MANUFATURA ÁGil SISTEMA HOlÔNICO MANUFATURA Prof. … · a evolução "a manufatura se diferencia...

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40. SBAI - SimpósioBrasileirode Automação Inteligente, São Paulo,SP, 08-10 de Setembrode 1999 MANUFATURA ÁGil X SISTEMA HOlÔNICO DE MANUFATURA Prof. Dr, Antonio Batocchío' Eng. Marcelo M. Fioroni Bel. Mat, Aplic. Marcos R.R. Georges MSc Eng, Antonio Carlos de Souza MSc. Eng. Alessandra B. Rosa . MSc. Eng. Gustavo N. Franco Departamento de Engenharia de Fabricação - Faculdade de Engenharia Mecânica - Universidade Estadual de Campinas Rua Mendeleiv - Cidade Universitária Zeferino Vaz - CP 6122 - CEP 13083 970 - Campinas - SP 'batocchítãfem.unícamp.br Resumo: No âmbito de organização das empresas, a globalização e os mercados comuns, além de aspectos mais específicos relacionados aos produtos , clientes, Sistemas de Manufatura , estrutura organizacional e etc., tem provocado , principalmente, nos países denominados de primeiro mundo, algumas iniciativas para se enfrentar o desafio do século 21. Este trabalho tem PQrfinalidade apresentar questões relativas à manufatura ágil e, também, enfocar um novo sistema de manufatura, denominado de sistema hol ônico de manufatura, ainda em sua fase de conceituação e concepção. Finalmente , faz-se comentários sobre a importância dessa evolução e o surgimento de um grupo de pesquisa no Brasil, que .trata desses assuntos. Palavras Chave: sistemas holônicos, manufatura ágil, IMS Abstract: Globalization, common markets and aspects like products, customers, manufacturing systems and organízational structure have leaded to initiatives to face the next century . This work focuses in agile manufacturing and in a new manufacturing system, named holonic manufacturing system, to find a response to these new initiatives. The importance of this evolution will be commented and the appearance of a Brazilian research group to threat these subjects will be described . Keywords: holonic systems, agile manufacturing, IMS 1 INTRODUÇÃO Constata-se no contexto mundial a ocorrência de enormes transformações originadas por uma série de fatos: a ascensão das telecomunicações, o desenvolvimento da informática e o surgimento de novas tecnologias, dentre outros. TAPSCOTT (1995) deixa claro essas transformações quando apresenta a era da economia digital, que vai requerer mudanças de visões e de comportamentos para o gerenciamento dos negócios, Estes fatos contribuíram para o aparecimento de uma nova ordem mundial: a globalização da economia. Desta forma, as empresas passam a concorrer cada vez mais no mercado internacional e para manterem uma posição competitiva 259 sustentável, é necessário que estas se transformem e aprendam com as mudanças. No âmbito de organização das empresas, a globalização e os mercados comuns, além de aspectos mais específicos relacionados aos produtos , clientes, Sistemas de Manufatura, estrutura organizacional e etc., tem provocado, principalmente, nos países denominados de primeiro mundo, algumas iniciativas para se enfrentar o desafio do século 21. Infelizmente, no Brasil, pouca discussão e iniciativas estão sendo produzidas para se enfrentar o novo século que está prestes a se iniciar. Este trabalho tem por finalidade apresentar questões relativas à manufatura ágil e, também, enfocar um novo sistema de manufatura, denominado de sistema holônico de manufatura, ainda em sua fase de concepção. Finalmente, ' faz-se comentários sobre a importância dessa evolução e o surgimento de grupo de pesquisa no Brasil, que trata desses assuntos. 2 MANUFATURA ÁGIL o paradigma tradicional enfoca um alto volume de produção e uma baixa variedade de produtos, mas as tendências mostram que esse enfoque está desaparecendo, pois os consumidores estão desenvolvendo uma nova postura, através de exigências que mudam as características do mercado. Uma resposta a essa exigência é a fragmentação do mercado, levando a customização em massa (produtos necessitam sei' fabricados para atender requisitos particulares do consumidor, com custos similares à produção em massa - GOULD,1997), na qual o sistema tradicional de produção em massa é exigido ao máximo para prover soluções individualizadas/únicas ao segmento específico de mercado (ESMAIL & SAGGU,1997). Em função do exposto OWEN & KRUSE (1997) ,apresentam uma definição para a manufatura ágil: . "Manufatura ágil é a habilidade de uma empresa de administrar a mudança, no imprevisível mundo do comércio e da indústria e, sobreviver no mercado que demanda uma rápida resposta às inesperadas

