AUTOMATIZAÇÃO DO PROCESSO DE FURAÇÃO DE GRADES DE...

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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Julio Julinho Marcondes de

Moura”

CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

GUSTAVO CASSETTARI POLETTO

AUTOMATIZAÇÃO DO PROCESSO DE FURAÇÃO DE GRADES DE

JANELA

Garça – SP

2018

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Moura”




JANELA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à

faculdade de Tecnologia “Dep. Julio Julinho Marcondes

de Moura” – FATEC, como requisito para conclusão do

Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial.

_________________________________

Orientador Prof Edson Detregiachi Filho

Garça – SP

2018

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Moura”




JANELA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à

faculdade de Tecnologia “Dep. Julio Julinho Marcondes

de Moura” – FATEC, como requisito para conclusão do

Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial,

examido pela seguinte comissão de professores:

Data da aprovação: ___/___/_____

________________________________

Prof. Dr. Edson Detregiachi Filho

FATEC Garça

________________________________

Prof. Me. Edson Mancuzo

FATEC Garça

________________________________

Prof. Dr. Ulysses de Barros Fernandes

FATEC Garça

Garça – SP

2018

RESUMO

O presente trabalho tem como objetivo automatizar o processo de furação das grades

da janela que atualmente é semi automatizada. Para realização do presente estudo, foi

necessária a elaboração de pesquisas bibliográficas e a utilização do conteúdo apresentado no

curso. No artigo será discutido as dificuldades industriais, anterior a revolução industrial e

após uma breve introdução sobre o tema, será discorrido o seu histórico, trazendo a evolução

da automação industrial, bem como seus principais problemas, vantagens, desvantagens e

desafios atuais. Também será apresentado o dispositivo que possibilitou o avanço rápido desta

tecnologia, o CLP; com a apresentação deste equipamento, busca-se mostrar a evolução

histórica do seu desenvolvimento e como ele colaborou com o desenvolvimento da

automação. Por fim será desenvolvido, com a utilização do CLP, um protótipo para furação

das referidas grades.

Palavras-chave: Automação; CLP; Processo.

ABSTRACT

The present work aims to automate the process of drilling the grids of the window

that is currently semi automated. For the accomplishment of the present study, it was

necessary the elaboration of bibliographical researches and the use of the content presented in

the course. In the article will be discussed the industrial difficulties, previous to the industrial

revolution and after a brief introduction on the subject, will be discussed its history, bringing

the evolution of industrial automation, as well as its main problems, advantages,

disadvantages and current challenges. Also will be presented a device that enabled the rapid

advancement of this technology, the CLP; with the presentation of this equipment, it seeks to

show the historical evolution of its development and how it collaborated with the

development of automation. Finally, with the use of the CLP, a prototype will be developed

for drilling the grids.

Keywords: Automation; PLC; Process.

Lista de imagem

FIGURA 1 - Desbobinador....................................................................................................... 19

FIGURA 2 - Processo de conformação e guilhotina ................................................................ 19

FIGURA 3 – Mapeamento do fluxo valor atual ....................................................................... 20

FIGURA 4 - Projeto forma de conformação ............................................................................ 22

FIGURA 5 - CLP ...................................................................................................................... 23

FIGURA 6 - Montagem inicial do protótipo ............................................................................ 24

FIGURA 7 - Mapeamento do fluxo de valor do novo equipamento ........................................ 25

Lista de tabelas

TABELA 1 - Dados do processo atual ..................................................................................... 21

TABELA 2 - Dados do processo do novo equipamento .......................................................... 26

Sumário

1. INTRODUÇÂO .................................................................................................................... 9

1.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................... 9

1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO ........................................................................................ 10

1.3 RELEVÂNCIA ......................................................................................................... 10

1.4 METODOLOGIA ..................................................................................................... 11

2. REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO .............................................................................. 12

3. METODOLOGIA DO PROJETO ................................................................................... 18

3.1 Processo atual ........................................................................................................... 18

3.2 Coleta dos dados atuais .......................................................................................... 20

3.2.1 Cálculo de dados do equipamento atual.......................................................... 20

3.3 Desenvolvimento do projeto ..................................................................................... 21

3.4 Funcionamento do projeto ...................................................................................... 23

3.5 Dados do equipamento em protótipo ........................................................................ 25

CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 26

BIBLIOGRÁFIA .................................................................................................................... 27

9

1. INTRODUÇÂO

O presente trabalho é o resultado do Projeto de Conclusão de Curso da FATEC

Garça do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial e tem como foco aprofundar os

conhecimentos adquiridos ao longo do curso, transformando-os em um trabalho de relevância

tanto pessoal quando para a comunidade acadêmica.

