Curso Superior de Tecnologia em Automação Ind.
Sistemas Integrados de Manufatura
Sistemas Integrados de
Manufatura
Prof. Marcelo Coutinho
www.ifsul.edu.br/~coutinho
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Sistemas Integrados de Manufatura
Introdução
•
Sistema de produção: coleção de pessoas, equipamentos e procedimentos
organizada de tal forma a realizar as operações de manufatura de uma companhia.
– Sistemas de suporte à manufatura: procedimentos para gerenciar a
produção e resolver problemas (técnicos, logística, etc), projeto do produto
manter padrão de qualidade do produto (cliente).
Colarinho branco
Colarinho azul
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– Facilities: constitui os equipamentos organizados de maneira lógica e os
trabalhadores que os operam numa fábrica.
Produto
Tipo de Manufatura
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•
Produção baixa
– Geralmente produtos complexos e
especializados como navios, aviões e
máquinas especiais (fixed-position
layout).
– Partes individuais do produto podem ser
produzidas separadamente (process
layout).
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•
Produção média
– Hard product variety: caso em que os
produtos não apresentam semelhanças.
Tradicionalmente usa-se batch production
com process layout (changeover time para
o próximo produto).
– Soft product variety: peças similares
podem compartilhar mesmo equipamento
(changeover pode não ocorrer). Para
diferentes peças/produtos usa-se cellular
layout onde cada célula é especializada
numa função.
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•
Produção alta (em massa)
– Quantity production: tipicamente usa
process layout e se dedica na produção
em massa de uma peça ou parte de
equipamento.
– Flow line production: múltiplas
estações de trabalho em sequência
(product layout).
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Tipos de produção e seus layouts
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•
Sistemas de suporte à manufatura
– Pessoas e procedimentos que gerenciam as operações de produção (projeto,
planejamento, controle). O ciclo das informações está representado pela figura e
consiste nas funções: (1) business functions, (2) product design, (3)
manufacturing planning e (4) manufacturing control.
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•
Automação em sistemas de produção
– Automação: A tecnologia norteada nos princípios da mecânica, eletrônica e de
sistema baseado em computador para operar e controlar a produção.
– Elementos automatizados numa fábrica: (1) automação dos equipamentos
(manufacturing systems), (2) informatização do sistema de suporte
(manufacturing support systems).
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•
Automação dos equipamentos
– O termo automação se refere ao fato de que as operações se dão de modo
automático, quase não existe ação humana. Ex.:
•
•
•
•
sistemas de montagem automatizada
sistemas de inspeção de qualidade automatizada
sistemas de manufatura robotizada
etc
– Existem três tipos: (1) automação fixa, (2) automação programável e (3)
automação flexível.
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•
Automação dos equipamentos
– Automação fixa
•
•
•
•
•
A sequência de operação é fixada pela configuração do equipamento;
Geralmente envolve aplicações mais simples;
Alto custo inicial;
Taxa de produção alta (produção em massa);
Não flexível para adaptar outro produto.
– Automação programável
•
•
•
•
•
A sequência de operação é configurável (programa);
Alto investimento para propósitos mais gerais;
Flexibilidade para tratar de variações e mudanças no produto;
Indicado para batch production (produção média);
Ex.: NC, Robótica, PLC.
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•
Automação dos equipamentos
– Automação flexível
• Capaz de produzir continuamente uma variedade maior de peças ou
produtos (semelhanças entre si);
• Changeover time é mínimo;
• Investimento muito alto;
• Taxa de produção média.
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•
Informatização dos sistemas de suporte
– Tem por objetivo reduzir esforços no projeto de produtos, planejamento e
controle da manufatura e ainda, das negociações da empresa.
– Ex.: CAD (computer-aided design), CAM (computer-aided manufacturing), ou
ainda, CAD/CAM.
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•
Razões para automatizar
– Aumentar a produtividade do trabalho: maior saída por hora de trabalho;
– Reduzir custo de trabalho: máquinas substituindo trabalho humano para
reduzir custo do produto unitário;
– Reduzir ou eliminar tarefas rotineiras;
– Melhorar a segurança do trabalhador;
– Melhorar qualidade do produto: reduzindo a taxa de defeitos;
– Reduzir o tempo de entrega do produto;
– Realizar processos os quais manualmente não seriam possíveis: por
exemplo, circuitos integrados ou processos que exigem precisão e cálculos
complexos.
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Operações de manufatura
– Manufaturar: é a aplicação de processos físicos e químicos que altera a
geometria, as propriedades e/ou aparência de um dado material para criar peças
ou produtos.
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• Indústrias de manufatura e
produtos
– Indústrias de manufatura:
Produzem bens e/ou serviços,
sendo que existem três categorias
indicadas na tabela.
