Engenharia Elétrica
disciplina:
Sistemas Integrados de
Manufatura
Prof. Dr. Miguel Afonso Sellitto,
1
Sistemas integrados
de fabricação
2
Sistemas de Fabricação
• A fabricação é a parte primordial da manufatura;
– manipulação de peças alimentando máquinas;
– processamento de peças;
– manipulação de peças desalimentando máquinas;
– Inspeção de peças;
– Transporte interno de peças
• O atual cenário de competição exige objetivos
estratégicos: (i) aumento da eficácia; e (ii)
aumento da flexibilidade da manufatura.
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3
Sistemas de Fabricação
• Algumas estratégias de chão-de-fábrica:
– células de manufatura;
– máquinas flexíveis;
– sistemas de alimentação automática;
– sistemas de inspeção automática de peças;
– robots e transporte automático de peças (AGV)
• Estratégias administrativas:
– automação dos planos de produção; e
– automação do controle de produção.
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4
Operação integrada em computador
– projeto do produto;
– tecnologia de manufatura;
– controle de materiais;
– estocagem e transporte;
– manufatura de peças e montagem de conjuntos;
– controle de ferramentas;
– controle de qualidade;
– manutenção; e
– planejamento e controle de produção.
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5
Fatores que afetam a integração da manufatura
– disponibilidade de pessoal técnico;
– diversidade de ferramentas e procedimentos;
– estado da arte da automação (CAD-CAM; CLP,
CNC, sensores de campo);
– situação de mercado e tempos de fornecimento;
– objetivos estratégicos (econômicos e sociais);
– estrutura física de máquinas e prédios;
– condições para compras e investimentos; e
– racionalização de processos e da produção.
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6
Fluxos em manufatura
• Informação:
– Plano de produção, tecnologia de processo, projeto
das peças, controle de pedidos e diligenciamento e
requisitos de qualidade;
• Informação e materiais;
– fabricação das peças, montagem, inspeções,
estocagem, transporte, medição e controle de
inventário em processo, controle de manutenção.
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7
Fluxos em manufatura
Matéria-prima
Sub-sistemas
Produto
final
Outras peças
Outros sub-sistemas
• Dinâmica de grupo:
– Escolha uma manufatura e indique os principais
fluxos de materiais e de informação.
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8
Integração de fluxos automáticos
• CIM: Não é uma tecnologia, mas um modo de
usar a tecnologia;
• Todas as atividades referentes à manufatura são
integradas por um sistema de computadores;
• Dois tipos de automação:
– autônoma (realiza a operação); e
– apoio à decisão (oferece alternativas ao decisor)
• Dois tipos de ambientes:
– industrial: CAE, CAD, CAPP, CAM; e
– administrativo: ERP.
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9
Considerações sobre
automação na
manufatura
10
Automação na manufatura
• Dois tipos, com objetivos e equipamentos
diferentes:
– Automação industrial: executa operações e apóia
decisões de chão-de-fábrica;
– Vale-se de softwares específicos, CLP´s, CNC´s e
computadores hospedeiros (host computers);
– Automação administrativa: executa operações e
apóia decisões estratégicas;
– Vale-se de redes de computadores, sofwares
generalistas e ERP´s.
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11
Automação industrial: hierarquia de
funções
local
remoto
supervisão
processamento concentração
CPU´s de
CPU´s de
CLP´s e CNC´s
Host
Computers;
Conexão com ERP.
remote I/O´s;
CCM´s;
transmissores;
sensores analógicos de
posição,
pressão, temperatura, etc;
sensores binários;
atuadores de campo
(válvulas, motores, etc.)
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12
Conexão em estrela
processamento
concentrador
campo 11 campo 12 campo 1n
concentrador
campo 21 campo 22 campo 2n
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13
Conexão em anel
processamento
concentrador
campo 21 campo 22 campo 2n
concentrador
campo 21 campo 22 campo 2n
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14
Análise comparativa
• Ligação em estrela
• Ligação em anel
– tempo real;
– tempo de scan;
– individualidade (falha em
um nó ou ligação não
compromete os demais);
– rede (falha em um nó ou
ligação compromete os
demais nós);
– custo elevado de
instalação e manutenção.
