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Curso Superior de Tecnologia em Automação Ind.Sistemas Integrados de Manufatura
Sistemas Integrados deSistemas Integrados deManufaturaManufatura
Prof. Marcelo Coutinho
www.ifsul.edu.br/~coutinho
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Introdução
• Sistema de produção: coleção de pessoas, equipamentos e procedimentos organizada de tal forma a realizar as operações de manufatura de uma companhia.
– Sistemas de suporte à manufatura: procedimentos para gerenciar a produção e resolver problemas (técnicos, logística, etc), projeto do produto manter padrão de qualidade do produto (cliente).
Colarinho branco
Colarinho azul
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– Facilities: constitui os equipamentos organizados de maneira lógica e os trabalhadores que os operam numa fábrica.
Produto Tipo de Manufatura
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• Produção baixa
– Geralmente produtos complexos e especializados como navios, aviões e máquinas especiais (fixed-position layout).
– Partes individuais do produto podem ser produzidas separadamente (process layout).
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• Produção média
– Hard product variety: caso em que os produtos não apresentam semelhanças. Tradicionalmente usa-se batch production com process layout (changeover time para o próximo produto).
– Soft product variety: peças similares podem compartilhar mesmo equipamento (changeover pode não ocorrer). Para diferentes peças/produtos usa-se cellular layout onde cada célula é especializada numa função.
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• Produção alta (em massa)
– Quantity production: tipicamente usa process layout e se dedica na produção em massa de uma peça ou parte de equipamento.
– Flow line production: múltiplas estações de trabalho em sequência (product layout).
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Tipos de produção e seus layouts
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• Sistemas de suporte à manufatura– Pessoas e procedimentos que gerenciam as operações de produção (projeto,
planejamento, controle). O ciclo das informações está representado pela figura e consiste nas funções: (1) business functions, (2) product design, (3) manufacturing planning e (4) manufacturing control.
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• Automação em sistemas de produção– Automação: A tecnologia norteada nos princípios da mecânica, eletrônica e de
sistema baseado em computador para operar e controlar a produção.
– Elementos automatizados numa fábrica: (1) automação dos equipamentos (manufacturing systems), (2) informatização do sistema de suporte (manufacturing support systems).
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• Automação dos equipamentos
– O termo automação se refere ao fato de que as operações se dão de modo automático, quase não existe ação humana. Ex.:
• sistemas de montagem automatizada• sistemas de inspeção de qualidade automatizada• sistemas de manufatura robotizada• etc
– Existem três tipos: (1) automação fixa, (2) automação programável e (3) automação flexível.
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• Automação dos equipamentos
– Automação fixa• A sequência de operação é fixada pela configuração do equipamento;• Geralmente envolve aplicações mais simples;• Alto custo inicial;• Taxa de produção alta (produção em massa);• Não flexível para adaptar outro produto.
– Automação programável• A sequência de operação é configurável (programa);• Alto investimento para propósitos mais gerais;• Flexibilidade para tratar de variações e mudanças no produto;• Indicado para batch production (produção média);• Ex.: NC, Robótica, PLC.
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• Automação dos equipamentos
– Automação flexível• Capaz de produzir continuamente uma variedade maior de peças ou
produtos (semelhanças entre si);• Changeover time é mínimo;• Investimento muito alto;• Taxa de produção média.
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• Informatização dos sistemas de suporte
– Tem por objetivo reduzir esforços no projeto de produtos, planejamento e controle da manufatura e ainda, das negociações da empresa.
– Ex.: CAD (computer-aided design), CAM (computer-aided manufacturing), ou ainda, CAD/CAM.
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• Razões para automatizar
– Aumentar a produtividade do trabalho: maior saída por hora de trabalho;
– Reduzir custo de trabalho: máquinas substituindo trabalho humano para reduzir custo do produto unitário;
– Reduzir ou eliminar tarefas rotineiras;
– Melhorar a segurança do trabalhador;– Melhorar qualidade do produto: reduzindo a taxa de defeitos;
– Reduzir o tempo de entrega do produto;
– Realizar processos os quais manualmente não seriam possíveis: por exemplo, circuitos integrados ou processos que exigem precisão e cálculos complexos.
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Operações de manufatura
– Manufaturar: é a aplicação de processos físicos e químicos que altera a geometria, as propriedades e/ou aparência de um dado material para criar peças ou produtos.
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• Indústrias de manufatura e produtos– Indústrias de manufatura:
Produzem bens e/ou serviços, sendo que existem três categorias indicadas na tabela.
Indústria de processo: processos químicos,farmacêutica, petróleo, alimento, bebidas eenergia elétrica.
