1.3. CIM.pdf

CIM – COMPUTER INTEGRATED

MANUFACTURING

Sistemas Industriais

UNIOESTE - 2013

Índice 2

1. Modelo CIM

2. Sistemas CAD/CAM/CAE

3. Planejamento de Processos

4. Tecnologia de Grupo

5. Célula de Manufatura

6. Sistema Flexível de Manufatura

7. Sistema Automatizado de Transporte e

Armazenamento

1. MODELO CIM

3

Definição 4

CIM - Manufatura Integrada por Computador (Computer Integrated Manufacturing)

Filosofia de Integração da Manufatura

Projeto (design) de produtos

Engenharia de produtos

Planejamento de processo

Manufatura e produção

Qualidade

Meios

Sistemas computacionais

Bases de dados compartilhadas

Redes de comunicação

Definição 5

Integração de todos os setores da manufatura

Elementos de um CIM 6

Grupo de máquinas CNC conectadas

Sistema automático de manuseio / transporte de materiais

Operações sob controle de computador

Rede de comunicação de computadores

Componentes 7

Componentes de hardware

CNC, robôs industriais

Dispositivos automáticos de transporte e armazenamento

Computadores, controladores e redes de comunicação

Células e sistemas de manufatura

Componentes de software

Sistemas de informação e banco de dados

Modelagem e análise

Planejamento e controle de produção

Marketing, vendas e finanças

Histórico 8

CIM é considerado a evolução natural dos sistemas

CAD/CAM

1940: controle eletrônico de máquinas

1950: primeiro controle numérico

1960: controle de grupo de máquinas por mainframes

1970:

CNCs compactos

Robôs e dispositivos automáticos de manipulação e

transporte

Células e sistemas flexíveis de manufatura

Vantagens do modelo CIM 9

1. Aumento do % de utilização da máquina

2. Redução do trabalho e retrabalho de peças

3. Redução do desperdício

4. Redução do lead time (tempo entre o início e a

execução do processo)

5. Redução de estoque

6. Flexibilidade na programação da produção

Ferramentas e Métodos 10

Ferramentas

Sistemas CAD/CAM/CAE

CAPP: planejamento e controle computadorizado de processo

CAQ: computer aided quality assurance

ERP: enterprise resource planning

Métodos

Tecnologia de Grupo

Células de Manufatura

Sistemas Flexíveis de Manufatura

Otimização de estoque

2. SISTEMAS

CAD/CAM/CAE

11

Sistema de Produção Automatizado

12

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

Computador na Manufatura 13

CAD: computer aided design

CAM: computer aided manufacturing

CAE: computer aided engineering

CAD - Design 14

Projeto auxiliado por computador

Modelagem geométrica

Computador para criação, modificação, análise e otimização de projeto de peças e produtos

Primeiro CAD: década de 1950

Modelos

Wireframe, superfície, sólido

2D, 3D

Produtos: AutoCAD, ProEngineer, Solidworks, Catia

CAD - Exemplos 15

CAE - Engineering 16

Engenharia auxiliada por computador

Permite o teste, simulação e validação de produtos 3D sem a necessidade de construí-los

Modelos digitais para simular fenômenos físicos através de aproximações por métodos numéricos

Exemplos:

Análise de massas

Elementos finitos: tensão, deformação, transferência de calor, escoamento de fluidos, campos magnéticos

Análise cinemática e dinâmica

Simulação de eventos discretos

CAE - Exemplos 17

Produtos

ANSYS

Solid Works

../../Videos Sistemas Industriais/Computer and Engineering Aided Design (CAD CAE).mp4

CAM - Manufacturing 18

Manufatura auxiliada por computador

Computador no planejamento, controle e gerenciamento das operações de produção

Componente CIM que lida diretamente com as operações de manufatura

Funções computadorizadas que não sejam de design

Exemplos

Planejamento de processo

Planejamento da produção e estoque (MRP)

Programação CNC

Banco de dados de usinagem

Estimativa de custo

CAM - Exemplos 19

Produtos:

Catia,

ProEngineer,

Siemens NX,

Edgecam

../../Videos Sistemas Industriais/Computer Aided Manufacturing.mp4

Integração CAD/CAM/CAE 20

3. PLANEJAMENTO DE

PROCESSO

21


22



controle


materiais



qualidade


produção

Apoio à produção

Instalação

Planejamento de Processo de Manufatura

23

Preparação do processo de documentação para a

manufatura ou montagem de uma peça ou conjunto

de peças.

