MUDANÇAS NO ARTIGO TÉCNICO •
O último campo “Biografias” deverá ser substituído pelo campo “ANEXOS”. Deverão ser anexados os currículos em Plataforma LATTES de todos os membros do grupo. Cadastrar em http://lattes.cnpq.br. Ver exemplo http://lattes.cnpq.br/4111067128052246.
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Uma versão preliminar do Artigo Técnico deverá ser apresentada no dia 07 ou 09/05/2012. Será avaliado apenas o andamento das atividades.
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Iª Unidade – Instrumentação em processos industriais 1. Visão geral de instrumentação industrial 2. Transmissores 3. Transdutores 4. Atmosferas explosivas 5. Válvulas de controle 1. 2. 3. 4.
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Função Componentes Tipos Aplicações
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO IIª Unidade – Automação aplicada a manufatura 1. 2. 3. 4.
Visão geral de processos de manufatura Automação e mão de obra Automação e controle de processos Sistemas de automação
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO IIIª Unidade – Sistemas Digitais 1. CLP 1. Aplicações 2. Arquitetura 3. Programação
2. SDCD e Redes de comunicação 1. Configuração 2. Telas 3. Controle
3. Introdução a Robótica
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BIBLIOGRAFIA LITERATURA PRINCIPAL 1. BEGA, Egídio Alberto. Instrumentação Industrial. Ed. Interciência. Rio de Janeiro, 2003, IBP. 2. GROOVER, Mikell P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura. Ed. Pearson. 3ª ed. 3. MORAES, Cícero Couto et al. Engenharia de Automação Industrial. Ed. LTC, 2ª ed.
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BIBLIOGRAFIA LITERATURA COMPLEMENTAR 1. ROSÁRIO, João Maurício. Mecatrônica. Ed. Prentice Hall.
Princípios
de
2. PIRES. Automação Industrial. Ed. ETEP. 4ª ed.
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AUTOMAÇÃO APLICADA À MANUFATURA - Groover 1. Visão geral de processos de manufatura – cap. 1 2. Automação e mão de obra – cap. 2, 15, 16, 17, 19 3. Automação aplicada no controle de processos – cap. 7, 12, 20, 21, 22 4. Sistemas de automação – cap. 4, 5
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AUTOMAÇÃO APLICADA À MANUFATURA 1. Visão geral de processos de manufatura 1.1 Sistemas de produção - cap. 1.1 1.2 Automação em sistemas de produção - cap. 1.2 1.3 Trabalho manual nos sistemas de produção cap. 1.3 1.4 Princípios e estratégias da automação - cap. 1.4
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AUTOMAÇÃO APLICADA À MANUFATURA Visão geral de processos de manufatura
Patrícia Lins de Paula 09/04/2012
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Sistemas de Produção • Sistemas de Manufatura ou Produção – manus (mão) + factus (fazer). • Método artesanal, não especializado, sem supervisão da produção completa, sem planejamento muito detalhado das tarefas.
Manufatura Passou a designar todo processo intensivo em mão-deobra para geração de produtos. Aplica-se ao conjunto de processos físicos ou químicos utilizados, com aplicação de energia e informação, para agregar valor a produtos.
Por simplificação, o termo manufatura também se estenderá, a depender do contexto, a “empresa de manufatura”.
Objetivos dos Processos de Manufatura • Motivar uma discussão sobre as empresas e a competitividade de sua manufatura • Apresentar conceitos de Integração e Processos de Negócio envolvendo a manufatura • Mostrar tendências tecnológicas e como elas podem afetar o processo produtivo no qual você está envolvido • Repensar seu processo com uso de novas tecnologias • Ajudar a estruturar seu sistema produtivo para ser competitivo
Sistemas de Produção em indústrias de manufatura • Formado de: – Instalações (fábrica, equipamentos e forma de instalação); – Sistema de apoio à produção (procedimentos, logística, funções de negócios).
Questionamento “O maior ganho qualitativo de sistemas integrados de gestão está na integração” Benchmarking Partner
O que é integração????? ...
e
sistema?????