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40. SBAI - SimpósioBrasileirode Automação Inteligente, SãoPaulo,SP, 08-10 de Setembrode 1999

MANUFATURA ÁGil X SISTEMA HOlÔNICO DE MANUFATURAProf. Dr, Antonio Batocchío'Eng. Marcelo M. Fioroni

Bel.Mat, Aplic. Marcos R.R. GeorgesMSc Eng, Antonio Carlos de SouzaMSc. Eng. Alessandra B. Rosa

. MSc. Eng. Gustavo N. FrancoDepartamento de Engenharia de Fabricação - Faculdade de Engenharia Mecânica - Universidade Estadual de Campinas

Rua Mendeleiv - Cidade Universitária Zeferino Vaz - CP 6122 - CEP 13083 970 - Campinas - SP'batocchítãfem.unícamp.br

Resumo: No âmbito de organização das empresas, aglobalização e os mercados comuns, além de aspectos maisespecíficos relacionados aos produtos , clientes , Sistemas deManufatura , estrutura organizacional e etc., tem provocado ,principalmente, nos países denominados de primeiro mundo,algumas iniciativas para se enfrentar o desafio do século 21.Este trabalho tem PQrfinalidade apresentar questões relativas àmanufatura ágil e, também, enfocar um novo sistema demanufatura, denominado de sistema hol ônico de manufatura,ainda em sua fase de conceituação e concepção. Finalmente ,faz-se comentários sobre a importância dessa evolução e osurgimento de um grupo de pesquisa no Brasil, que .trata dessesassuntos.

Palavras Chave: sistemas holônicos, manufatura ágil, IMS

Abstract: Globalization, common markets and aspects likeproducts, customers, manufacturing systems and organízationalstructure have leaded to initiatives to face the next century .This work focuses in agile manufacturing and in a newmanufacturing system , named holonic manufacturing system,to find a response to these new initiatives. The importance ofthis evolution will be commented and the appearance of aBrazilian research group to threat these subjects will bedescribed .

Keywords: holonic systems, agile manufacturing, IMS

1 INTRODUÇÃOConstata-se no contexto mundial a ocorrência de enormestransformações originadas por uma série de fatos: a ascensãodas telecomunicações, o desenvolvimento da informática e osurgimento de novas tecnologias, dentre outros. TAPSCOTT(1995) deixa claro essas transformações quando apresenta a erada economia digital, que vai requerer mudanças de visões e decomportamentos para o gerenciamento dos negócios, Estesfatos contribuíram para o aparecimento de uma nova ordemmundial: a globalização da economia. Desta forma, asempresas passam a concorrer cada vez mais no mercadointernacional e para manterem uma posição competitiva

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sustentável, é necessário que estas se transformem e aprendamcom as mudanças.

No âmbito de organização das empresas, a globalização e osmercados comuns, além de aspectos mais específicosrelacionados aos produtos , clientes, Sistemas de Manufatura,estrutura organizacional e etc., tem provocado, principalmente,nos países denominados de primeiro mundo, algumasiniciativas para se enfrentar o desafio do século 21.Infelizmente, no Brasil, pouca discussão e iniciativas estãosendo produzidas para se enfrentar o novo século que estáprestes a se iniciar.

Este trabalho tem por finalidade apresentar questões relativas àmanufatura ágil e, também, enfocar um novo sistema demanufatura, denominado de sistema holônico de manufatura,ainda em sua fase de concepção. Finalmente, ' faz-secomentários sobre a importância dessa evolução e o surgimentode grupo de pesquisa no Brasil, que trata desses assuntos.