– custo baixo de instalação
e manutenção.
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15
Dois tipos de manufatura: processos
de forma e processo de propriedade
• Processos de Propriedade:
– A matéria-prima se transforma e é transportada
em processos e operações contínuas (só podese medir pesos e volumes dos materiais);
– O valor é agregado ao produto pelas suas
propriedades (capacidade de reação, etc.);
– Indústria química, petroquímica, farmacêutica,
etc.
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16
Dois tipos de manufatura: processos
de forma e processo de propriedade
• Processos de Forma:
– A matéria-prima se transforma e é transportada
em processos e operações discretas (pode-se
contar os materiais);
– O valor é agregado ao produto pela forma
(dimensões, cores, distribuição espacial, etc.);
– Indústria metal-mecânica, calçadista, etc.
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17
Automação nos dois processos
• Processo de propriedade:
– as distâncias são longas, o ambiente é hostil,
poucas respostas são em tempo real; as lógicas de
controle exigem mais variáveis analógicas e
realimentação, as corridas de produção são mais
longas e ininterruptas (produção de bateladas);
• Processo de forma:
– as distâncias são curtas, o ambiente é menos hostil,
a resposta exigida quase sempre é em tempo real;
as lógicas de controle exigem mais variáveis
binárias, as corridas de produção são mais curtas e
interrompíveis (produção de peças).
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18
Automação nos dois processos
• Processo de propriedade:
– usa sensores, transmissores e atuadores (válvulas,
inversores) de campo, redes de CLP´s e sistemas
supervisórios, conectados com computadores que
rodam rotinas otimizadoras (IA) e ERP´s;
• Processo de forma:
– usa sensores e manipuladores (robôs, AGV´s) de
campo, redes de CLP´s, CNC´s, DNC´s, conectadas
com redes de computadores que rodam programas
de CIM (CAE, CAD, CAPP, CAM) e ERP´s.
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19
Formato canônico em propriedade
PCP
(Informações para ERP)
supervisório
(alarmes, sinóticos, IA)
supervisório
(alarmes, sinóticos, IA)
rede de CLP´s
rede de CLP´s
supervisório
(alarmes, sinóticos, IA)
rede de CLP´s
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20
Propriedade: PCP e ERP
• Geralmente são máquinas de grande porte
(servidores e redes);
• Conectam a manufatura às áreas de estratégia
(vendas; compras; entregas);
• Informam à manufatura a situação dos estoques
e das entregas, a previsão de produção futura e a
programação de produção atual;
• Recebem da manufatura os dados de produção,
custos e qualidade.
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21
Propriedade: supervisórios
• Geralmente são máquinas de menor porte, em
redes industriais;
• Informam ao operador sobre o andamento das
operações de chão-de-fábrica (alarmes ativos,
máquinas ligadas e desligadas, situação de
variáveis de operação e malhas de controle);
• Emitem relatórios locais (logs de produção);
• Recebem do operador os pre-sets das malhas;
• Podem incluir rotinas otimizadoras de pre-sets
baseadas em IA.
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22
Propriedade: redes de CLP´s
• Executam as funções de intertravamento,
proteção e seqüenciamento;
• Sob certas circunstâncias, podem operar malhas
de controle PID. Malhas rápidas devem ser
operadas por single e multi-loops;
• Podem emitir relatórios locais de pequeno porte e
gerar pequenos bancos de dados da operação e
operar em redundância;
• Comunicam-se com supervisórios, passando as
funções de alarme.