O Sistema de Manufatura “Humanware”
Sistema Materiais Energia Informação
Infraestrutura
Produto do sistema
Métodos
Pessoas
Hardware
Software
O Sistema de Manufatura “Mente-de-obra”
Sistema Materiais Energia Informação
Infraestrutura
Métodos
Pessoas
Fundação
Manutenção
Produto do sistema
O Sistema de Manufatura
Sistema Materiais Energia Informação
Infraestrutura
Métodos
Pessoas
venda Produtividade = custo
Produto do sistema
O Sistema de Manufatura
Sistema Materiais Energia Informação
Infraestrutura
Métodos
Produto do sistema
Pessoas
qualidade Produtividade = custo
Integração • A tomada de decisão com referência
a um comum • Todos tendo a visão do todo • Fluxo contínuo de atividades que
agregam valor a empresa • A informação necessária, na hora
certa e no lugar certo
Características de Empreendimentos de Manufatura • Globalização; • Terceirização internacional e local: – Fornecedores especializados em certas tecnologias; – Impostos mais baixos para empresas menores; – Limitação da capacidade de produção disponível.
Características de Empreendimentos de Manufatura
• Fabricação terceirizada (técnicas produtivas eficientes); • Tendência para o setor de serviços; • Expectativas de qualidade; • Necessidade de eficiência operacional.
Tecnologias de Manufatura • Automação; • Tecnologias de manuseio de materiais; • Sistemas de produção: – Linhas de produção; – Células de manufatura; – Sistemas automatizados de montagem;
• Produção enxuta;
Tecnologias de Manufatura • Manufatura flexível; • Programas de qualidade: – Controle Estatístico de Processos; – Seis Sigma;
• Manufatura integrada por computador (CIM): – CAD (Computer Aided Design); – Manufatura Auxiliada por Computador (CAM – Computer-Aided Manufacturing)
Sistemas computadorizados de apoio à produção • CIM – Manufatura Integrada por Computador • CAD – Projeto Auxiliado por Computador • • • •
Funções de negócio; Projeto do produto; Planejamento de produção; Controle da produção.
CIM Computer Integrated Manufacturing Humanware
Hardware
Sistema
Integração
Software
Σ (Fundação + manutenção + criação)
Estrutura Piramidal do CIM Administração corporativa
ERP
Desenvolvimento de produto e processo
CAD
UM EXEMPLO...
FMS
Gerenciamento da produção
CAP (MRPII)
Controle da produção
Chão de fábrica
CAE
CAQ
CEP
CNC
CAL
Sistemas Flexíveis de
CAQ (administração)
Manufatura
•
FMS
MRP MES
JIT
DAS
PLC
DCS DNC FMC
CAM
CAPP
etc.
Visão equivocada da Informática e Integração
CIM
Visão equivocada da Informática e Integração
CIM • As pessoas não se conhecem mais • O nível de entendimento e da cultura da empresa cai significativamente • As pessoas se isolam em suas áreas e em seus problemas
A evolução da Integração da Manufatura CIM: Computer Integrated Manufacturing
C
I
M
I
C
Atividades
M
Informação Estratégias Visão Holística
Business Process
Recursos
Organização
Integração intra e inter-empresas Ganhos de produtividade
Empresas Virtuais • Mercados dinâmicos Supply Chain Management • Pensando e agindo junto
Logística Integrada • Envolvimento de externos
Empresa Integrada • Tecnologia de Informação
Empresa Departamentalizada • Taylor e Ford
Tempo
Sistemas de Produção • Sistemas de trabalho manual (ferramentas manuais, produtos muito customizados): – Polimento de peças mecânicas; – Inspetor de qualidade de equipamentos; – Movimentação de cargas em depósitos.
• Sistemas trabalhador-máquina: – Trabalhador num torno mecânico; – Montador e robô efetuando solda.
Sistemas de Produção • Sistemas automatizados: – Semi-automatizado: • Moldagem por injeção – as injetoras funcionam em ciclos automáticos, mas é necessário que as peças fabricadas sejam coletadas por um trabalhador.
– Totalmente automatizado: • Complexos processos químicos, refinarias de petróleo, usinas nucleares. Os trabalhadores não participam diretamente, apenas para ajustes e configurações de equipamentos e ações específicas de correção de falhas.
Sistemas de Produção • Sistemas automatizados: – Automação rígida; – Automação programável; – Automação flexível.
Sistemas de Produção • Sistemas automatizados: – Automação rígida: • Sequência de operações definida pela configuração do equipamento. • Alto investimento inicial com tecnologia embarcada; • Altas taxas de produção; • Inflexibilidade para variação de produção.
Sistemas de Produção • Sistemas automatizados: – Automação programável: • Equipamento projetado para modificar sua sequência de operações, mantendo a flexibilidade na produção. • • • •
Alto investimento em equipamentos programáveis; Baixas taxas de produção; Flexibilidade na produção; Alta adaptabilidade para produção em lote.