2 MANUFATURA ÁGILo paradigma tradicional enfoca um alto volume de produção euma baixa variedade de produtos, mas as tendências mostramque esse enfoque está desaparecendo, pois os consumidoresestão desenvolvendo uma nova postura, através de exigênciasque mudam as características do mercado. Uma resposta a essaexigência é a fragmentação do mercado, levando acustomização em massa (produtos necessitam sei' fabricadospara atender requisitos particulares do consumidor, comcustos similares à produção em massa - GOULD,1997), naqual o sistema tradicional de produção em massa é exigido aomáximo para prover soluções individualizadas/únicas aosegmento específico de mercado (ESMAIL & SAGGU,1997).Em função do exposto OWEN & KRUSE (1997) ,apresentamuma definição para a manufatura ágil: .

"Manufatura ágil é a habilidade de uma empresa deadministrar a mudança, no imprevisível mundo docomércio e da indústria e, sobreviver no mercado quedemanda uma rápida resposta às inesperadas

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assimilar facilmente campos/especialidade/competidor deexperiência (field experience) e inovações tecnológicas;

desenvolver projetos de produtos;

utilizar sistema de produção reprograrnável, reconfigurávele continuamente mutável;

produzir sob encomenda e não para estoque.ou venda;

Essas novas gerações de sistemas holônicos serão providos deflexibilidade, agilidade e robustez necessárias para a entregarápida de produtos manufaturados aos clientes no mercadocompetitivo global (Van Leeuwen & Norrie 1997). Franco eBatocchio (1999 a, b.c) tem se envolvidos na discussão edesenvolvimento de conceitos, características e arquitetura dossistemas holônicos de manufatura com a finalidade de gerarconhecimento e, posteriormente, disseminá-los junto aos meiosacadêmico e empresarial nacionais.

3 SISTEMAHOlÔNICO DE MANUFATURA

Figura 1 A evolução dos sistemas de manufatura, suascaracterísticas para agilidade (GOULD, 1997) .

Em função do contexto mencionado anteriormente, sistemasintegrados de manufatura com suas redes interconectadas emcélulas flexíveis de manufatura, já estão se tomando obsoletose serão gradualmente abandonados (Van Leeuwen & Norrie1997). Esses mesmos autores afirmam que: "A próximageração de sistemas (inteligentes) de manufatura formarãoefetivamente, de forma distribuída, fábricas virtuaisreconfiguráveis, nos quais módulos humanos (pessoas),máquinas e programas se interagem em grupos virtuais,formados dinamicamente. Tais sistemas podem ser modeladoscomo inteligentes, autônomos e de elementos cooperativos, os .quais formam sistemas reconfiguráveis, extensivos egradativos. O nome dado a esses elementos são "holons" eesses sistemas dinâmicos de "holonic manufacturing systems"(sistemas holônicos de manufatura)".

As empresas de manufatura do novo século deverão atender asseguintes questões(Esmail & Saggu 1996):

•• disponibilizar totalmente novos produtos de forma rápida;

••

•• basear sua programação da produção em projeções do

mercado;

• ter produtos que possam ser facilmente reconfigurados ouaprimorado s (upgraded);

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nas demandas do consumidor, nos desafios Esse modelo irá variar para diferentes tipos de organizaçãocompetitivos e nas rupturas tecnológicas". mas ele provavelmente conterá um número de elementos

genéricos . Agilidade é um basta sobre velhos caminhos queestão fazendo coisas que não são mais apropriadas, mudandopadrões de operação tradicional . O desafio é descobrir o que éapropriado para Grã-Bretanha (UK) e que nível as pessoasterão de conduzir a implementação da agilidade nascompanhias de manufatura". .

pessoas: qualificação (habilidade de conhecimento) epessoas com empowerment;

organização: estrutura ' de administração inovadora eorganizacional;

Nesse cenário, são colocados desafios ao sistema demanufatura, já que necessita atender os consumidores emdiferentes mercados, sem prejuízo do custo e de lead time.Então, segundo ESMAIL & SAGGU (1996), uma empresa ágilirá requerer processos de manufatura capacitados a explorar asoportunidades num clima de incerteza, imprevisível e emcondições de mercado altamente turbulentos.