A pesquisa aborda o tema da automação industrial, levando em conta as grandes

mudanças ocorridas a partir do século XVIII, com o início das Revoluções Industriais

mudando o panorama geral de produção e dando início as máquinas no meio fabril.

Inicialmente é apresentado a evolução dos processos industriais até o período atual com a

automação da indústria, trazendo qual sua importância, vantagens e desvantagens, além dos

padrões a serem seguidos e por final os problemas enfrentados. Após a introdução do tema

será dado o foco em Controladores Lógicos Programáveis (CLP), pois foram estes

equipamentos que possibilitaram o grande desenvolvimento da automação.

O presente trabalho é o resultado de observações feitas em um dos processos de uma

indústria metalúrgica, onde a matéria prima, uma barra chata de aço é conformada, cortada e

furada, e posteriormente instaladas como proteção em janelas de aço. O problema encontrado

para a elaboração deste trabalho é o deslocamento desnecessário do trabalhador, a questão

ergonômica e o elevado tempo para execução do processo, o qual consiste em conformar e

cortar o material que posteriormente fica depositado em um container, este distante

aproximadamente três metros da próxima etapa, o processo de furação e assim um operador

deve se deslocar do processo de furação até o contêiner para retirar as peças lá depositadas e

levá-las ao processo de furação.

Os problemas encontrados são considerados desperdícios e quando sanados

contribuem para a redução de custos do processo.

O objetivo principal é demonstrar através de pesquisas bibliográficas e da construção

de um protótipo, a automação de um processo que atualmente é semiautomático.

1.1 OBJETIVO GERAL

Aplicar os conhecimentos adquiridos ao longo curso através da elaboração de um

sistema automatizado para a fusão dos processos de conformação, furação e corte. O

10

equipamento proposto irá executar de forma sincronizada a conformação, um furo em cada

ponta da haste e o corte do material, sendo totalmente controlado por CLP.

Este processo atualmente possui três principais problemas: movimentação excessiva,

questão ergonômica e a produtividade. Assim o sistema desenvolvido tem por finalidade

facilitar a operação, aumentando a qualidade, confiabilidade e facilitando o processo.

Com a pesquisa bibliográfica será aprofundado o tema de automação buscando

definições, benefícios, problemas encontrados e outros temas presentes em que a automação

abrange, focando por final os CLPs.

1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO

Com a elaboração deste sistema, busca analisar os seguintes objetivos:

• Verificar a capacidade de produção da máquina comparando as quantidades de

peças finalizadas com a máquina sem o incremento do protótipo e após a implementação do

protótipo, verificando velocidade de processo e quantidade de peças boas/produzidas;

• Verificar tempo de processo comparando o tempo de fabricação de peças sem e

com incremento do protótipo no sistema;

• Melhorar a ergonomia;

• Utilização da mão de obra disponível em outro processo.

1.3 RELEVÂNCIA

O trabalho se apresenta com grande relevância pois muitos países já possuem partes

de seus processos automatizados como mostrado nos dados a seguir, países com alto grau de

desenvolvimento como no Japão, Alemanha e Estados Unidos possuem mais de 20% de

automação em seus processos, já outros países menos desenvolvidos, como México, Chile e

Argentina possuem mais de 10% de seus processos automatizados (Época, 2017). Já no Brasil

15% das industrias usam processos automatizados, sendo 7% das fábricas usam supervisórios

e plataformas MES para controle e 8% usam sensores para linhas mais flexíveis (CESAR,

2018).

Com o avanço da tecnologia e a implementação de processos automatizados na

indústria, grande número de trabalhadores até o ano de 2030 deverão mudar sua categoria

11

ocupacional, este número deverá estar entra 75 a 375 milhões de trabalhadores (de 3% a 14%

da força de trabalho global) (Época, 2017).

1.4 METODOLOGIA

O principal foco que será abordado com este trabalho é o tempo do processo e a

produtividade, pois atualmente ele está limitado a velocidade do operador de buscar a peça

inacabada em um recipiente e leva até a próxima etapa para ser finalizada, causando também

movimento desnecessário. A partir da utilização da pesquisa experimental busca-se melhor o

processo em questão, construindo um protótipo de uma máquina, agregando as etapas de

conformação, furação e corte, fazendo com que operem simultaneamente, trazendo assim

bons resultados a empresa.

