Sistemas Industriais para Engª. Mecânica

UNIOESTE - 2013

1. Sistemas de Produção

2. Tipos de Produção

3. Automação

4. Tipos de Automação

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Produção = Manufatura ◦ Manus (mão) + factus (fazer).

◦ Produção de bens e/ou serviços

Sistema de Produção

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Conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para realizar as operações de produção em uma empresa.

Produção agrega valor ao material por meio da mudança de sua forma e/ou propriedades ou da combinação do material com outros.

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Insumos e recursos

(entradas) Capital

Trabalho Materiais

Conhecimento Tecnologia

Transformação Processar Converter

Montar Inspecionar Transportar

Resultado (saída) Bens (produtos)

Serviços

Processos de Conversão (Manufatura) ◦ Modificação do formato / estado da matéria-prima (raw

material) ◦ Modificação na composição química, física ◦ Modificação da forma dos recursos ◦ Bens de consumo: produtos adquiridos diretamente pelos

consumidores. ◦ Bens de capital: produtos adquiridos por outras empresas

para a produção de bens de consumo ou serviços.

Processos de Transferência (Serviços) ◦ Transferência de tecnologia ou serviços

Elementos: máquinas x mão de obra e conhecimento

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Entradas Transformação Saídas

Indústria de Produção de Bens Manufaturados

Matéria-prima Usinagem Carros

Componentes Conformação Eletrodomésticos

Equipamentos Inspeção Aviões

Instalações Armazenamento Satélites

Mão de obra Distribuição

Indústria de Serviços

Instalações Marketing e vendas Banco

Equipamentos Projeto Consultoria

Mão de obra

2 níveis:

◦ Instalações: tocam o produto.

◦ Sistemas de apoio: planejamento e controle da produção.

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Instalações Sistemas de Apoio

Fábrica - indústria Negócio (administração)

Operadores Projeto

Máquinas Planejamento

Ferramentas Estoque

Qualidade

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Sistemas de apoio

Instalações

Aplicações informatizadas

Funções automatizadas

Processos de manufatura realizados com pouca ou nenhuma interferência humana (nível de instalação).

Planejamento, gerenciamento e supervisão da produção através de ferramentas computacionais (nível sistemas de apoio).

Máquina automatizada ≠ sistema de produção automatizado.

Exemplos de funções automatizadas no nível de instalações:

◦ Máquinas-ferramenta automatizadas

◦ Linhas de transferência

◦ Montagem automatizada

◦ Produção com robôs industriais

◦ Armazenamento automático de materiais

◦ Inspeção automática de peças

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Processo de produção e operações de montagem

Tecnologias de automação e controle

Tecnologias de manuseio de materiais

Sistemas de manufatura

Sistema de controle de qualidade

Sistemas de apoio à produção

Apoio à produção

Instalação

Primário (extração) Secundário (transformação) Terciário (serviços)

Agricultura Aeroespacial Bancário

Florestal Automotivo Comunicações

Pesca Metais Educação

Pecuária Materiais de construção Entretenimento

Mineração Químicos Serviços financeiros

Petróleo Eletroeletrônica Governo

Equipamentos Saúde

Alimentação Turismo

Papel e celulose Imobiliário

Geração de energia Comércio a varejo

Têxtil Transportes

Madeira

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Classificação Tradicional (setor secundário): ◦ Processo fluxo contínuo

◦ Produção discreta

Produção em massa

Produção em lotes ou por encomenda

Produção individualizada ou sem repetição

Quantidades ◦ Baixa: 1 a 100 unidades.

◦ Média: 100 a 10 mil unidades.

◦ Alta: 10 mil a milhões de unidades.

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Produção ininterrupta.

Processo é executado sobre uma cadeia contínua de materiais.

Não há pausas para a troca do produto.

Produção em grande quantidades.

Exemplos: ◦ Indústria petroquímica,

alimentícia e farmacêutica.

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Itens individuais produzidos em grande quantidade.

Nenhuma variação entre produtos: padronização.

Sequenciamento fixo da linha de produção. Maior rendimento: linhas otimizadas para

poucos tipos de produtos.

Automatização mais fácil: tarefas são repetitivas devido à padronização.

Rentabilidade: grande volume de produção.

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Lote: batch Materiais são processados em quantidades finitas. Produção não é contínua: interrupção entre lotes

diferentes. Mais de 50% das empresas de manufatura. Personalização de produtos: produção por encomenda. Quantidade pequena ou média de produtos. Organização da produção em função dos operadores e /

ou equipamentos.

Automação: ◦ Reprogramação de acordo com cada lote. ◦ Mais cara devido à variabilidade nas características dos produtos.