Como enfocado anteriormente, a empresa ágil ' deverá tercapacidade para reagir rapidamente à mudança no ambiente.No entanto, nota-se que as características de problemas que aempresa deve enfrentar são muito distintas, quando se. considera dois importantes ambientes: externo e interno.Discutindo essa questão OWEN & KRUSE (1997), apresentamdois conceitos que são: agilidade interna e agilidade externa. Aagilidade interna irá envolver aspectos relativos a:desenvolvimento de produtos, processos e tecnologia, métodosde gerenciamento da manufatura, recursos humanos, sistema deinformações, etc. A agilidade externa terá' o foco noconcorrente, nos parceiros, nos consumidores, na legislação(meio ambiente, contribuições), nos aspectos internacionais(acordos comerciais, tarifas e barreiras), etc. Nota-se, então,que o ambiente tem diversas dimensões e requer competênciasda empresa para poder exercer a sua agilidade . Por exemplo,para o desenvolvimento de um planejamento estratégico daempresa que apontará os rumos por onde a empresa poderá seconsolidar, uma análise do ambiente é um importante aspecto aser considerado para se detectar as tendências, ameaças eoportunidades, pontos fortes e fracos de uma organização(Certo & Peter, 1993).

Na figura 1, extraída de GOULD (997), pode-se ver, paradiferentes sistemas de manufatura, as características de cadaum e a evolução para a agilidade. Segundo GOULD (1997), "amanufatura ágil se diferencia conceitualmente da manufaturaenxuta (/ean manufacturingy e requer diferente estilo deoperação e de estrutura organizacional; além disso, amanufatura enxuta tem sido mais recentemente empregadaquase como uma desculpa para a reestruturação (downsizing) edeixou algumas companhias sem um braço ou uma perna. Talextrema interpretação, colocou-as numa posição muitovulnerável, quando o negócio expande ou o mercado muda".KIDD . (1994) ,. afirma que: "manufatura ágil pode serconsiderada como uma estrutura dentro da qual cadacompanhia pode desenvolver suas próprias estratégias denegócios e de produtos". Para se atingir a manufatura ágil, aempresa deve enfocar as funções e intcrrelações entre (edentre) seus três recursos primários (KIDD,1994):

• tecnologia: tecnologia flexível e inteligente, adaptada emfunção das pessoas.

Finalmente, para que uma empresa se torne ágil, ela deverárealizar mudanças em sua cultura, em sua prática de negócio enas relações com as demais .empresas ao redor do mundo.GOULD (1997), analisando as empresas da Grã- Bretanha(UK), afirma que: "Com agilidade ocorrerá uma transformaçãodo modelo tradicional para um modelo que está emergindo.

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• poder produzir uma unidade de cada 10.000 diferentesconfigu rações de um 'produto com o mesmo custo de10.000 unidades de um módulo;

• financeiramente, focar preferencialmente ganhos de longoprazo do que em performance de curto prazo, onde custosnão aparentes são amortizados.

Analisando essas características, nota-se claramente umamudança radical de paradigma nas condições em que o sistemade manufatura será submetido e, fatalmente , uma empresa quenão consiga atender esse novo cenário perderá competitividadee deixará de existir. O sistema holônico de manufatura vemcom o objetivo de ser o sistema capaz de atender as questõescolocadas acima.

4 DISCUSSÃO - MANUFATURA ÁGil XSISTEMA HOlÔNICO DE MANUFATURA

Uma primeira questão a ser enfocada é que não háincompatibilidades entre os sistema de manufatura ágil e osistema holônico de manufatura. Importantes características damanufatura ágil estarão sendo incorporadas ao sistemaholônico de manufatura , bem como , outras característicaspositivas de outros sistemas de manufatura (por exemplo :estrutura simpli ficada e enxuta, emprego de sistemasautomatizados de informaç ão, versat ilidade, etc). Analisando-se dezenas de casos citados por Goldman et aI. (1995),constata-se que algumas características da manufatura ágil nãotem a amplitude do sistema holônicos. Este último pode serconsiderado como num nível mais elevado do que a manfaturaágil, sendo o estado da arte na área de sistemas de manufatura.

