases reagentes.
Portanto, inicialmente este estudo analisa todo o processo de fabricação de filmes finos de
DLC e suas propriedades tanto para esta aplicação como para aplicação em produtos
similares. Em seguida, o mapeamento e a análise da cadeia produtiva de crescimento de
filmes finos de DLC é apresentado para a compreensão da dinâmica da linha de produção e
destaque dos fatores que agregam valor ao produto, bem como para a identificação de pontos
críticos, i.e., gargalos que podem causar redução de produtividade,o que interfere diretamente
no adequado uso de recursos para a produção destes filmes finos. Ou seja, esta contribuição
utiliza da técnica redes de Petri no controle do processo produtivo de produtos inovadores
considerando a sustentabilidade, pois o uso adequado de recursos, técnicas e tecnologias
inovadoras, como o revestimento com DLC, evitam desperdícios e agregam valor no
desenvolvimento de produtos, o que por outro lado, auxilia na gestão da produção sustentável
deste tipo de sistema.
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Carbono-Tipo Diamante
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As propriedades do diamante são reconhecidas há muito tempo. Além do alto grau de
dureza, as suas propriedades de alta condutibilidade térmica, baixo coeficiente de atrito e
resistência à corrosão, o diamante tem também utilidade devido a inúmeras outras
propriedades. Os esforços para a produção de diamante sintético vêm sendo realizados desde
os anos 50. Sabe-se que o diamante é composto de carbono com sua estrutura eletrônica 100%
de ligações sp3. Com o tempo, foram desenvolvidos diversos métodos de criação de diamantes
sintéticos, com novas estruturas cristalinas que caracterizam o carbono amorfo. Ele é definido
pela quantidade de ligações com o hidrogênio e os tipos de ligações, sendo que quanto menos
hidrogênio ligado ao átomo de carbono, suas propriedades se tornam mais parecidas com a do
diamante. De acordo com o diagrama ternário de fases proposto por Robertson (2002)
ilustrados nas Figuras 1 e 2, é possível identificar as diferentes fases do carbono amorfo e sua
concentração de hidrogênio e ligações sp2 e sp3. Os tipos de ligações “sp" caracterizam o
carbono pela sua forma no espaço. Carbonos com ligações sp3 possuem a forma tetraédrica e
aqueles com ligações sp2 possuem a forma trigonal planar:
Figura 1 - Estruturas do carbono de acordo com os tipos de ligações sp, sp 2 e sp3.
Fonte: Rady, 2008.
Figura 2 - Diagrama ternário de fases proposto por Robertson em 1998
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Fonte: Rady, 2008.
Observa-se que existe uma relação entre os tipos de ligações sp2, sp3 e a quantidade de
hidrogênio ligada ao carbono. Um diamante possui 100% de ligações sp3, tipo de ligação
conhecida como “taC” (carbono tetragonal), termo usado
para designar o carbono não
3
hidrogenado (somente ligações sp ). Os tipos de ligações e quantidade de hidrogênio variam
de acordo com o método de deposição usado para o crescimento de filmes. Cada tipo de
carbono amorfo possuem diferentes propriedades e características. As diferentes propriedades
são definidas de acordo com a Tabela 1:
Tabela 1 - Propriedades do carbono amorfo
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Fonte: Rady, 2008.
Pode-se observar na Tabela 1 que a relação entre a porcentagem de hidrogênio e tipos
de ligações sp3 influencia diretamente nas propriedades do carbono amorfo.
Entre outras propriedades, a resistência à abrasão e o pequeno coeficiente de atrito
tornou o DLC amplamente utilizado na indústria automotiva, biomédica, odontológica e
difundido na comunidade acadêmica como forma de pesquisa e desenvolvimento de novos
produtos.