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23
Propriedade: redes de CLP´s
CLP, remote I/O, multi-loops
inversores CA/CA,
instrumentos inteligentes
CPU supervisória;
alarmes, relatórios;
otimizador via IA
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24
Formato canônico em forma
CAD
Previsão de vendas
e pedidos firmes
CAE
Controle de materiais
(MRP)
CAPP
Controle
de equipamentos
(programação, manutenção)
(MRP II; PCP)
CIM
CAM
ERP
Informações
de qualidade
Redes industriais
(CNC, CLP, DNC, robótica)
Fluxo de materiais
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25
Forma: PCP e ERP
• Conectam a manufatura às áreas de estratégia,
porém através dos módulos de CIM;
• Informam à manufatura a situação dos estoques
e das entregas, a previsão de produção futura, a
programação de produção e o seqüenciamento
de máquinas e de preparações;
– MRP: controla a requisição de materiais;
– MRP II: controla o uso de máquinas, RH e finanças;
• Recebem da manufatura os dados de produção,
custos e qualidade.
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26
Forma: CIM
• CIM é o uso conjunto de diversas tecnologias de
software de apoio à manufatura;
– CAD: automatiza o desenvolvimento de produto;
– CAE: automatiza o teste e a simulação do uso do
produto;
– CAPP: automatiza o desenvolvimento do processo,
escolhendo a seqüência de fabricação e a alocação
de máquinas;
– CAM: automatiza a geração de código para as
máquinas CNC alocadas para o produto;
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27
Forma: redes industriais
CLP, CNC, DNC, robôs, leitura e identificação,
coletores de dados, máquinas de inspeção, controladores
CAM
CAPP
CAE
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CAD
28
Forma: tipos de redes industriais
Em anel, com by-pass
Sistemas Integrados de Manufatura
29
Forma: tipos de redes industriais
Em estrela
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30
Forma: tipos de redes industriais
gateway
Em árvore
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31
Tecnologia de processo: relação
variedade-volume
volume
alto
Fluxo concentrado;
Baixa ociosidade;
Famílias de produtos;
flow-shop
FMS.
celular
job-shop
project-shop
baixo
baixa
alta
variedade
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32
Tipos de lay-out
fluxo de material
de processo
recursos produtivos
produto
de projeto
recursos produtivos
Sistemas Integrados de Manufatura
33
Tipos de lay-out
fluxo de material
recursos produtivos
recursos produtivos
linear
fluxo de material
celular
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34
Lay-out celular: a separação homemmáquina
•
Em uma célula de trabalho, cada operador faz mais de uma
tarefa, ocorrendo a multifuncionalidade.
1
3
5
2
4
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35
FMS: Sistemas flexíveis de manufatura
• Sistemas que agregam diversas técnicas:
– CLP´s, CNC´s, DNC´s;
– Robótica, AGV´s;
– Heurísticas e software genéricos, tais como a
tecnologia de grupo, lay-out-celular, balanceamento
de células; e
– Heurísticas e software específicos, originados da
pesquisa operacional e da matemática
computacional, tais como a MST e a roteirização da
fabricação.
Sistemas Integrados de Manufatura
36
FMS: Sistemas flexíveis de manufatura
• Componentes do FMS:
– Computadores ligados a estações de trabalho;
– Conexões entre estações por AGV´s ou esteiras e
operações de carga e descarga por robótica;
– Almoxarifado de matérias-primas e produtos
acabados interligado às máquinas por AGV´s ou
esteiras;
– Magazine de ferramentas e troca automática; e
– Computador central para a coordenação,
programação e seqüenciamento de tarefas.
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37
FMS: Estrutura típica de integração
Rota do AVG
Filas de entrada e saída
Filas de entrada e saída
Estação de trabalho n
Estação de trabalho m
Filas de entrada e saída
Magazine de ferramentas
Estação de trabalho 1
Almoxarifado
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38
FMS: Estrutura típica de manipulação
Sistemas Integrados de Manufatura
39
FMS: Tecnologias agregadas
• Tecnologia de grupo: separa as peças a fabricar
segundo semelhanças de forma e processo,
formando famílias e alocando-as a células;
• Formação de lay-out celular: separa as máquinas
em células, as ET´s, capazes de fabricar com
economicidade todas as peças de uma família;
• Balanceamento de linhas: distribui o trabalho
dentro da célula, de modo a que não haja
máquinas sobrecarregadas nem ociosas; e
• Roteirização: otimiza a rota do AGV segundo o
plano de fabricação.