A elaboração do projeto se iniciou com a verificação do problema. Assim houve a

necessidade de estudar o funcionamento dos equipamentos atuais, o tema automação e foram

utilizados os conhecimentos adquiridos ao longo do curso. Por final será estudado o benefício

que novo equipamento poderá trazer a empresa de modo geral e mais especificamente no

processo.

Para se obter os ganhos será comparado os dados obtidos com o equipamento sem a

implementação do novo sistema e após esta implementação, tirando tempos e verificando

quantidade de peças boas.

12

2. REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

As Revoluções Industriais ocorridas a partir do século XVIII na Inglaterra,

possibilitaram diversas transformações na sociedade, pois possibilitou que muitas famílias

saíssem da zona rural em busca de nas novas oportunidades nas cidades. Com o novo sistema

de produção, houve a substituição do sistema feudal por um outro modelo (DANEMBERG,

[s.d.]), este precursor do capitalismo industrial, mudando assim o modelo de vida da

humanidade (CAVALCANTE, SILVA, 2011).

O artesanato foi o primeiro meio de produção de bens, considerado a primeira forma

de produção industrial (FUENTES, 2005), de acordo com IGLÉSIAS (1981, pag 7) “se a

indústria é o preparo de matéria-prima para uso, sempre houve atividade industrial”.

A necessidade de expansão da fé cristã e a busca por riquezas resultaram em novas

rotas comerciais, aumentando o mercado consumidor (FILHO, 2012), assim a necessidade de

uma maior produção decorreu, houve contratação de mais pessoas a baixos custos e a

preocupação com a segurança dentro das fabricas não era relevante (DANEMBERG, [s.d.]).

Com o surgimento da máquina a vapor, primeiro equipamento capaz de transformar

calor em energia mecânica e sendo um dos equipamentos responsáveis pelas revoluções

industriais (OLIVERIA, SANTOS, SANTOS, YOSHINAGA, OLIVEIRA, [s.d.]), substituíra

a força da água, do vento, dos animais e do homem por tais equipamentos que garantiam um

valor energético superior as demais forças (IGLÉSIAS, 1981, pag12), esta transição de forças

ficou conhecida como a Primeira Revolução Industrial.

Após tempos de domínio industrial inglês até o fim dos anos 80, os Estados Unidos

começou a despontar com sua força produtiva, onde se inicia a Segunda Revolução Industrial

(DANEMBERG, [s.d.]). Impulsionando novas tecnologias e técnicas, esta etapa das

revoluções teve como principal destaque o desenvolvimento de laboratórios químicos e o

ramo metalúrgico (HOBSBAWN, 1968 apud DATHEIN, 2003), descoberta da eletricidade,

transformação do ferro em aço e avanço dos meios de transportes; com tantos avanços houve

a necessidade de mão de obra especializada (SILVA, GASPARIM, 2005). Em pouco tempo

as industrias deixaram de produzir para um pequeno mercado limitado para a produção em

massa (PERDGÃO, 2006), barateando os custos por unidade, surgindo linhas de montagem e

a produção de bens começou a acelerar (SILVA, GASPARIM, 2005).

Com a evolução das práticas de fabricação surgiram teorias como o Taylorismo, o

Fordismo e o Toyotismo. Em 1890, Taylor iniciou o estudo de tempos e movimentos no meio

industrial, após isso houve a criação do modelo de produção de Henry Ford, após anos de

13

vigência e liderança este modelo entrou em crise e uma nova filosofia de trabalho surge, vinda

do Japão, conhecida com Toyotismo (PEREIRA, 2001).

Por volta dos anos de 1890, o engenheiro Frederick Taylor considerado “inimigo do

trabalho humano”, foi responsável pelo desenvolvimento de princípios do trabalho como

separação entre trabalho mental e físico, gerando a fragmentação de tarefas (WOOD, 1992),

consecutivamente separando as funções administrativas das funções de produção

(PASQUALINI, 2004), este método buscou criar regras, maneiras e padrões para executar

tarefas, buscando otimizar os movimentos e o tempo (RIBEIRO, 2015), enfatizava a

organização racional do trabalho. Porém os conceitos criados por Taylor não foram aplicados

em máquinas, foi onde Henry Ford incorporou estas “técnicas” as linhas de produção, de

forma linear, criando as linhas de montagens de automóveis (PASQUALINI, 2004). Foi a

partir de então que ocorreu o surgimento de grandes empresas e linhas de produção continuas

que mudaram e aceleraram as alterações ocorridas nos sistemas organizacionais (WOOD,

1992).