Na indústria automotiva, o carbono tipo diamante é usado principalmente devido a
sua propriedade de baixo coeficiente de atrito. O atrito é o principal responsável pelo desgaste
de peças automotivas como pistões, engrenagens, eixos e afins. O uso do revestimento de
DLC diminui a fricção entre componentes dessas peças, gerando benefícios ao usuário. Peças
revestidas se tornam mais resistentes que, conseqüentemente, obtém maior tempo de vida em
comparação com outros tipos de revestimentos. Entre as peças expostas a um alto grau de
fricção, aquelas revestidas com este material também diminuem seu desgaste colaborando
para o aumento da vida útil. Logo, os custos de manutenção para o usuário é reduzido
consideravelmente o que torna o automóvel de melhor qualidade perante o consumidor. Devese considerar todos os custos gerados para a produção de um novo produto. De acordo com
Juran (1998), a redução de custos aumenta a qualidade do produto já que diminui, entre
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outros, o desperdício ou aumenta a satisfação do cliente. O revestimento de materiais
metálicos reduzem os custos e aumentam o tempo de vida do produto e, conseqüentemente,
melhorando a qualidade da peça revestida.
A redução de atrito também é utilizada para aumentar a eficiência de motores e a
redução do consumo de combustíveis. Engrenagens e pistões revestidos com DLC diminuem
consideravelmente o atrito durante o funcionamento do motor. Essa redução diminui o
consumo de combustível pelo automóvel e colabora para a redução da taxa de emissão de
óxidos de carbono na atmosfera, tornando o veículo menos poluente.
Além do baixo coeficiente de atrito, a resistência à corrosão também é de grande valia
para a indústria automobilística. As ligas metálicas utilizadas na fabricação de carrocerias
assim como nas peças de motores, marchas e outros componentes são altamente afetadas pela
reação química com o ar e a água. A proteção por meio do revestimento de DLC protege os
automóveis dessa reação corrosiva de forma que aumenta sua vida útil além de manter o bom
funcionamento dos componentes eletrônicos e mecânicos.
2.1.1. Método de deposição
Entre os métodos existentes para deposição de filmes de DLC, são destacados os mais
utilizados como deposição iônica, por laser pulsado, por plasma, sputtering e arco catódico
(ROBERTSON, 2002; TRAVA-AIROLDI; BONETTI; CAPOTE; RADY; CORAT, 2007a,
2007b). Este trabalho foca no método de deposição química na fase vapor assistida por
plasma (PECVD – plasma enhanced chemical vapor deposition) devido as suas características
de deposição e viabilidade dos equipamentos e componentes envolvidos.
A PECVD é um processo usado para depositar carbonos amorfos provenientes da
reação de dois gases sobre um sólido (substrato). Essa reação química ocorre devido ao uso
do plasma que ioniza os gases em reação. O plasma é a ionização de partículas que provoca a
separação de suas ligações moleculares.
O PECVD utiliza de energia elétrica para a criação desse plasma. As moléculas dos
gases envolvidos se dissociam, formando novas moléculas que são depositadas no substrato.
A descarga elétrica é formada por 2 eletrodos: um menor, geralmente o catodo, é diretamente
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conectado a uma fonte de radio freqüência. O segundo, o anodo, é formado pela parede da
câmara. A descarga pela radio freqüência produz o plasma que, por sua vez, inicia a reação
nos gases envolvidos, “quebrando” as moléculas e ionizando os átomos. O substrato (material
que será depositado o DLC) é colocado sobre o catodo, e este refrigerado por água.
2.2. Redes de Petri
Além do mapeamento de processos, é possível modelar as leis da física, química e
matemática utilizando técnicas e suas ferramentas de modelagem. O modelo é uma descrição
de um sistema por meio de equações e relações matemáticas. As redes de Petri (RdP) foram
criadas por
Carl Adam Petri, objetivando a modelagem de sistemas com componentes
concorrentes. As suas primeiras aplicações ocorreram em 1968 (MURATA, 1989).
A característica principal da RdP é a sua fácil representação de processos e fluxos.
Uma rede de Petri é uma ferramenta gráfica de modelagem de sistemas complexos. Ela
permite estudar sistemas compostos e subsistemas de funcionamento paralelo, compartilhando
informações e recursos.
Existe uma representação gráfica da RdP que é composta de 2 elementos principais, os
lugares e as transições (termos relacionados a RdP são destacados em Arial). Os lugares
são representados por círculos e as transições por barras, como pode ser visto na Figura 3.