Sistemas Integrados de Manufatura
40
FMS: roteirização
• O problema da roteirização é clássico na logística
e possui inúmeras soluções exatas e heurísticas;
• Para a FM, ao menos duas variantes deste
problema são de interesse:
– Minimal spanning tree: rota unidirecional (só vai)
que conecta todas as máquinas (redes elétricas e
redes pneumáticas para a distribuição de
ferramentas);
– TSP (traveller salesman problem): rota que passa
por todas as máquinas apenas uma vez e volta ao
ponto de partida (rota do AGV).
Sistemas Integrados de Manufatura
41
FMS: a MST
• Forma a rota de uma rede de comunicação ou de
uma rede de abastecimento automático de
ferramentas, segundo as seguintes restrições:
– As máquinas já estão localizadas e não serão
deslocadas;
– A rede pode acessar qualquer máquina e pode ser
instalada em qualquer lugar da planta;
– Uma alternativa é o algoritmo de Kruskal.
Sistemas Integrados de Manufatura
42
FMS: algoritmo de Kruskal
1. Representar o sistema de manufatura sob a
forma de grafo (nós e arestas)
2. Escolher a aresta de menor distância e incluir na
MST;
3. Identificar a próxima aresta de menor distância
não-inclusa:
– Forma um ciclo? sim ==> 3, não ==> inclui;
4. Todos os nós inclusos?
– Sim ==> fim, não ==> 3.
Sistemas Integrados de Manufatura
43
Algoritmo de Kruskal: exemplo
ET 1
10 m
ET 3
90 m
almoxarifado
10 m
ET 5
20 m
60 m
30 m
40 m
40 m
60 m
30 m
80 m
ET 2
40 m
ET 4
1: Almoxarifado - ET 1;
2: ET1 - ET3;
3: ET1 - ET4 (Almoxarifado - ET 3 forma um ciclo);
4. Almoxarifado - ET2;
5. ET4 - ET5.
Sistemas Integrados de Manufatura
44
Algoritmo de Kruskal: exemplo
ET 1
10 m
ET 3
90 m
almoxarifado
10 m
ET 5
20 m
60 m
30 m
40 m
40 m
60 m
30 m
80 m
ET 2
40 m
ET 4
1: Almoxarifado - ET 1;
2: ET1 - ET3;
3: ET1 - ET4;
4. Almoxarifado - ET2;
5. ET4 - ET5.
Sistemas Integrados de Manufatura
45
Exercício:
• Achar a MST da rede abaixo.
almoxarifado
30 m
ET 6
30 m
30 m
ET 2
20 m
ET 4
30 m
10 m
50 m
30 m
10 m
40 m
ET 1
ET 7
30 m
20 m
ET 3
20 m
ET 5
Sistemas Integrados de Manufatura
46
Exercício:
• Achar a MST da rede abaixo.
almoxarifado
30 m
ET 6
30 m
30 m
ET 2
20 m
ET 4
30 m
10 m
50 m
30 m
10 m
40 m
ET 1
ET 7
30 m
20 m
ET 3
20 m
ET 5
Sistemas Integrados de Manufatura
47
FMS: heurística OPT1 modificada
• O problema: encontrar uma rota boa, não
necessariamente ótima, que passe por todos os
pontos de uma rede uma e apenas uma vez;
• As restrições: os custos dos trechos devem ser
bidirecionais (ir de A para B custa o mesmo do
que ir de B para A);
• Se houver custos negativos (-Cij), todos os
custos devem ser acrescidos do valor Cij, não
restando valores negativos na matriz de custos.