Tradução da informação de projeto em passos de

manufatura.

Conjunto de todas informações relevantes

necessárias à manufatura de uma peça.

Exemplos de Atividades 24

Seleção e sequência de operações de máquina.

Configurações e ajustes de máquinas e

ferramentas.

Especificação dos parâmetros de produção.

Geração dos programas CNC.

Elaboração de folhas de operação.

Exemplo de Planejamento 25

Exemplo de Planejamento 26

1ª montagem

Prender peça no torno

Tornear S3 para 100 mm

Facear S1

Furar em cheio S2

Rebaixar furo S4, S5

2ª montagem

Prender em S3

Tornear S6 para 50 mm

Rosquear S6

Facear S7

CAPP 27

Planejamento manual

Lento e custoso

Personalizado

Depende da experiência do engenheiro

Depende do conhecimento das instalações industriais:

maquinário, ferramentas

Solução -> CAPP

Planejamento do processo auxiliado por computador

CAPP 28

Computer aided process planning

Transformar o modelo geométrico de uma peça (CAD) em operações de manufatura (CAM) -> integração CAD/CAM.

Meios:

Identificação das manufacturing features (“características” de manufatura)

Relação das característica geométricas(uma face ou grupo de faces) com o seu processo de manufatura.

CAPP 29

Identificação de features geométricas

Áreas e superfícies

Bordes

Regiões

Volumes

CAPP 30

Identificação dos processos de manufatura a partir

de features geométricas.

CAPP - Vantagens 31

Redução de esforço de planejamento (custoso e

lento)

Economia de custos, ferramentas, materiais e sucata

Maior consistência do plano de processo

Otimização do escalonamento de produção

Aumento da capacidade de produção

Diminuição de erros no planejamento e estimação

de custos de produção

Integração da Manufatura 32

CAD: projeto de peças

CAE: análise de engenharia

CAPP: planejamento de produção

CAM: processo de manufatura

Inspeção e verificação

4. TECNOLOGIA DE

GRUPO

33


34



controle


materiais



qualidade


produção

Apoio à produção

Instalação

Definição 35

Técnica empregada para agrupar peças em famílias baseado nas similaridades de formas, materiais ou manufatura/produção.

Explora critérios de similaridades

Realização de conjunta de atividades

Padronização de tarefas similares

Armazenamento e recuperação de eficiente de informações sobre problemas recorrentes

Similaridades 36

Vantagens 37

Padronização

Redução da movimentação de materiais

Simplificação no planejamento do processo

Simplificação da programação da produção

Redução do tempo de configuração

Redução do estoque

Aumento da produtividade e qualidade

Características 38

Emprego de sistemas de codificação das peças

(famílias) segundo formato geométrico ou etapas

do processo de fabricação.

Reorganização de equipamentos de produção em

conjunto (célula) de máquinas -> layouts.

Cada célula é especializada na produção de uma

família de peças.

5. CÉLULA DE

MANUFATURA

39


40



controle


materiais



qualidade



Instalação

Manufatura Celular 41

Aplicação da Tecnologia de Grupo (TG) onde

máquinas diferentes são agrupadas em células, onde

cada célula produz um tipo particular de peças.

Diferentes arranjos (layouts):

Minimização de transporte de material.

Máquinas compartilhadas por mais de uma célula devem

estar próximas.

Eliminar pontos de “engarrafamento” e balanceamento da

linha de produção.

Layouts 42

Layout em U

Layout em linha

Layouts 43

Layout circular

Layout retangular

Layouts 44

Exemplo de layout

Tipos de layout 45

Layout de processo (funcional)

Layout de produto (linha de montagem, fluxo

sequencial)

Layout de posição fixa

Layout de Processo 46

Equipamento organizado segundo suas funções em

estações ou centros de trabalho e departamentos.

Usado em produção em lotes ou jobshop.

Fluxo de produtos variável.

Máquinas de propósito geral.

Layout de Processo 47

Layout de Produto 48

Linhas de montagens com alta eficiência e pouca flexibilidade (produção em massa).