Os lugares e as transições são conectados por arcos orientados de um lugar para uma
transição ou de uma transição para um lugar. Em outras palavras, uma RdP é um grafo
bipartido. Outro elemento gráfico da RdP é a marca que é representada cada uma por
pequenos pontos sólidos dentro dos círculos que representam os lugares.
Figura 3 - Representação gráfica de uma Rede de Petri
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Quando há transição de um estado para o outro, o retângulo representado assinala
uma ação, ou seja, uma mudança de estado que é definido no estado posterior do processo.
Essa ação é definida por meio de uma marca que flui de um estado para outro, devido ao
disparo de uma transição, representando o atendimento à execução de uma ação.
A rede de Petri permite descrever o paralelismo (dois processos independentes), a
competição por um recurso, a escolha entre várias alternativas e a sincronização dos
processos. De acordo com Cardoso & Valette (1997): “a evolução dos processos num sistema
pode se dar de forma simultânea ou não. Se esta se dá de forma simultânea, os processos
podem ser completamente independentes ou relativamente independentes”. Logo, o autor
define os tipos de interdependência possíveis numa RdP, que são as interações entre os
processos. Esta interação é dividida em 4 categorias: cooperação, competição, pseudoparalelismo e paralelismo verdadeiro.
As RdP permitem identificar situações únicas durante o processo. Essas situações são
características a todos os processos e seu entendimento permite facilitar as mudanças no
processo com o objetivo de melhoria e/ou correção (REISIG, 1989). Essa relação é chamada
de interação entre processos e são divididos em: seqüência, divisão, junção, caminhos
alternativos, repetição e compartilhamento de recursos (Figuras 4 e 5).
Figura 4 – Exemplos de (a) divisão e (b) junção
Figura 5 - Exemplo compartilhamento de recurso
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3. Método
Este estudo visa aplicar a técnica de RdP seguindo o método proposto por Campos &
Silva (2012), onde todo e qualquer processo pode ser representado e modelado pela RdP.
Assim, para a representação em RdP é necessário seguir 3 etapas:
Etapa 1: definir uma lista de condições e ações da RdP;
Etapa 2:-
criar matrizes de entrada e de saída para representar as relações entre
transições e estados.;
Etapa 3:- representar graficamente uma RdP para cada transição, unindo todos os modelos
em RdPs através das transição em uma RdP completa, que represente todo o sistema
modelado, na qual deve-se definir a sua marcação inicial.
Num exemplo de ligar e desligar uma lâmpada, as Tabelas 2 a 4 e a Figura 6
representam cada uma das etapas listada:
Tabela 2 – Lista de condições e ações do processo de ligar/desligar lâmpada.
Tabela 3 – Matrizes de Entrada (a) e Saída (b).
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Figura 6 – Rede de Petri final após união.
4. Resultados
Existem diversos métodos de desenvolvimento de revestimento de DLC, sendo que
entre os estudados foi escolhido o PEVCD devido a sua grande utilização dentre os produtos
já existentes atualmente no mercado brasileiro.
O atual estudo é de mapear o processo produtivo dos filmes de revestimento. Para isso,
é necessário ter uma visão geral sobre os equipamentos e processos envolvidos, como ilustra a
Figura 7.
Figura 7 – Esquema dos equipamentos no processo de crescimento de DLC usando PECVD (Plasma-Enhanced
Chemical Vapor Deposition)
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Os equipamentos listados são necessários para desenvolver os filmes que serão usados
como revestimento. O processo produtivo ocorre dentro da câmara, sendo o foco deste
trabalho. A visão geral dos equipamentos utilizados neste processo permite fazer o
mapeamento do processo assim como realizar sua simulação.
A ferramenta de mapeamento, modelagem e simulação utilizada é a rede de Petri. Para a
criação de uma rede de Petri é necessário seguir 3 etapas distintas. (vide Tabelas 2 e 3 e a
Figura 6). Entre as variações de processos produtivos existentes na literatura, esta modelagem
foi realizada com base no processo geral, ou seja, aplicável a todos os processos e seus subprocessos das diversas variações da produção de DLC com o método PECVD. Seguindo as
etapas do método proposto, tem-se sua aplicação neste processo descrito e ilustrado entre as
Tabelas 4 e 5 e as Figuras 8 e 12.