Sistemas Integrados de Manufatura
48
FMS: heurística OPT1 modificada
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Identificar a solução atual e calcular seu custo;
Montar a matriz de custos unidirecional;
Para cada nó, listar o nó mais próximo e a distância;
Começando pelas menores distâncias, criar
sementes de caminhos;
Listar todas as possibilidades de conexão entre
sementes;
Escolher uma solução inicial elaborada;
Por inspeção visual, encontrar trechos candidatos a
entrar e trechos candidatos a sair da solução;
Testar as trocas possíveis; e
Continuar o processo até que os ganhos tenham se
tornado irrisórios.
Sistemas Integrados de Manufatura
49
Exemplo: rota aceitável entre sete ET
• Sete ET´s são separadas por distâncias;
– Os percursos acarretam diversos custos;
– Os custos totais entre trechos são dados por
uma matriz;
• Usando a heurística, encontrar uma rota
aceitável.
Sistemas Integrados de Manufatura
50
Exemplo: matriz de custos
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
X
30
25
32
23
26
32
X
55
33
30
60
70
X
52
37
33
18
X
45
43
57
X
52
50
X
21
X
Sistemas Integrados de Manufatura
51
Exemplo: solução inicial óbvia
solução atual:
a-b-c-d-e-f-g, cujo custo é $ 287
Sistemas Integrados de Manufatura
52
Vizinhos e distâncias
nó
vizinho
$
A
E
23
B
A/E
30
C
G
18
D
A
32
E
A
23
F
G
21
G
C
18
Sistemas Integrados de Manufatura
53
Sementes de caminhos
C
G
18
1ª semente
21
D
F
2ª semente
5ª semente
32
A
23
3ª semente
E
30
B
4ª semente
Sistemas Integrados de Manufatura
54
Conexões entre as sementes
a) (C - D) e (F - B) = 52 + 60 = 112;
b) (C – B) e (F – D) = 55 + 43 = 97;
Escolhe-se a solução b);
A rota se torna:
1ª semente
2ª semente
B–C–G–F–D–A–E–B
Sistemas Integrados de Manufatura
55
Testes de inclusão
Solução inicial elaborada: B – C – G – F – D – A – E – B = 222;
Custos dos trechos: 55 – 18 – 21 – 43 – 32 – 23 – 30;
Candidato a sair: C – B = 55;
Candidatos a entrar: trechos incluindo B ou C < 55;
Por exemplo: B – D = 33, C – E = 30, C – F = 33;
A – B = 30, C – A = 25;
Trocar D por B: D – C – G – F – B – A – E – D = 249;
Trocar A por B: A – C – G – F – D – B – E – A = 193; e
Trocar E por B: E – C – G – F – D – A – B – E = 211.
Sistemas Integrados de Manufatura
56
Conclusão
Solução atual = 287 $;
Solução final:
A – C – G – F – D – B – E – A = 25 + 18 + 21 + 43 +
33 + 30 + 23 = 193 $;
Ganho proporcionado pelo método: 33%;
Pode-se continuar o processo até que os ganhos
não sejam mais atrativos:
– novo candidato a sair: F – D = 43.
Sistemas Integrados de Manufatura
57
Estudo de caso: FMS
• Uma célula de um FMS é composta das ET´s A, B, C,
D, E, F;
• O AGV deve fazer entregas e coletas nas ET´s;
• Os custos das transferências entre as ET´s e as
cargas, em toneladas, são dadas na tabela a seguir;
• Determine o roteiro de menor custo e a menor
capacidade aceitável do veículo.
Sistemas Integrados de Manufatura
58
Estudo de caso: FMS
$
A
B
C
D
E
F
A
X
20
10
40
40
50
X
30
20
20
30
X
30
15
10
X
10
25
X
5
B
C
D
E
F
X
Sistemas Integrados de Manufatura
59
Estudo de caso: FMS
ET´s
toneladas
A
B
entrega
coleta
25
5
C
D
E
5
5
10
15
F
5
Resposta: __  __  __  __  __  __  __
Capacidade: ________ toneladas.