Fluxo de material e peças sequencial, linear, previsível e sempre na mesma direção.

Padronização de produtos.

Balanceamento da linha de produção.

Layout linear ou de fluxo.

Layout de Produto 49

Exemplos de layouts 50

Layout de processo Layout de produto

Layouts - Comparação 51

Layout de Produto Layout de Processo

Tipo de organização Sequência de atividades

Processo ou função

Processo de produção Produção em massa e

contínua

Jobshop, produção em lotes

Tipo de produto Padronizado e para

estocagem

Personalizado e conforme

demanda

Demanda Estável

Flutuante

Volume de produção Alto

Baixo

Vantagem Eficiência

Flexibilidade

Layout de Posição Fixa 52

Produto é mantido parado.

Material e peças muito frágeis ou pesados.

Equipamento, materiais e trabalhadores são levados até o produto.

Exemplos: Navios, aviões

Ilhas de Automação 53

Linha de transferência:

Sistema de manufatura com máquinas e estações de

trabalho linearmente conectadas, separadas por

buffers (armazenamento).

Produção em grande escala de produtos idênticos.

Célula de Manufatura:

Número pequeno de peças manufaturadas.

Sistema Flexível de Manufatura:

Famílias de peças (grande variedade de tipos).

Linhas de Transferência 54

6. SISTEMA FLEXÍVEL DE

MANUFATURA

55


56



controle


materiais



qualidade


produção

Apoio à produção

Instalação

Definições 57

Flexible Manufacturing System (FMS) é uma configuração de máquinas CNC’s arranjadas em estações de trabalho ou células de manufatura, com manuseio automático de material.

Grupo de células de manufatura que empregam Tecnologia de Grupo conectadas por sistema automático de transporte e armazenamento e controlado / supervisionado por um sistema de computador.

Objetivos 58

Flexibilidade para a manufatura de famílias de

peças sem a intervenção humana.

Manufatura de peças diferentes sem a necessidade

de aquisição de novos equipamentos.

FMS – Célula de Manufatura 59

FMS – Conjunto de células 60

FMS – Completo 61

Componentes Chaves 62

Grupo de máquinas controladas por computador.

Sistema de transporte automático, também

controlado por computador.

Estações de carga e descarga de material.

FMS - Exemplo 63

FMS - Vantagens 64

Maior % de utilização das máquinas

Número menor de máquinas

Redução de espaço ocupado pela fábrica

Menor necessidade de estoque

Menor lead time de produção

Maior produtividade

Redução de mão de obra direta

7. SISTEMA AUTOMÁTICO DE

MOVIMENTAÇÃO E

ARMAZENAMENTO

65


66



controle


materiais



qualidade



Instalação

Definição 67

Parte de uma FMS responsável por:

Transporte de peças entre as várias estações, células e máquinas.

Armazenamento intermediário (buffer) ou final de peças na linha de produção.

Tipos:

AGV: automatic guided vehicle

Transporte automático de material

AS / RS: automated storage and retrievel system

Armazenamento automático

AGV - Características 68

Veículo autônomo sem operador

Fonte de energia própria

Segue linhas-guia no chão da fábrica

Sistema embarcado programável

Comunicação com centro de controle

(radiofrequência)

Alarmes e sistemas de segurança

AGV - Vantagens 69

Rotas facilmente reprogramáveis: mudar caminhos.

Monitoramento em tempo-real.

Entrega de material somente quando necessário,

reduzindo estoques de material com custo elevado

em vários pontos do chão de fábrica.

Sua performance afeta a performance global da

FMS.

AGV 70

AS/RS - Características 71

Armazéns automatizados

Alta densidade de armazenamento

Manuseio automático de peças e materiais

Racks

Elevadores

Esteiras

Carrosséis

Elevadores

Localização automática de material

Sensores magnéticos ou óticos

AS/RS - Exemplos 72

AS/RS – Exemplo fábrica WV 73

Referências Bibliográficas 74

1. Bolton, W. Mecatrônica: Uma Abordagem Multidisciplinar. 4ª Ed.

2010.

2. Kalpakjian, S.; Schimd, S. R. Manufacturing Engineering and

Technology. 4ª Ed. 2000.

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