Este novo modelo de produção, conhecido como fordismo, teve seu início em 1910,

porem seu ápice foi nos anos de 50 e 60; este novo método possibilitou um ganho de

produtividade (RIBEIRO, 2015), onde a produção ocorria em larga escala (PASQUALINI,

2004). Seu pensamento em diminuir os tempos de produção, possibilitaram que as tarefas dos

trabalhadores fossem divididas em partes menores e mais ágeis, já as peças eram trazidas por

correias de transporte automáticas (PEREIRA, 2001). Assim com a combinação dos conceitos

criados por Ford e Taylor criou-se a produção em massa, padronização de produtos e

roteirização de processos (PASQUALINI, 2004).

Com o início da crise do petróleo, o modelo postulado por Ford também entrou em

crise e começou a decair, dando lugar ao Sistema Toyota de Produção, também denominado

Toyotismo. Originou-se no Japão após II Guerra, intensificando-se no decorrer da crise do

petróleo nos anos 70.

Desta forma, após a guerra o Japão tinha a necessidade de aumentar a produção sem

aumentar a mão de obra, assim houve investimentos em processos automatizados onde um

operador era capaz de controlar diversos equipamentos (OHNO, 2015). Segundo o mesmo

autor era necessário aumentar a produção usando a mesma mão de obra, implementando os

conceitos de “jidoka” (automação) (OHNO, 2015, pag. 49). Além disto o sistema Toyota tem

seu principal foco na eliminação de desperdício, e seus pilares são: just-in-time e automação,

porém ainda era necessária a intervenção humana (OHNO, 1997, apud, BATISTA, 2017).

14

As mudanças ocorridas na década de 80 caracterizaram a Terceira Revolução

Industrial, como indústria da microeletrônica, a necessidade de menores custos, maior

velocidade de produção, competição por qualidade, sistemas flexíveis onde as atividades

exigem operários mais qualificados para serem executadas, tendo como objetivo reduzir os

custos e aumentar a competitividade das empresas (JÚNIOR, 2000).

A Terceira Revolução Industrial teve forte influência do modelo Toyota de produção,

onde aumentava a participação do trabalhador no processo decisório e redução de níveis

hierárquicos (FERREIRA, 1993, apud, SILVA, SILVA, GOMES, 2002). Sendo perceptível

as novas tecnologias e as novas formas de organização do trabalho (MEDEIROS, ROCHA,

2004).

Bem como apresentado no decorrer do artigo, a automação iniciou-se juntamente

com a Primeira Revolução Industrial, onde houve o início da implementação das máquinas a

vapor na substituição do homem no meio fabril. Assim esta tecnologia se mostra substancial

para a indústria no fator econômico e produtivo (PEREIRA, PINTO, 2015), a partir dos

problemas, sistemas produtivos e máquinas evoluíram. Por meios pouco notórios a automação

foi aplicada em processos e ganhou espaço sendo fundamental nos dias atuais.

Segundo Roggia, Fuentes (2016)

“à automação industrial é uma das áreas que mais evoluiu e continuará

evoluir nas próximas décadas, com novas tecnologias surgindo ou outras

sendo aprimoradas, aumentando ainda mais a gama de automação dos

processos.” (Roggia, Fuentes, 2016)

Para SILEVIRA, LIMA (2003) automação

“é um conjunto de técnicas destinadas a tornar automáticas a realização de

tarefas, substituindo o gasto de bioenergia humana, com esforço muscular e

mental, por elementos eletromecânicos computáveis”. (SILEVIRA, LIMA,

2003)

Já para a Organização Internacional do Trabalho ([s.d.], apud, PEREIRA, PINTO,

2015) automação é definida como “utilização de máquinas que precisam de pouco ou

nenhuma intervenção humana, com intuito de, geralmente, substituir trabalhadores”.

Há três tipos de automação: rígida, flexível e a programável (SILVA, 2007).

De acordo com SILVA, NASCIMENTO (2003), a automação fixa ou rígida, é

focada na fabricação de apenas um produto, sendo este montado ou produzido em larga

escala. O equipamento é desenvolvido especificamente para desempenhar aquela função de

15

forma rápida e eficiente. A automação flexível utiliza em seu sistema os CLPs, os quais

permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica das saídas a partir das entradas

(PEREIRA, PINTO, 2015) e pôr fim a automação programável são equipamentos que

produzem variedades de produtos com diferentes características, a partir de uma instrução

previamente carregada (SILVA, NASCIMENTO, 2003).