Sistemas de Produção • Sistemas automatizados: – Automação flexível: • Produz uma grande variedade de produtos quase sem perda de tempo e de forma customizada. • Alto investimento em equipamentos de engenharia customizada; • Produção contínua de uma variado conjunto de produtos; • Taxas médias de produção; alta flexibilidade.
Dez estratégias para automação e melhoria dos processos • Princípio USA – Understand the existent process; – Simplify the process; – Automate the process.
Dez estratégias para automação e melhoria dos processos • Especialização das operações; • Operações combinadas; • Operações simultâneas; • Integração das operações;
Dez estratégias para automação e melhoria dos processos • Aumento da flexibilidade; • Melhoria da armanezagem e manuseio dos materiais; • Inspeção online;
Dez estratégias para automação e melhoria dos processos • Otimização e controle do processo; • Controle das operações de fábrica; • Manufatura integrada por computador.
A Dinâmica Organizacional Valores Princípios Crenças Satisfação Barreiras Modelos Mentais
Sist. Informações Processos
Negócios Organização
Sist. R. Humanos
Pessoa
Est. Objetivos
Resultados
Est. Organizacional Elementos Estruturais
Coletivos Individual Padrões de Comportamento
Estratégia Competitiva Perspectiva estática, de posicionamento
Conjunto articulado definido por um posicionamento competitivo que inclui: “visão geral do negócio” “metas de desempenho” “ações das diversas áreas orientadas para a visão e sustentadas pelas metas de desempenho”
Estratégia Competitiva perspectiva hierárquica e funcional
• Três níveis da estratégia na empresa: – corporativo ⇒
estratégia corporativa
(posicionamento da empresa como um todo, inclusive das unidades de negócio, em perspectiva de longo prazo)
– unidades de negócio ⇒
estratégia competitiva
(posicionamento das unidades no mercado, em perspectiva de médio prazo)
– funcional ⇒
estratégias funcionais
(políticas de ação e desenvolvimento das áreas funcionais)
Posição Competitiva e Estratégia de Produção “Todo sistema tecnológico tem sua atuação limitada pelas tecnologias de equipamentos, processos, materiais e de sistemas gerenciais e de informações que utiliza”. (Skinner)
⇓ Compromisso entre estratégias de custo e diferenciação (flexibilidade)
Manufatura: Incerteza e Complexidade
MODA Incerteza do mercado
BENS DE CAPITAL (geradores eólicos)
COMMODITIES (mercadorias)
BENS DURÁVEIS (eletrodomésticos)
Complexidade do produto
Manufaturas de Commodities Cenário: • Muitos clientes • Produtos padrão • Pouca matéria prima • Alto volume de ordens simples • Poucos fornecedores principais • Distribuição de alto volume • Centros de distribuição • Muitos produtos derivativos • Variedade de embalagens
relativamente significante
Manufaturas de Produtos Duráveis Cenário: • Fluxo de projeto modular • Categoria de médio a grande em clientes • Alto volume de ordens de clientes • Categorias de produtos com opções limitadas • Manufatura de sub-montagem personalizada • Alto volume de ordens de trabalho de sub-
montagem • Volume médio em ordens de trabalho de
montagem • Programa de vendas e cancelamentos
Manufaturas de Bens de Capital Cenário: • Poucos clientes • Projeto efetivo e avançado • Produtos complexos e um tanto personalizados • Somente uma montagem final • Muitas submontagens de componentes e/ou matérias-
primas • Muitas ordens de trabalho com volume baixo ou médio • Muitas atividades de investigação • Ordens tipicamente discretas • Muitos fornecedores
Manufaturas de Moda Cenário: • Poucos clientes • Alto conteúdo de desenho industrial • Rápida resposta a trocas/mudanças • Base variável de distribuidores • Produção simples, partes a reparar
Os oito sistemas da manufatura: 1 Estaleiro 2 Oficina 3 Batelada Linha de Produção 4. Guiada por equipamentos 5. Guiada por operadores 6 Contínua 7 Celular (FMC, FMS) 8 Kanban
Os oito sistemas da manufatura: 1 Estaleiro
M, S
P1
M, S
P2
M, S
P3
M, S
P4
M, S
M, S
P5
Materiais (M) e serviços (S) chegam aos Produtos (Pi) estacionários em fabricação.