Tabela 1 - Condições e ações do macro processo
Macro Processo
T 0
Ações
Iniciar Limpeza
T 1
Finalizar Limpeza
P
P
P
P
0
1
2
3
Condições
Estado Inicial
Aguardando Limpeza
Câmara Limpa
Câmara c/ Substrato
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T
T
T
T
T
T
T
2
3
4
5
6
7
78
Inserir Substrato
Ligar Refrigeração
Refrigerando Câmara
Criar Vácuo
Inserir Gases
Regular Temperatura
Regulando Temperatura
T
T
T
T
T
T
10
11
12
13
1314
14
Iniciar PECVD
Iniciar Limpeza
Finalizar Limpeza
Controlando Temperatura
Regulando Temperatura
Retirando Substrato
P 4
P 5
P 6
Aguardando Refrigeração
Câmara Refrigerada
Câmara com Vácuo
P 7
P 78
P 8
Câmara com os gases
Aguardando temperatura
Temperatura Regulada
P
P
P
P
P
Desligar PECVD
Câmara Limpa
Temperatura Controlada
Aguardando temperatura
Retirar Substrato
11
13
14
1314
15
Tabela 5 – Matrizes de entrada e saída do macro processo
Matriz de Entrada
Matriz de Saída
T/P
25 27 30
T/P
22 25 28 20
1
1
0
0
0
1
0
0
0
4
0
1
0
3
0
1
0
0
12
1
0
0
7
0
0
1
0
13
0
0
1
10
0
0
0
1
14
0
0
0
11
1
0
0
0
78
0
0
1
13
0
0
1
0
Figura 8 – Representação RdP das transições T0, T1 e T2
Figura 9– Representação RdP das transições T3, T4 e T5
Figura 10 – Representação RdP das transições T6, T7 e T78
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Figura 11 – Representação RdP das transições T10, T11 e T12
Figura 12 – Representação RdP das transições T13, T1314 e T14
Logo, aplicando a RdP em todo o macro-processo foi possível determinar os pontos de
controle das variáveis controláveis no processo de crescimento de filmes finos por PECVD
como ilustrado na Figura 13:
Figura 13 – Mapa de processos da deposição e crescimento de filmes
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Entre os resultados apresentados pela rede de Petri e suas matrizes de entrada e saída,
é possível identificar os pontos de gargalos analisando cada transição da rede de Petri
ilustrada na Figura 13. Uma transição ocorre somente quando todos os lugares precedentes
foram atendidos e a condição posterior esteja livre. Quanto mais condições ligadas a
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transição mais possibilidade de ocorrer um gargalo. Observando cada transição, pode-se
definir que os pontos de gargalos críticos são: T17, T19 e T21. Pois de acordo com suas
matrizes de entrada e saída, são transições com mais ligações. É possível também
visualizar os pontos de gargalos de produção executando a simulação do macro processo.
Essa visualização permite identificar quais processos que são executados simultaneamente e
suas interdependências. Neste trabalho foi utilizado o software HPSIM para editar e simular o
modelo em RdP e identificar os possíveis gargalos de produção.
5. Considerações Finais
O uso do carbono amorfo, ou DLC, tem sido considerado pelos pesquisadores como
uma tecnologia de ponta. O baixo coeficiente de atrito, a sua resistência à ação corrosiva e à
abrasão são propriedades que podem ser altamente aproveitadas no mercado atual. Existem
diversos métodos para o desenvolvimento desses produtos, sendo que cada método é
característico de cada tipo de material que será revestido devido principalmente à temperatura
em que é feita a deposição do filme sobre o substrato. Enquanto a etapa principal da criação
do revestimento acontece em reações químicas de gases, é necessário compreender o processo
num todo e assim identificar quais situações que estão controlando a deposição e crescimento
desses filmes. Na literatura atual é muito difícil encontrar estudos sobre os tipos de processos
e variáveis envolvidas no uso de DLC.