Portanto automação é correlacionada ao controle automático, sem a interferência

humana (SILVA, 2007). Na década de 60 houve um grande avanço na área da automação com

o aparecimento dos transistores, pois antes destes dispositivos o controle era feito a partir

painéis com muitos relés, onde possuíam desvantagens pois consumiam muita energia, difícil

manutenção e as máquinas ficavam paradas por muitas horas no momento da troca de

programação (CASILLO, 2010), após a descoberta dos SCRs houve uma mudança drástica

nos meios de comando, pois houve redução de peso, volume, aumento do rendimento e

redução de perdas (GONÇALVES, 2010). Portanto é considerado que a microeletrônica

caminha em conjunto com a automação, pois a partir dela que ocorreu o avanço dos

componentes que permitem a elaboração da automação (NATELE, 2003, apud, LIMA, 2003).

Com o desenvolvimento da automação dentro das industrias, houve a necessidade de

padronização, foi onde empresas surgiram, definindo modelos físicos, processuais e

operacionais; mudança de linguagens e programações, softwares mais robustos e preparados

(LIMA, 2003).

Juntamente com o desenvolvimento desta tecnologia e havendo a interação entre

diferentes áreas, a automação enfrenta alguns desafios, tais como impasses sociais como a

própria Organização Internacional do Trabalho menciona em sua definição sobre automação,

econômicos, pois há necessidade de um elevado investimento para a implementação de um

sistema automatizado e tecnológico, sendo muito difícil de unir tecnologias novas com a

tecnologia da informação, a qual transita no ambiente de fábrica (TEIXEIRA, VISOTO,

PAULISTA, 2016), diversificação nos processos, de acordo com Corrêa (1993, apud, COSTA

[s.d.]) as máquinas que agregam maior grau de tecnologia podem responder com maiores

níveis de flexibilidade e um dos pontos mais importantes as empresas é a questão da

capacitação de seus colaborados, pois é necessário que o colaborador possua conhecimento

técnico para manusearem as maquinas, pessoas que tenham o conhecimento do planejamento,

de operar e realizar manutenções (JUNIOR, CHAGAS, FERNANDES, 2003).

A utilização deste dispositivo possui vantagens sobre comandos eletromagnéticos

como menor espaço, menor consumo de energia elétrica, reutilizáveis, maior flexibilidade e

entre outras inúmeras vantagens (da SILVA, [s.d.]).

16

Segundo ROSÁRIO (2005, apud, SILVA, 2007) a automação é entendida como

integração de três áreas eletrônica, mecânica e a informática. As partes de um sistema

automatizado são os sensores, os atuadores e os controladores. Estas partes atuam em

conjunto para um bom funcionamento do equipamento e fluidez do processo.

Os sensores têm a função de interagir com o ambiente obtendo informações que

serão utilizadas para controlar o processo de forma mais adequada. Este dispositivo é definido

como “qualquer componente ou circuito eletrônico que permita a análise de uma determinada

condição do ambiente” (PATSKO, 2006). Os sensores são “capazes” de captar condições

simples como temperatura, até condições mais complexas como rotação de um motor e

transformar em variáveis convenientes (unidades de engenharia) (TERGOLINA, 2006); com

o desenvolvimento destes componentes e sua maior presença nos equipamentos, possibilitou o

aumento da eficiência desde motores até a linhas de produção (PATSKO, 2006).

Juntamente com os sensores, temos outros componentes inseridos no sistema, os

atuadores, estes são responsáveis por executar uma ação determinada de acordo com o

estimulo recebido pelo sensor e pré-programados nos controladores.

De acordo com BARBOSA, SILVEIRA (2011) atuadores são

Dispositivos utilizados para conversão de sinais elétricos provenientes dos

controladores, em ações requeridas pelos sistemas que estão sendo

controlados (BARBOSA, SILVEIRA, 2011)

Para o processamento das informações recebidas pelos sensores e assim enviar

estímulos aos atuadores, as informações passam por uma central de controle para o

processamento; a grande maioria dos processos e equipamentos utilizam de CLPs.

O primeiro CLP surgiu em 1968 na indústria automobilística, devido as dificuldades

de flexibilização das linhas. Para ser aplicável em processos era necessário que estes

equipamentos fossem de fácil programação, reprogramação, manutenção e com módulos

interconectáveis (VENSON. [s.d.]), incialmente não possuíam entradas analógicas apenas

digitais e funções lógicas (MENDES, 2011)

Segundo a Nema ([s.d.], apud VENSON, [s.d])

“Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável

para o armazenamento interno de instruções para implementações

específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização,

contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas

e saídas, vários tipos de máquinas ou processos”.