Indústria de produtos discretos: automóveis,aviões, computadores, máquinas e indústrias depeças para montar os produtos citados.
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• Indústrias de manufatura e produtos– As operações de produção podem ser divididas em: (1) produção contínua e (2)
produção em lote.
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• Indústrias de manufatura e produtos– Produtos manufaturados: nos interessam os produtos discretos da indústria
secundária, reunidos abaixo.
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• Indústria de manufatura e produtos
– Produtos manufaturados: os produtos da tabela anterior são divididos em: (1) bens de consumo e (2) bens de capital.
– Bens de consumo: comprados diretamente pelos seus consumidores, ex., TVs, brinquedos, carros, etc.
– Bens de capital: comprados por outras companhias para produzir bens e serviços, ex., aviões comerciais, computadores mainframe, máquinas, etc.
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• Operações de manufatura– Para uma indústria de produtos discretos tem-se as seguintes
atividades: (1) processing and assembly operations, (2) material handling, (3) inspection and test e (4) coordination and control.
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• Relação produto/produção– Nesse estudo os seguintes parâmetros são importantes: (1) production quantity,
(2) product variety, (3) complexity of assembled products e (4) complexity of individual parts.
• Production quantity and product variety– Seja Q = quantidade da produção (número de unidades/ano de uma dada peça
ou produto) e P = número de variedade de produtos. Cada estilo de peça/produto será identificado com subscrito j. Assim, Qj = quantidade anual do estilo j e Qf = quantidade total de todas as peças.
P1: número produtos distintos
– P
P2: número modelos distintos
1
P
jjf QQ
Linha de produção
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• Relação produto/produção
– Exemplo: Uma companhia é especializada em produtos de fotografia. Produz somente câmeras e projetores. Na sua linha de câmeras oferece 15 modelos diferentes e na linha de projetores oferece 5. Qual a variedade de produtos?
205152PP2P
s)(projetore 5P2 , (câmeras) 152P e 21P2
1jj
1P
1jj
21
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto• Tentar-se-á quantificar quão complexo é a produção de um produto e/ou
peça.
• O número de componentes é indicativo da complexidade do produto montado.
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto
• O número de operações no processamento é indicativo da complexidade de um componente.
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto• Seja nP = número de peças por produto e nO = número de operações no
processamento por peça.
• Três plantas são identificadas nesse estudo:
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto• Relações entre P, Q, nP e nO para indicar o nível de atividade numa planta
de manufatura:– Desprezar diferença entre P1 e P2 ;– Assumindo que o produto é montado por partes produzidas na planta
(não existe compra) ;– Então:
P
1jPjjPf nQn
nPf : número total de peças manufaturadas na fábrica (pç/ano)
Qj : quantidade anual de um produto j (produtos/ano)
nPj : número de peças no produto j (pç/produto)
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto
Pjn
kOjk
P
jPjjOf nnQn
11Nível de atividade numa fábrica
nOf : número total de ciclos de operações realizadas (ops/ano)
nOjk : número de operações de processamento para cada peça k , somado sobre o número de peças no produto j (nPj)
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• Relação produto/produção
– Complexidade do produto• Exemplo: Suponha que uma companhia projetou uma nova linha de produto
e está planejando construir uma nova planta para manufaturar esta linha de produto. A nova linha consiste de 100 tipos de produtos diferentes e para cada tipo de produto a companhia quer produzir 10000 unidades anualmente. Os produtos possuem em média 1000 componentes cada e o número médio de operações de processamento para cada componente é 10. Tudo é produzido pela fábrica. Cada passo do processamento leva em média 1min. Determine:
A) Quantos produtos anualmente são produzidos
B) Quantas peças anualmente são produzidas
C) Quantas operações anualmente
D) Quantos trabalhadores serão necessários para a planta (250 dias/ano)
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DEFINIÇÃO DE FAMÍLIAS E CÉLULAS
Concepção e operacionalidade
• Vimos que existem diversos algoritmos desenvolvidos para se estabelecer as células de máquinas e famílias de peças. Essa metodologia garante eficiência,no entanto, a qualidade está ligada à otimização da definição das rotas;
• Na aplicação de um algoritmo sobre as informações de rotas das peças, algunsparâmetros de projetos podem ser restrições na criação de famílias e células:
• o tamanho da célula;• o limite de carga para cada máquina;• a interdependência entre as máquinas.
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O tamanho da célula
• É medido pelo número de processos ou de máquinas alocadas na mesma ;
• É um parâmetro que deve ser controlado por razões como:• limitação do espaço físico ;