Sistemas Integrados de Manufatura
60
Balanceamento em arranjos lineares
• Objetivo: dimensionar, carregar e arranjar as
estações de trabalho WS ao longo da linha;
– obter dados de operações;
– construir grafo de precedências;
– calcular tempo de ciclo TC = tempo disponível /
demanda;
– calcular nº de WS necessárias E = tempo total de
operação (TTO) / TC;
– carregar estações segundo heurística; e
– calcular eficiência Ef = TTO / [E x TC.]
Sistemas Integrados de Manufatura
61
Exemplo: dados de operações
operação
a
b
c
d
e
f
g
h
i
TTO
demanda
disponibilidade
tempo
minutos
0,12
0,30
0,36
0,25
0,17
0,10
0,10
0,08
0,20
1,68
5.000
40
precedências
a
b
c
d
d
e; f
f
g; h
peças/semana
horas/semana
Sistemas Integrados de Manufatura
62
Exemplo: grafo de precedências
0,17
0,12
0,30
a
b
0,36
0,25
c
d
e
0,10
0,10
0,20
f
g
i
h
0,08
TC = [40 h/sem] / [5.000 peças/sem] =
= 0,48 minutos / peça;
E = 1,68 minutos / 0,48 minutos = 3,5 ==> 4 WS
Sistemas Integrados de Manufatura
63
Carga de estações de trabalho
• Carregar a 1ª estação com as n primeiras
atividades, até completar o tempo de ciclo;
E1 = a + b = 0,42 min.;
• Carregar demais estações;
E2 = c = 0,36; E3 = d + e = 0,42;
E4 = f + g + h + i = 0,48;
• Se for possível escolher entre atividades para a
locar na mesma estação, deve-se (a) escolher
elemento de maior tempo; ou (b) elemento que
abre maior número de seguidores.
Sistemas Integrados de Manufatura
64
Exemplo: distribuição das WS
0,17
E1
E2
0,12
0,30
a
b
E3
0,36
0,25
c
d
e
0,10
0,10
0,20
f
g
i
E4
h
0,08
Qual a eficiência
deste balanceamento?
Sistemas Integrados de Manufatura
65
Prática: balanceie a linha a seguir
operação
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
TTO
demanda
disponibilidade
tempo
minutos
4
7
5
6
4
3
4
6
5
4
6
6
60
120
40
precedências
a
a; b
b
b
c
d; e
e; f
i
h; j
g; k
peças/semana
horas/semana
Sistemas Integrados de Manufatura
66
Formação de células de trabalho:
análise de aglomerados
• Células são agrupamentos de máquinas que devem
produzir peças;
• A vantagem é a redução de transporte; as desvantagens
são a redução do aprendizagem e a eventual necessidade
de equipamentos redundantes para as mesmas tarefas.
–
Diversas peças serão produzidas em diversas máquinas, em uma
relação matricial;
–
As células podem ser segregadas por peças (duplicando máquinas)
ou por máquinas (transportando peças);
–
Só excepcionalmente se chegará a uma segregação total de peças e
máquinas;
• Será apresentada uma técnica de segregação em
aglomerados, o ROC (rank order clustering).
Sistemas Integrados de Manufatura
67
Algoritmo ROC
• Dados iniciais são organizados em matriz [máquinas
x peças] nas [linhas x colunas];
1. Ler as entradas das linhas como palavras binárias,
converter para decimal e ordenar as linhas em ordem
decrescente;
2. A ordem das linhas da matriz atual é a mesma da ordem de
valor binário? Se sim, vá para 4, se não siga;
3. Reorganizar as linhas da matriz em ordem decrescente e
calcular os valores binários das colunas, convertidos em
decimal;
4. A ordem das colunas da matriz atual é a mesma da ordem
de valor binário? Se sim, vá para 6, se não siga;
5. Reorganizar as colunas em ordem decrescente e ir para 1;
6.Linhas e colunas em ordem? Se sim, fim, se não vá para 1.