Exemplo: fabricação de aviões.
P6
Os oito sistemas da manufatura: 2 Oficina P T1
T2
F1
F2
R1
R2
M1
M2
T3
Tn
F3
Fn
R3
Rn
M3
Mn
Produto (P) em fabricação movimenta-se entre os departamentos de acordo com plano de processo.
Exemplo: fabricação de painéis elétricos.
Os oito sistemas da manufatura: 3 Batelada
Mi, Mi , Mi , Mi , Mi
E1
E2
E3
E4
En
Pi , Pi , Pi , Pi
Material em transformação (M) é processado agrupado em lotes nas respectivas etapas de produção (E) visando cumprir seu processo de fabricação. O produto final também é liberado em lotes.
Exemplo: siderúrgica.
Os oito sistemas da manufatura: Linha (4 guiada por equipamentos, 5 guiada pelos operadores) Pi T1
R1
J1
L1
F1
T2
R2
L2
F2
M2
Rn
Jn
Ln
Mn
M1
Pj
Pk Tn
Produtos (P) passam sucessivamente pelos diversos equipamentos ou postos de trabalho visando cumprir etapas sucessivas do seu processo de fabricação. Exemplo: montadora de automóveis.
Os oito sistemas da manufatura: 6 Contínuo
Mi,j,k
E1
E2
E3
E4
En
Materiais (M) passam pelas diversas etapas (Ei) do processo de forma contínua visando cumprir as etapas necessárias ao processo de geração do Produto (P). Exemplo: refinaria.
P
Os oito sistemas da manufatura: 7 Células de fabricação (FMS) Pi T1
F1
T2
F2
T3
F3
Tn
R1
M1
R2
M2
R3
M3
Rn
Fn
Mn
Família de Produtos completa todos os seus principais processos em uma única célula Ci. Os fluxos internos variam de item para item (Pi) dentro de uma mesma família.
Exemplo: fabricação de celulares.
FMS
Sistemas Flexíveis de Manufatura
Os oito sistemas da manufatura: 8 Kanban – do japonês “registro” ou “placa visível” Estágio A
Estágio B
C1
Contenedor padrão vazio Contenedor padrão cheio
C2
Kt
Kt
Kt Kt
Kt Kt
Kt - Kanban de transporte Caixa de cartões kanban
Fluxo de contenedorespadrão Fluxo de kanbans de transporte
Postos de trabalho (C) se relacionam via kanban, "puxando" a produção a partir da retirada de contenedores do estoque. Exemplo acima representa sistema de kanban único.
Exemplo: sistema de produção da Toyota.
Características dos sistemas de manufatura Estaleiro
Oficina
Celular
Linha
Contínuo
Velocidade de processo Conteúdo de trabalho (individual) Nível de habilidades no trabalho
Lenta e variada Alto
Lenta
Moderada
Rápida
Muito rápida
Alto
Médio
Baixo
Muito baixo
Alto
Alto
Moderado
Baixo
Baixo
Tamanho dos lotes
Muito pequeno Muito grande
Pequeno
Variado
Alto
Muito alto
Grande
Moderado
Baixo
Muito baixo
Variações no roteiro de produção
Muito alta
Alta
Baixa
Baixa
Muito baixa
Opções do produto
Baixa
Baixa
Alta
Muito alta
Muito baixa
Desenho de componentes
Muito grande
Grande
Pequeno
Moderado
Pequeno
Custo unitário das unidades
Sistemas de produção e suas tecnologias de automação (chão de fábrica) Sistema de Produção Nível usual de automação
Hardware típico do Software típico da automação da chão de fábrica produção ---
CAL
Estaleiro
Muito baixo
Oficina
Muito baixo a baixo CNC
Batelada
Baixo a médio
PLC, CNC
Linha guiada pelo operador
Médio a alto
Robô, PC, CNC, PLC
Linha guiada pelo equipamento
Alto
Robô, PLC, PC
Contínuo
Alto a muito alto
PLC, DCS
SCADA, CAQ, CAE (otimização)
JIT
Baixo a médio
PC
FMS
Alto a muito alto
PC, CNC, PLC, robô, AS/RS, AGV, CEP
CAP (supervisão), CAQ, CAL CAM, CAQ, CAL, CAE (simulação)
CAPP, CAM, MRP CAM, MRP, CAQ, CAPP CAP (supervisão), CAQ, CAE (simulação) CAP (supervisão), SCADA, CAQ, CAL, CAE (simulação)