17

O funcionamento do CLP inicia-se com a verificação do CPU, memorias, circuitos

auxiliares, estados de chaves e em caso de erro o sistema emite um aviso, logo após verifica

os estados das entradas (varredura) comparando com as instruções do usuário, atualizando as

saídas, sendo ativadas ou desativadas (VILLANUEVA, 2016). Os principais componentes do

hardware do CLP são fonte de corrente direta de 24V, um rack e um processador (MENDES,

2011).

Com a crescente utilização dos CLPs houve a necessidade da criação de padrões,

onde a IEC trouxe o padrão IEC 61131, o qual por exemplo, definia linguagens de

programação, as quais são, instruction list (IL), funciton block diagram (FBD), gráfico de

funções (GRAFECT) e a mais usada ladder diagram (LD) (ROSSATO, 2006).

A linguagem ladder foi a primeira linguagem para a programação dos CLPs, possui o

mesmo conceito de diagrama de comandos elétricos, utilizando bobinas e contatos; a ideia

principal é representar graficamente o fluxo de “eletricidade virtual” acionando saídas

dependendo da combinação lógica (CASILLO, [s.d.]). A palavra ladder em inglês quer dizer

escada, assim a programação é apresentada entre duas linhas paralelas verticalmente e a

programação entre estas, lembrando degraus (SENAI, [s.d.]). Esta linguagem permite que seja

desenvolvida lógicas combinacionais, sequenciais e circuitos que combinam ambas (UERJ,

[s.d.]).

18

3. METODOLOGIA DO PROJETO

A ideia do presente protótipo teve seu início com observações realizadas em uma

indústria metalúrgica no processo de fabricação de partes de grades para janelas. Analisando o

processo, foi constatado o tempo elevado para a finalização das peças, assim verificou-se a

possibilidade da melhoria.

3.1 PROCESSO ATUAL

Atualmente o procedimento é parcialmente automatizado, exceto a etapa final onde

há a necessidade de um operador, este retira as peças de um container e as leva para outro

equipamento finalizando o processo.

A operação atualmente inicia-se com a inserção de uma bobina de aço laminado,

conhecida como piatina, em um desbobinador (figura 1), uma das pontas desta bobina é

levada ao equipamento onde há um sistema de roletes que puxam a piatina para o interior do

equipamento iniciando o processo. Internamente a este equipamento, estão presentes duas

etapas, de acordo com a figura 2, onde a primeira etapa é a conformação da barra chata e na

sequência, uma guilhotina realizando o corte do material de acordo com o tamanho

estipulado, após o corte o material cai em uma esteira e a matéria prima parcialmente

processada é despejada em um container onde aguarda a próxima etapa. Conforme haja

necessidade de mais peças na montagem final para a montagem das grades, um operador é

acionado e este desloca-se até o container onde coleta o material parcialmente processado e o

leva a etapa de furação. Neste último processo, cada peça individualmente é encaixada no

equipamento para que após o acionamento de um botão uma proteção desloca-se para baixo e

duas furadeiras, uma em cada extremo da peça, realizem um furo, assim terminada esta etapa

o processo de produção das grandes de janelas é finalizado.

Neste processo há a participação de um operador no momento de inserção da bobina

no desbobinador e para a coleta das peças dentro do container. Para a coleta do material no

interior container e realizar os furos, um colaborador percorre uma distância de

aproximadamente três metros entre os dois equipamentos, além desta distância há a realizam

de uma flexão de tronco para a coleta das peças pré processadas dispostas no interior do

container.

19

FIGURA 1 - Desbobinador

Fonte: O Autor

FIGURA 2 - Processo de conformação e guilhotina

Fonte: O Autor

20

3.2 COLETA DOS DADOS ATUAIS

O desenvolvimento do projeto iniciou-se com a identificação da problemática,

através da ferramenta “Mapeamento de Fluxo de Valor”, esta ferramenta identifica ou mapeia

todo o fluxo de valor, todas as etapas necessárias (que agregam ou não valor) para que um

produto saia de matéria prima e chegue as mãos do cliente (ROTHER, SHOOK, 2003)

De acordo com os autores do livro “Aprendendo a enxergar”, mapeamento de fluxo

de valor é:

Toda ação necessária para trazer um produto por todos os fluxos essenciais a

cada produto, desde a matéria prima até os braços do consumidor

(ROTHER, SHOOK, 2003).

O mapeamento iniciou-se com a identificação das etapas do processo, a tomada de

tempo de cada etapa e análise do processo em geral (figura 3).