Outra quest ão a ser realçada é que cada empresa em função desua missão e objetivos, de seu mercado de atuação, de seusprodutos e outras questões relevantes, deverá encontrar osistema de manufatura mais adequado ao seu negócio. Noentanto , aquela empresa que tem como foco o mercadocompetitivo e globalizado deverá estar adotando sistemas cadavez mais ágeis e poderosos, pernútindo vantagens competitivasfrente aos seus concorrentes. Desta forma, esta empresa estarácertamente migrando do sistema de manufatura ágil para osistema holônico, já que este deverá ser mais adequado aocontexto do século 21. No atual estágio de desenvolvimento dosistema holônico de manufatura, torna-se muito difícil precisarquando este estará disponibilizado para sua plena utilização.No entanto, como pode ser constatado no site do !MS (1999) ,importantes empresas, universidades e governos dos paísesdesenvolvidos estão com grandes investimentos no programa!MS e isto dará a eles domínio dos conhecimentos dastecnologias e de técnicas a serem utilizadas nos sistemasholônicos de manufatura .

No atual estágio da maioria das empresas nacionais, amanufatura ágil ainda é um nível a ser alcançado, mas deveficar claro que o "gap" frente as corporações multinacionaispoderão se tornar ainda maiores se houver uma demorasensível nas mudanças rumo ao sistema de manufatura doséculo 21.

5 IMPLEMENTAÇÃO DE HMSComo já foi destacado neste trabalho , o HMS é sem dúvidasuma inovaç ão. Por seu recente desenvolvimento e pela formacomo a propriedade das informações foi imposta pelo lMS

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lnternational (programa do qual surgiu o projeto do HMS ), ficadifícil que casos práticos de implementação sejam encontrados.No entanto, alguns exemplos podem ser encontrados, apoiando.

Ao ser criado o projeto do HMS, foi estabelecido odesenvolvimento de um benchma rk para comparar um sistemade controle baseado em conceitos holônicos com sistemas decontrole tradicionais (hierárquicos e heterárquicos). A partir deum projeto de pesquisa de um ano, foi possível mostrar opotêncial desses novos novos sistemas [!MS, 1999] . Aindanaquele tempo , mesmo que com bons resultados obtidos noscritérios agilidade, autonom ia, flexibilidade, robustez ecooperação, os sistemas holônicos ainda se mostravamextremamente complexos e caros.

Figura 2 • Protótipo de um sistema de teste daK.U.LeuvenIPMA para pesquisa de manufatura holônica[Bongaerts, 1999]

Mas essa não foi a primeira implementação de conceitosholônicos. Concomitantemente com a formação do HMS, jáeram criadas aplicações de sistemas holônicos em redes . deinformação. lida & Chugo (1993) introduziu um sistema deroteadores de rede B-ISDN baseado nos conceitos holônicos.Com esse, foram obtidos índices de performance queviabilizaram a implementação desses sistemas.

Mais recentemente, Toh et aI. (1998) desenvolveu umaferramenta CASE (Computer Aided Software Engineering)para ajudar no desenvolvimento de sistemas de informaçãoholônico (Hl â) para pequenas e médias empresas (SMEs).Com esse trabalho, foi desenvolvido e implementado ummétodo simples para modelagem do sistema de negócio eespecific ação dos componentes necessários para a rede.Através dos excelentes resultados obtidos e da forma comoesse sistema alvancou diferenciais de eficiência, o ms semostrou uma poderosa prática .

Analisando-se os casos estudados e apresentados, pode-seobservar que, mesmo que os conceitos dos sistemas holônico ssejam complexo, idéias simples e de fácil implementaçãopodem ser obtidas. Essa é a tendência que deve ser seguida nosfuturos desenvolvimentos

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Goldman, S.L., Nagel, R.N., Preiss, K. Agile Cpmpetitors andVirtual Organizations: strategies for enriching thecostumer. New York: Van Nostrand Reinhold, 1995.

Gould, P. What is Agility? Manufacturing Engineer, p.28-31,Feb.1997.

lida , I., Chugo, A. Holonic Routind Scheme Based on NeuralComputation. Fujitsu Sce. Tech. i., 29, 3, p.242-249,Sep.1993.

!MS. Intelligent Manufacturing Systems. In www.ims.org,1999.