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Cada projeto é um produto único.

Operações com pouca ou nenhuma repetição.

Produtos com alto custo.

Exemplos: ◦ Produção de navios, aviões

◦ Construção de grandes estruturas de engenharia

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Operações de processamento ◦ Conformação, remoção de material,

tratamento térmico

Operações de montagem ◦ Soldagem, colagem, parafusagem

Armazenagem e manuseio de materiais ◦ Correias transportadoras, robôs, AGV’s ◦ Sistemas automatizados de armazenamento

Inspeção e teste Coordenação e controle ◦ Controle de estoque, planejamento da produção

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Tecnologia por meio da qual um processo ou procedimento é alcançado sem a assistência humana.

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Energia

Processo Sistemas de

controle Programa de instruções

Energia ◦ Fonte de energia para funcionamento do sistema de

produção.

Processo ◦ Conjunto de transformações físicas e/ou químicas e

as operações para conversão da matéria-prima em produto final.

Programa de instrução ◦ Sequência das operações para cada ciclo de

trabalho (1 peça).

Sistema de controle ◦ Executa o programa de instrução.

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Exemplo – máquina CNC

◦ Energia: elétrica para acionamento da máquina.

◦ Programa de instruções: programa CNC.

◦ Sistemas de controle: controle do movimento x-y (motores), controle da ferramenta, acionamento de fluido.

◦ Processo: usinagem, fresagem, etc.

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Processo de produção e operações de montagem

Tecnologias de automação e controle

Tecnologias de manuseio de materiais

Sistemas de manufatura

Sistema de controle de qualidade

Sistemas de apoio à produção

Apoio à produção

Instalação

Controle ◦ Programa de instrução ◦ Controle do processo

Monitoramento e segurança ◦ Alarmes ◦ Modificação ou parada completa do sistema

Manutenção e diagnósticos ◦ Testes, relatórios ◦ Avisos informativos

Detecção e recuperação de falhas ◦ Ajustes durante ou ao final de cada ciclo de trabalho ◦ Paradas para correção ou troca de ferramenta

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1. Especialização das operações: equipamentos especiais.

2. Combinação de operações: redução do n° de máquinas.

3. Operações simultâneas: mais de uma operação realizada sobre uma peça.

4. Aumento da flexibilidade: mesmo equipamento empregado para produzir peças diferentes.

5. Armazenamento e manuseio: diminuir tempo com tais operações.

6. Inspeção durante a fabricação

7. CIM: manufatura integrada por computador

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Classificação dos sistemas de produção automatizados ◦ Automação rígida

◦ Automação programável

◦ Automação flexível

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Sequência fixa de operações.

Operações unitárias com pouca complexidade.

Características: ◦ Alto investimento.

◦ Altas taxas de produção

◦ Impossibilidade de modificar a sequência de operações.

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Sequência de operações modificável. Diferentes configurações de produto. Sequência de operações controlada por um

programa.

Novo produto novo programa.

Características ◦ Investimento elevado. ◦ Taxas de produção: baixa e média. ◦ Flexibilidade para fabricação de produtos diferentes ◦ Adaptação elevada para produção em lotes.

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Extensão da automação programável.

Pouca variabilidade nos produtos menor variação das configurações das máquinas e modificações dos programas.

Menor tempo de setup das máquinas.

Características ◦ Alto investimento.

◦ Taxas média de produção.

◦ Produção contínua de produtos variados.

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Tipos de automação

Características Vantagens Desvantagens

Fixa • Grande volume de produção • Produtos padronizados e sem variabilidade • Longos ciclos de vida do produto

• Eficiência máxima • Preço unitário baixo

• Investimento inicial elevado • Falta de flexibilidade

Programável • Produção em lotes pequenos com variabilidade média •Produtos com diferentes opções (famílias de produtos)

• Flexibilidade para modificações no produto • Custo unitário baixo para grandes lotes

• Tempo de setup longo para novos produtos • Custo unitário elevado se comparado a automação fixa

Flexível • Baixa taxa de produção • Produtos diferentes • Demanda variável

• Flexibilidade para variações de projeto • Produtos personalizados

• Tempo de setup longo para novos produtos • Investimento inicial elevado • Custo unitário elevado

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Vari

edade d

e p

roduto

Volume de produção (unidades)

1 100 10.000 1.000.000

Automação rígida

Automação flexível

Automação programável

Automação fixa: 1.000.000 de lâmpadas do mesmo tipo produzidas pela GE.

Programável / flexível: mais de 100 tipos de motos produzidas em 1,5 ano.

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GROOVER, M. P. Automação industrial e sistemas de manufatura. 3ª ed. São Paulo: Pearson, 2011.

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