Sistemas Integrados de Manufatura
68
Exemplo: algoritmo ROC
peças
máquinas 1
2
1
1
2 1
3 1
4
1
5 1
máquinas
3
2
5
1
4
decimal
ordem
peças
1
2
1
1
1
1
1
28
3
1
4
3
4
1
5
1
6
1
7
1
1
1
3
1
1
4
1
5
6
decimal ordem
46
4
80
2
1
81
1
42
5
1
65
3
matriz original
7
1
1
24
2
1
1
3
5
1
2
7
1
1
3
6
matriz após
20 arrumação
3 das linhas
Sistemas Integrados de Manufatura
69
Exemplo: algoritmo ROC
peças
1
3
1
1
1
1
1
máquinas
7
2
4
6
5 decimal ordem
3
1
112
1
2
96
2
5
1
80
3
1
1
1
1
1
15
4
4
1
1
1
14
5
matriz final, após arrumação das colunas
Célula 2: máquinas 1 e 4
Célula 1: máquinas 3, 2 e 5
Ex = nº de incidências extra-celulares / nº total de incidências;
Es = nº espaços ocupados / nº espaços intra-celulares;
Eficiência do arranjo = [(1 - Ex) + Es] / 2 = 91%
Sistemas Integrados de Manufatura
70
Organize a produção em células e
calcule a eficiência do arranjo
peças
máquinas 1
2
1 1
2
3 1
4 1
1
5
1
3
1
4
1
1
5
1
6
7
1
1
1
1
1
1
1
Sistemas Integrados de Manufatura
71
Método do vizinho mais próximo
1. Unir os n indivíduos mais próximos dois a dois (núcleos);
2. Unir cada indivíduo ainda isolado ao núcleo mais próximo,
considerando a distância média do núcleo;
3. Analisar criticamente a solução e modificar se necessário.
par
distância
1-2
25
1-3
10
1-4
55
2-3
35
2-4
30
3-4
65
1
3
Passo 1
2
4
Passo 2
Sistemas Integrados de Manufatura
72
Método do vizinho mais distante
1. Separar os n indivíduos mais distantes: (sementes);
2. Unir cada indivíduo à semente mais próxima, considerando a
distância média ao núcleo formado;
3. Analisar criticamente a solução e modificar se necessário.
par
distância
1-2
25
1-3
10
1-4
55
2-3
35
2-4
30
3-4
65
3
1
4
Passo 1
3
4
2
Passo 2
Sistemas Integrados de Manufatura
73
indivíduos
AA: O dendograma da
similaridade
1
3
2
4
10
30
25
4 aglomerados
2 aglomerados
3 aglomerados
Medida de similaridade
(do mais para o menos
similar, distância entre
os objetos)
1 aglomerado
Sistemas Integrados de Manufatura
74
Aplicação da AA: tecnologia de grupo
• Técnica que classifica os indivíduos de um universo
conforme sua similaridade, com o objetivo de racionalizar
recursos produtivos;
– Para a classificação é necessário um sistema de
codificação e uma função de similaridade,
geralmente numérica;
– Para cada grupo se define uma tecnologia de
produção válida para todos os indivíduos do grupo;
– Com isto se reduz o total de planos de produção e
de recursos produtivos;
– Cada grupo será produzido em uma célula de
fabricação.
Sistemas Integrados de Manufatura
75
Tecnologia de grupo na fabricação
• Formação de famílias de peças:
– Aproveitamento de desenhos;
– Racionalização de roteiros de produção;
– Racionalização de compra de ferramentas;
– Formação de células de manufatura;
• Sistema de codificação:
– Características físicas das peças;
– Roteiro de fabricação;
– Necessidades de ferramentas;
– Requisitos de estocagem.