40. SBAI- Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, São Paulo, SP, 08-10 de Setembro de 1999

COMENTÁRIOS FINAIS Franco, G.N. e Batocchio , A - Sistema Holônico deInformação. In COBEM99 - Congresso Brasile iro deEngenharia Mecânica, UNICAMP, Águas deLindóia(SP), Brasil , Nov 22-26, 1999c (artigosubmetido).

6Neste trabalho destacou-se os sistemas de manufatura ágil,como um sistema a ser utilizado por muitas empresasnacionais, as quais terão ganho competitivo com tal sistema .No entanto, já está em desenvolvimento um novo sistema demanufatura, denominado de sistema holônico de manufatura(HMS - holonic manufacturing system), o qual deverá ser osistema de manufatura capaz de atender as necessidadesmercadológicas do século 21. Num ambiente competitivoglobalizado, a demora para a migração de sistemasconvencionais ou flexíveis para sistemas ágeis, poderá levar asempresas nacionais a perderem competitiv idade e com isso umaumento no "gap" frente as empresas multinac ionais. Estefato, tornar-se-á mais dramático ainda, se as empresasmultinacionais tornarem-se usuárias dos sistemas holônicos demanufatura e as empresas nacionais estiverem ainda numestágio anterior à manufatura ágil.

Este trabalho se insere no escopo do Grupo de Pesquisa emSistema Holônico de Manufatura GPHMS(http://www.fem.unicamp.br/-defhp/index.htm). o qual tempor missão:

"O Grupo de Pesquisa em Sistema Holônico deManufatura - GPHMS tem como propósito o estudo e odesenvolvimento de Sistema Holônico de Manufatura(Holonic Manufacturing System HMS). Odesenvolvimento do sistema HMS envolve a definiçãode conceitos, de características, de arquitetura, dosistema de informação, de layout, de logística e outrasquestões relacionadas a este sistema ".

Trabalhos de pesquisa como esse, que visam investigar osdesenvolvimentos e passar para nosso domínio informaçõesimportante para o cenário competitivo do próximo século, sãovitais. Como um exemplo de atitude frente a esses desafios, oGPHMS tem se enriquecido com a inclusão de novospesquisadores e de forma incisiva e consciente, seus trabalhostomam corpo , envolvendo modelagem dos processos denegócios , sistemas de informações, arquitetura e simulação porcomputador para o sistema holônico de manufatura.Atualmente, tem-se o apoio fundamental da .Rede deAutomação da Manufatura RECOPFJFINEPIBID, da FM'ESPe da CAPES e, com certeza ter-se-á resultados positivos emfuturo próximo.

Kidd, P.T. - Agile Manufacturing: Forging New Frontiers.Addison-Wesley Publishing Company, 1994.

Owen, D. , Kruse, G. Follow the customer. ManufacturingEngineer, p.65-68, Apr. 1997.

Tappscott, D. - The Digital Economy: promise and perfil in theage of networked intelligence. New York : McGraw-Hill,1995.

Toh, K.T.K., Newman, S.T., Bell, R. Na information systemsarchitecture for smalJ metal-working companies. Proc.Instn. Mech. Engrs, v.212, partB, 1998.

Van Leeuwen, 8i Norrie, D. Holons and holarchies.Manufacturing Engineer, p.86-88, Apri11997.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASBongaerts, L. Integration ofScheduling and Control in Holonic

Manufacturing Systems. Katholieke UniversiteitLeuven, Belgium, 1999 (phD. thesis).

CERTO, S.C. , PETER, lP. .Administração Estratégica :planejamento e implantação da estratégia. São Paulo :Makron Books do Brasil Editora, 1993.

ESMAlL, K.K. ; SAGGU, ·).. A changing . paradigm,Manufacturing Engineer, p.285-288, Dec. 1996.

Franco, a.N. e Batocchio, A Sistemas Holônicos deManufatura: revisando seus conceitos básicos. In NSimpós io. Brasileiro de Automação Inteligente, EscolaPolitécnica da USP, setembro, 1999a (artigo' submetido)

Franco, G.N. e Batocchio, A. An axiomatic approach to designa Holonic Manufacturing System. (inédito)

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