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X Salão de
Iniciação Científica
PUCRS
Modelagem das estações do sistema flexível de manufatura do
lab. CIM da PUCRS
Fernando Madalosso de Bittencourt1 ,André Luiz Thietböhl Ramos1 (orientador)
1
Faculdade de Engenharia, PUCRS,
Resumo
Atualmente, na industria, os sistemas flexíveis de manufatura está se tornando maiores
e mais complexos e requerem algum nível de otimização. O desafio é implementar ou
melhorar os antigos sistemas de produção de forma rápida em busca de uma eficiência maior
e em conseqüência disso obter redução dos custos. Os métodos utilizados atualmente já estão
ultrapassados estes tornam a tarefa complicada.
A simulação desses sistemas , o planejamento e a otimização de sistemas de
manufatura, fica facilitada porque a simulação compreende o desenvolvimento de modelos
computacionais de sistemas de produção e a aplicação destes modelos, pela experimentação e
análise de diferentes cenários[8]. O sucesso da simulação está diretamente relacionado a
modelagem dos sistemas. Existem diferentes métodos de modelagem e diversas maneiras de
categorizar estes métodos:formais e descritivos.
A Rede de Petri, que um método formal, foi utilizado nas estações de trabalho do
Sistema Flexível de Manufatura do Laboratório CIM da Pontifícia Universidade Católica do
RS, para melhor entender o funcionamento das estações e assim obter melhor resultado de
eficiência produtiva na iteração dos diferentes sistemas e equipamentos envolvidos neste
processo.
Metodologia
Ryan[7] recomenda que uma estrutura sistemática para a simulação de um evento seja
cuidadosamente planejada. A regra "40-20-40" é descrita como a regra básica da simulação. A
regra diz que que o desenvolvimento do modelo seja dividido da seguinte forma:
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(1) 40% para a definição do problema, planejamento do projeto, conjunto de todas as
etapas necessárias para se alcançar o objetivo, definição do sistema, formulação do conceito
do modelo, experimentos preliminares e preparação dos dados.
(2) 20% para a codificação do modelo.
(3) 40% para validação e verificação final, analise do experimento, implementação e
documentação.
Segundo Murata[4], Rede de Petri é uma ferramenta gráfica e matemática aplicável
para diferentes tipos de sistemas. É uma poderosa ferramenta para descrever e estudar
sistemas de processos de informação que são concorrentes, sem sincronismo, distribuíveis,
paralelos, não determinísticos e/ou estocásticos.
Como uma ferramenta gráfica podem ser utilizadas como método de visualização de
forma similar a fluxogramas, diagramas de bloco e redes. Como ferramenta matemática é
possível fazer equações algébricas e outros modelos matemáticos de sistemas.
D’Angelo[2] define Redes de Petri como uma ferramenta gráfica utilizada para
modelar processos assíncronos e concorrentes.
Redes de Petri podem modelar um sistema de forma hierárquica e qualquer pessoa
pode identificar o problema que é representado por series ou um grupo de ações.
A rede é constituída de somente 4 símbolos:
• fichas ou tokens representadas por pontos
• predicados representados por um círculo
• transições representados por barras ou caixas
• arcos, que podem ser de entrada ou saída, conectam os predicados as transições
Em modelagem fichas representam entidades, predicados representam estados e
transições representam eventos. As transições tem um numero determinado de predicados de
entrada e saída, representando a pré e pós condição de um evento. Arcos de entradas
conectam um predicado à transição, enquanto os de saída conectam a transição ao predicado.
Os predicados podem conter as fichas que reapresentam o(s) estado(s) atual(ais) de um
predicado.
Existem várias técnicas para a modelagem em Redes de Petri, que tipicamente seguem
as seguintes etapas:
• Definir as entidades (fichas)
• Definir predicados (estados)
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• Definir as transições (atividades)
• Especificar os estados
• Definir as condições de entrada e saída das ações
• Especificar as transições
• Definir o relacionamento entre transições e predicados (arcos)
Utilizando está técnica, as cinco estações do Sistema Flexível de Manufatura,
Almoxarifado, Torneamento, Fresamento, Qualidade e Montagem do laboratório CIM para
PUCRS foram modeladas.
Conclusão
Através da simulação por Redes de Petri[5], é possível modelar sistemas nas mais
diferentes camadas de processo. Mas existem algumas desvantagens: Redes de Petri de
sistemas complexos se tornam muito grandes e de difícil analise para pessoas que não
conhecem o formalismo, portanto na hora de modelagem toda a comunicação entre o
modelador e os participantes do sistema deve ser feita utilizando outra técnica de modelagem.
Também foi possível constatar através da modelagem que é possível otimizar um sistema de
manufatura através da simulação por Redes de Petri.
Referências
[1]BALDWIN TILLIAL ELDABI, R. J. P. L. P. Business process design:flexible modelling with multiple levels of detail. Business Process Management, v. 11, n. 1, p. 22–36, 2005.
[2]D’ANGELO, G. J. Tutorial on Petri Nets. Crawfords Corner Road, Holmdel,
N.J.
[3]H.D, H. The design, use and required facilities of an interactive visual computer simulation language to explore production planning problems. Tese (Doutorado) —
University of London, 1976.
[4]]MURATA, T. Petri nets: Properties, analysis and applications. Proceedings
of the IEEE, v. 77, n. 4, 1989.
[5]PETRI, C. A. Kommunikation mit automatem. Bonn;Institut f¨
ur Instrumentel le Mathematik, Schriften des IIM, n. 3, p. 188–202, 1962.
[6]ROBINSON, S. Discrete-event simulation: from the pioneers to the present, what is next? Journal of the Operational Research Society, v. 56, p. 619–629,
2005.
[7]RYAN, C. H. J. Process modeling for simulation. Computer in Industry, n. 57,
April 2006.
[8]SMITH, J. Survey on the use o simulation for manufacturing system design
and operation. Journal of Manufacturing Systems, v. 22, n. 2, p. 157–171, 2003.
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