FIGURA 3 – Mapeamento do fluxo valor atual

Fonte: O Autor

3.2.1 Cálculo de dados do equipamento atual

De acordo com as análises realizadas, o tempo necessário de conformação e corte

para fazer uma peça é de sete segundos, formando o estoque intermediário de 4.113 peças por

dia (Eq. 1), para a etapa de furação, segundo processo, o tempo é de dez segundos resultando

em um total de 2.800 peças produzidas por dia (Eq. 1). Juntamente com o tempo excessivo o

deslocamento também acaba aumentando o tempo de processamento, pois a cada vez em que

o operador se desloca para buscar mais peças, este percorre seis metros no total, acumulando

ao final do dia cerca de 1.500 metros percorridos (Eq. 2), a cada vez que se desloca ele coleta

dez peças.

X = h/t (Eq. 1)

21

*C+G: Corte e guilhotina

Onde:

X – Peças produzidas diariamente;

h – Tempo trabalhado diariamente em segundos;

t – Tempo para fabricação de uma peça em segundos.

Y = (X/10) * D (Eq. 2)

Onde:

Y – Deslocamento total diário;

D – Distância entre os equipamentos [m];

X – Peças produzidas diariamente.

A tabela 1 traz informações obtidas durante a coleta de dados, como a quantidade de

material processado e quantidade de peças rejeitadas diariamente. A partir destes dados notou-

se uma disparidade de capacidade de processamento entre as etapas, sendo que a etapa 1 de

conformação e guilhotina produzem 4.113 peças e a etapa 2 de furação, o qual tem capacidade

diária de produzir cerca de 2.800 peças, deixando assim entre as etapas uma diferença de

1.313 peças, considerado “estoque em processamento”.

TABELA 1 - Dados do processo atual

kg nº peças

Qnt. de rejeição 27 58

Qnt. Produzida (C + G)* 1.939 4.113

Qnt. Produzida total 1.320 2.800

Fonte: O Autor

3.3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

A elaboração do novo equipamento foi focada em resolver os problemas

encontrados, que são: movimentação excessiva, sendo classificada como um dos sete

desperdícios, os quais são movimentação (relacionado com o tempo gasto na procura, espera

e andar pela fábrica), espera (relacionado ao tempo ocioso de trabalhadores e máquinas),

superprodução (fabricação excessiva de recursos, consecutivamente excesso de material,

elevado custo e aumento de estoque), estoque (material prima, material em processo ou

produto acabado, elevando custo de armazenagem), transporte (a movimentação elevada dos

materiais, não agregando nenhum valor ao produto), no processo em si (processamentos

22

desnecessários relacionado diretamente ao processamento) e defeito (fabricação de produtos

que não atendem as especificações de qualidade) (CHIAVENATTO, 1993, apud, da Silva,

Morais, Santos, Araujo, 2016), juntamente com a ergonomia, junção das etapas de

conformação, guilhotina e furação e por final aumento da produtividade.

Para o desenvolvimento do novo equipamento foi necessário construir a forma e um

método rápido e eficiente para a realização do furo. Para a elaboração da forma foi necessário

fazer o projeto da mesma, sendo apresentado na figura 4, esta foi fabricada em madeira,

porém as formas são fabricas de outros materiais mais robustos para que não haja problemas

de má conformação ou quebra. Para melhor desenvoltura da forma, ela foi dividida em três

partes e tendo uma espessura final de 45 mm, as partes 1 e 2 da forma serão presas a um

pistão pneumático, sendo a parte superior (1) deslocando-se primeiro e logo após a parte

inferior (2), já ao retornarem a posição inicial, a parte inferior irá se recolher e logo depois a

parte superior, já a parte 3 será fixa; os pistões serão presos em um suporte fixo para que não

haja deslocamento e assim não afetando o produto final.

FIGURA 4 - Projeto forma de conformação

Fonte: O Autor

Para realizar o furo no material, será utilizado um pulsão fixado em um pistão

pneumático e por final a última etapa do processo a guilhotina para realizar o corte do

material, funcionará a partir de um motor elétrico e será acionado quando um sensor detectar

23

a peça; para o controle de todo o sistema será utilizado um controlador lógico programável, o

CLP da Siemens o CP 300 (figura 5).

FIGURA 5 - CLP

Fonte: O Autor

3.4 FUNCIONAMENTO DO PROJETO

Para o início do processo, será pressionado um botão, este inicializará o sistema

acionando todos os recuos dos pistões e inicializará o sistema que “puxa” o material para o

interior da máquina. Em cada etapa do processo haverá um sensor disposto alguns centímetros

após cada estágio, eles serão utilizados para detecção das peças, assim que o material for

detectado o sensor acionará o avanço dos pistões e irá interromper o avanço do sistema que

insere o material na máquina. Porém cada sensor comandará a sua etapa; enquanto possuir

matéria prima em processamento o sensor estará acionado, assim houve a necessidade da

implementação de um timer para o controle e avanço dos sensores de cada etapa (figura 6),

este avanço ocorrerá a cada 5 (cinco) segundos, acionando os pistões e parando o sistema de

avanço da matéria prima.