Indústria de processo: processos químicos,
farmacêutica, petróleo, alimento, bebidas e
energia elétrica.
Indústria de produtos discretos: automóveis,
aviões, computadores, máquinas e indústrias de
peças para montar os produtos citados.
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• Indústrias de manufatura e produtos
– As operações de produção podem ser divididas em: (1) produção contínua e (2)
produção em lote.
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• Indústrias de manufatura e produtos
– Produtos manufaturados: nos interessam os produtos discretos da indústria
secundária, reunidos abaixo.
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•
Indústria de manufatura e produtos
– Produtos manufaturados: os produtos da tabela anterior são divididos em: (1)
bens de consumo e (2) bens de capital.
– Bens de consumo: comprados diretamente pelos seus consumidores, ex.,
TVs, brinquedos, carros, etc.
– Bens de capital: comprados por outras companhias para produzir bens e
serviços, ex., aviões comerciais, computadores mainframe, máquinas, etc.
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•
Operações de manufatura
– Para uma indústria de produtos discretos tem-se as seguintes
atividades: (1) processing and assembly operations, (2) material handling, (3)
inspection and test e (4) coordination and control.
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• Relação produto/produção
– Nesse estudo os seguintes parâmetros são importantes: (1) production
quantity, (2) product variety, (3) complexity of assembled products e (4)
complexity of individual parts.
• Production quantity and product variety
– Seja Q = quantidade da produção (número de unidades/ano de uma dada
peça ou produto) e P = número de variedade de produtos. Cada estilo de
peça/produto será identificado com subscrito j. Assim, Qj = quantidade
anual do estilo j e Qf = quantidade total de todas as peças.
P
Qf  Qj
j 1
P1: número produtos distintos
Linha de produção
– P
P2: número modelos distintos
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• Relação produto/produção
– Exemplo: Uma companhia é especializada em produtos de fotografia. Produz
somente câmeras e projetores. Na sua linha de câmeras oferece 15 modelos
diferentes e na linha de projetores oferece 5. Qual a variedade de produtos?
P1  2 e P21  15 (câme ras), P22  5 (proje tores)
P1
2
j1
j1
P   P2 j   P2 j  15  5  20
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• Tentar-se-á quantificar quão complexo é a produção de um produto e/ou
peça.
• O número de componentes é indicativo da complexidade do produto
montado.
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• O número de operações no processamento é indicativo da complexidade de
um componente.
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• Seja nP = número de peças por produto e nO = número de operações no
processamento por peça.
• Três plantas são identificadas nesse estudo:
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• Relações entre P, Q, nP e nO para indicar o nível de atividade numa planta
de manufatura:
– Desprezar diferença entre P1 e P2 ;
– Assumindo que o produto é montado por partes produzidas na planta
(não existe compra) ;
– Então:
P
n Pf   Q jn Pj
j1
nPf : número total de peças manufaturadas na fábrica (pç/ano)
Qj : quantidade anual de um produto j (produtos/ano)
nPj : número de peças no produto j (pç/produto)
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
P
nPj
nOf   Q j nPj  nOjk
j 1
Nível de atividade numa fábrica
k 1
nOf : número total de ciclos de operações realizadas (ops/ano)
nOjk : número de operações de processamento para cada peça k , somado sobre o
número de peças no produto j (nPj)
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•
Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• Exemplo: Suponha que uma companhia projetou uma nova linha de produto
e está planejando construir uma nova planta para manufaturar esta linha de
produto. A nova linha consiste de 100 tipos de produtos diferentes e para
cada tipo de produto a companhia quer produzir 10000 unidades
anualmente. Os produtos possuem em média 1000 componentes cada e o
número médio de operações de processamento para cada componente é
10. Tudo é produzido pela fábrica. Cada passo do processamento leva em
média 1min. Determine:
A) Quantos produtos anualmente são produzidos
B) Quantas peças anualmente são produzidas
C) Quantas operações anualmente
D) Quantos trabalhadores serão necessários para a planta (250 dias/ano)
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DEFINIÇÃO DE FAMÍLIAS E CÉLULAS
Concepção e operacionalidade
• Vimos que existem diversos algoritmos desenvolvidos para se estabelecer as
células de máquinas e famílias de peças. Essa metodologia garante eficiência,
no entanto, a qualidade está ligada à otimização da definição das rotas;
• Na aplicação de um algoritmo sobre as informações de rotas das peças, alguns
parâmetros de projetos podem ser restrições na criação de famílias e células:
• o tamanho da célula;
• o limite de carga para cada máquina;
• a interdependência entre as máquinas.
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O tamanho da célula
• É medido pelo número de processos ou de máquinas alocadas na mesma ;
• É um parâmetro que deve ser controlado por razões como:
• limitação do espaço físico ;