Sistemas Integrados de Manufatura
76
Exemplo de um sistema de
codificação de peças
• Grupo, altura em cm, largura em mm, comprimento em
mm, material, roteiro de fabricação, aplicação ou nome da
peça;
• Identidade de um indivíduo:
– GG AA LLL CC M 12345678;
• 03 04 030 20 A 011011110 eixo traseiro;
– Peça pertencente ao grupo 3, altura 4 cm, largura 30 mm,
comprimento 20 mm, feita de aço, passando pelas máquinas 2,
3, 5, 6, 7, 8
Sistemas Integrados de Manufatura
77
Exemplo de cálculo de função de
similaridade entre dois indivíduos
•
S1 = Altura % = 1 – [|a1-a2| / máximo (a1,a2)];
(a1 = altura de 1, a2 = altura de 2);
•
S2 = Largura % = 1 – [|l 1-l 2| / máximo (l1,l2)];
(l 1 = largura de 1, l 2 = largura de 2);
•
S3 = Comprimento % = 1 – [|c1-c2| / máximo (c1,c2)];
(c1 = comprimento de 1, c2 = comprimento de 2);
•
S4 = Material;
igual = 100%, diferente = 0%, parecido = 50%;
•
S5 = Roteiro de fabricação;
RF = 0,75 * (% de postos iguais) + 0,25 * (mesmo fluxo);
•
Coeficiente de similaridade = (1/5) * S Si
Sistemas Integrados de Manufatura
78
Exercício
• Calcular a similaridade entre as seguintes peças e
classificá-las em grupos pelo dendograma (mesmo fluxo):
– GG 04 025 02 P 11001110;
– GG 08 035 01 A 11011100;
– GG 12 045 02 A 11001111;
– GG 06 018 02 P 11001010;
– GG 05 015 03 Z 01001110.
• A empresa passa a vender a seguinte peça:
– GG 09 030 02 A 11011110;
– A que grupo pertencerá a peça? Cada grupo será
produzido em uma célula de fabricação.
Sistemas Integrados de Manufatura
79
Cálculo de similaridade: peças
originais
S1
S2
S3
S4
S4
Coef. Simil.
S 1-2
S 1-3
S 1-4
S 1-5
S 2-3
S 2-4
S 2-5
Sistemas Integrados de Manufatura
80
Cálculo de similaridade: peças
originais
S1
S2
S3
S4
S4
Coef. Simil.
S 3-4
S 3-5
S 4-5
Sistemas Integrados de Manufatura
81
Classificação em grupo
Peças originais
P1
P2
P3
P4
P5
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Sistemas Integrados de Manufatura
82
Cálculo de similaridade: nova peça
S1
S2
S3
S4
S4
Coef. Simil.
S 1-6
S 2-6
S 3-6
S 4-6
S 5-6
Classificação em grupo com a nova peça inserida
P1
P2
P3
P4
P5
P6
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Sistemas Integrados de Manufatura
83
Aplicação da AA: formação de células
de fabricação
Coeficiente de similaridade entre as máquinas j e k
= Si (j, k);
N (a) = nº de peças que requerem ambas as máquinas;
N (x) = nº de peças que requerem apenas a máquina j;
N (y) = nº de peças que requerem apenas a máquina k.
N (a)
S (i, k ) 
N (a )  N ( x)  N ( y )
Sistemas Integrados de Manufatura
84
Propor um lay-out celular para o
conjunto de peças e máquinas
Peças fabricadas
máquinas
A
B C D E
X
1
2
X
3
X
X
X
5
X
X
X
X
X
4
6
F G H
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Sistemas Integrados de Manufatura
85
Cálculo da similaridade
S j-k
S j-k
S 1-2
S 2-6
S 1-3
S 3-4
S 1-4
S 3-5
S 1-5
S 3-6
S 1-5
S 4-5
S 2-3
S 4-6
S 2-4
S 5-6
S 2-5
N (a)
S (i, k ) 
N (a )  N ( x)  N ( y )
Sistemas Integrados de Manufatura
86
O dendograma da similaridade
indivíduos
Medida de similaridade
(do mais para o menos
similar)
Sistemas Integrados de Manufatura
87