A figura 6 demonstra a uma parte da programação desenvolvida para este controle,

sendo o “S2” o sensor de peça 2 e o “T1” o timer, consideradas entradas do processo, já o

“RP3 e AP3” são os componentes que serão controlados. Assim quando as duas entradas

forem satisfeitas as duas saídas serão acionadas, porem o “SP2” estará sempre acionado

24

enquanto a matéria prima estiver sendo processada, assim o “T1” foi implementado para o

controle de acionamento das saídas.

Figura 6 - Programação

Fonte: O Autor

A figura 7 mostra o início da montagem do protótipo em bancada. Sendo o circulo

amarelo o controlador lógico programável (CLP), o circulo verde os sensores de peça ou de

presença de material, o circulo azul representando a esteira para o transporte do material, o

quadrado preto são os botões de controle do processo, já os quadrados amarelo e vermelho,

simulam etapas do processo.

FIGURA 7 - Montagem inicial do protótipo

Fonte: O Autor

25

A figura 8 ilustra o esquema pneumático, o qual o projeto foi baseado para sua

construção.

Figura 8 - Esquema pneumático

Fonte: O Autor

3.5 DADOS DO EQUIPAMENTO EM PROTÓTIPO

Após a construção do protótipo do novo equipamento, foi realizado um novo

mapeamento de fluxo de valor (figura 8), onde houve a junção de todas as etapas do processo,

sendo elas na sequencia conformação, furação e guilhotina, não necessitando da presença de

um operador, este presente apenas no momento da fixação da bobina no desbobinador e para

levar a ponta da bobina ao equipamento para que se inicie o processo.

FIGURA 9 - Mapeamento do fluxo de valor do novo equipamento

Fonte: O Autor

Com o novo equipamento houve uma redução no tempo de processamento e um

aumento de produtividade, sendo o estoque em processo zerado e a necessidade de se ter um

operador entre as duas etapas do processo é inexistente.

26

Após o funcionamento do protótipo, foi realizada a coleta de dados, de acordo com a

tabela 2.

TABELA 2 - Dados do processo do novo equipamento

kg nº peças

Qnt. de rejeição 27 58

Qnt. Produzida (C + P + G)* 1.132 3.600

Fonte: O Autor

Para o calculo dos novos dados, foi utilizada a equação 1 para a quantidade de peças

produzidas, sendo o tempo do novo processo de 8 segundos, totalizando 3.600 peças

produzidas diariamente. Juntamente com a diminuição do tempo de processo, houve a

eliminação da movimentação do operador e do estoque em processo.

CONCLUSÃO

27

Com os estudos bibliográficos realizados a conclusão que se chega é a perceptível

evolução da tecnologia ao longo dos tempos e em determinadas épocas tendo um crescimento

exponencial, o qual muda os rumos da tecnologia, do ambiente que todos estão inseridos e

sendo um marco ao setor produtivo. Iniciou-se quando as empresas buscavam aumentar sua

produção, de forma que os produtos possuíssem maior grau de tecnologia, qualidade e

durabilidade; há pontos contra esta evolução como a falta de mão de obra especializada, com

dificuldades de manusear máquinas com alto grau de tecnologia, falta de emprego com a

substituição da mão de obra humana por máquinas e questões econômicas.

Juntamente com a pesquisa houve a realização de um protótipo. O início deste

experimento partiu de observações feitas em uma indústria metalúrgica, elencando as

possíveis mudanças que poderiam ocorrer neste processo, sendo assim houve a percepção que

utilizando a automação os problemas encontrados poderiam ser sanados. Após a elaboração

do projeto e seu total funcionamento notou-se a real mudança, tendo uma diminuição de

desperdícios. como redução de estoque em processo, de tempo e movimentação.

Com os resultados obtidos devido ao novo processo, houve melhora na

produtividade, com diminuição de tempo de processamento, redução de desperdícios, com a

realocação do operador, a eliminação de movimentos desnecessários e a redução de estoque

em processamento, assim com a aplicação da automação notou-se melhorias significativas a

um baixo custo, mostrando a viabilidade da tecnologia em pequenas etapas de processamento.

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