O uso da rede de Petri (RdP) facilita a modelagem e, conseqüentemente, a gestão dos
sistemas de produção devido a identificação dos principais estados e ações do processo
produtivo, através de correlação destes com os elementos da RdP (transições, marcas e
lugares ou condições) e da visualização da evolução dinâmica dos mesmos. Desse modo,
essa técnica permite visualizar todas as transições no processo assim como os sub-processos e
sistemas existentes. A relação entre transições e condições é de grande valia para a
identificação de problemas na cadeia produtiva. De forma clara e objetiva foi possível
identificar situações de gargalos, sistemas de controles e todos os sub-processos que realizam
tarefas de forma simultânea para atingir o resultado esperado. Os modelos propostos são
desenvolvidos em softwares que permitem a edição e simulação de RdP, permitindo analisar
formalmente as boas propriedades de redes de Petri, e assim analisar e validar os modelos
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propostos, permitindo identificar os pontos críticos de produção desde a fase de abstração à
fase de modelagem do processo produtivo de crescimento de filmes finos de DLC.
Por outro lado, através do mapeamento e definição das etapas de produção do
revestimento de DLC, profissionais de áreas afins podem utilizar o modelo para inserir as
variáveis necessárias para projetos específicos. Portanto, é interessante ressaltar que os
resultados obtidos nesse trabalho também podem ser expandidos para o uso em diversas áreas.
Além disso, os processos mapeados com os elementos dos modelos em RdP podem ser
interligados aos dispositivos físicos envolvidos no controle, e isto através de desenvolvimento
de softwares que pode permitir a supervisão da operação em tempo real dos processos
produtivos.
6. Referências Bibliográficas
CARDOSO, V., VALETTE R. Redes de Petri. Editora da UFSC, 1997.
CAMPOS, J. T. G. A. A., SILVA, R. M. Aplicação do Modelo ADDIE no Ensino de técnicas de projeto de
sistemas de manufatura. VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, CONEM, São Luís, MA, 2012.
FIGUEIREDO, K. A.; CAMPOS, J. T. G. A. A.; SILVA, R. M. Modelagem de Sistemas de Controle de
Manufatura Usando Redes de Petri e Considerando a Ocorrência de Falhas. XIX Simpósio de Engenharia
de Produção – SIMPEP, Bauru, 2012.
JURAN, J. M. Juran’s Quality Handbook. McGraw-Hill. 5th edition, 1998.
MARCUS, P. and MAURICE V. Fundamentals Aspects of Corrosion of Metallic Materials. Materials
Science and Engineering, 1967.
MURATA, T. Petri nets: properties, analysis and applications. Proceedings of the IEEE, vol. 77, n.4, pp.
541-580, 1989.
RADY, P. A. Estudos de Fenômenos Tribológicos em Materiais Carbonosos. Instituto de Pesquisas Espaciais
- INPE, São José dos Campos, 2008.
REISIG, W. Petri Nets an Introduction. Springer Verlag, New York, 1985.
ROBERTSON, J. Diamond-like amorphous carbon. Materials Science and Engineering, pp. 129-281, 2002.
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SILVA, R.M., MIYAGI, P.E., SANTOS , D.J. F., 2011, Design of Active Holonic Fault-Tolerant Control
Systems. IFIP Advances in Information and Communication Technology, v. 349, pp. 367-374.
TRAVA-AIROLDI, V.J.,; BONETTI, L.F.; CAPOTE, G.; SANTOS, L.V.; CORAT, E.J. A comparison of
DLC film properties obtained by r.f. PACVD, IBAD, and enhanced pulsed-DC PACVD. Surface and
Coatings Technology, v. 202, n. 3, pp. 549- 554, 2007a.
TRAVA-AIROLDI, V.J.; SANTOS, L.V.; BONETTI, L.F.; CAPOTE, G.; RADI, P.A.; CORAT, E.J.
Tribological and mechanical properties of DLC film obtained on metal surface by enhanced and low-cost
pulsed-DC discharge. International Journal of Surface Science and Engineering, v. 1, n. 4, p. 417 427, 2007b.
WIENDAHL, H. Betriebsorganisation fur Ingenieure, Hanser Verlag., 2008.
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