TCC Wagner e Zanoni
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7/23/2019 TCC Wagner e Zanoni
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FUNDAO DE ASSISTNCIA E EDUCAO - FAESAFACULDADES INTEGRADAS ESPRITO-SANTENSES
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUO
LUIZ CARLOS FAVARO ZANONIWAGNER SCHAPER DANTAS
UTILIZAO DO ARENA PARA AVALIAO DACAPACIDADE DAS BOBINADEIRAS DO LTQ DA ARCELOR
BRASIL CST
VITRIA2006
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LUIZ CARLOS FAVARO ZANONIWAGNER SCHAPER DANTAS
UTILIZAO DO ARENA PARA AVALIAO DACAPACIDADE DAS BOBINADEIRAS DO LTQ DA ARCELOR
BRASIL CST
Trabalho de Concluso de Curso deGraduao em Engenharia deProduo Plena apresentado sFaculdades Integradas Esprito-santenses, como requisito parcial paraobteno do ttulo de Engenheiro deProduo, sob orientao da Prof
Liana Almeida de Figueiredo e co-orientao do Prof. Ricardo AntnioRamos.
VITRIA2006
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WAGNER SCHAPER DANTASLUIZ CARLOS FVARO ZANONI
AVALIAO DA CAPACIDADE DAS BOBINADEIRAS DOLTQ DA ARCELOR BRASIL CST
COMISSO EXAMINADORA
_______________________________
Prof.DSc. Liana Almeida de FigueiredoOrientador
_______________________________
Prof. MSc. Ricardo Antnio RamosCo-orientador
_______________________________Prof. MSc Samir Aride
_______________________________
Prof. MSc Adriano Pylro
Vitria, 18 de Julho de 2006.
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AGRADECIMENTOS
Deus por iluminar nosso caminho.
nossa famlia por nos apoiar e incentivar.
nossa orientadora Liana por estar presente em todos os momentos, nos auxiliando
e incentivando.
Ao nosso co-orientador Ricardo pela pacincia e dedicao.
Aos amigos que nos apoiaram e incentivaram.
Aos colegas de trabalho que deram todo o suporte e estrutura.
Aos nossos professores que sempre estiveram dispostos a compartilhar
conhecimento.
E a todos que contriburam com esse trabalho de alguma forma especial.
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DEDICATRIA
Dedico este trabalho a Deus que tem inspirado o meu querer e me dado a fora
necessria para realiz-lo. minha esposa Tatiana pela compreenso, pacincia e
ajuda durante todo esse tempo e aos meus pais Nilson e Suely que, juntos com
minha irm Niliane, sempre me apoiaram em todos os momentos.
Wagner Schaper Dantas
Dedico este trabalho primeiramente a Deus por ter aberto os caminhos para chegar
onde estou e me presentear com minha me Izaura. Dedico tambm a ela, por ser a
pessoa mais importante em minha vida a qual fez tudo para que eu pudesse ser
quem eu sou e chegar aonde cheguei. Dedico minha famlia que sempre me
apoiou em minha trajetria de vida. Dedico em especial ao meu Tio Nelson por ter
sempre me incentivado. Dedico Ingrid pela compreenso e companheirismo.Dedico aos amigos de colgio pelo apoio. Dedico a todos que me apoiaram nas
horas difceis. Todos ficaro para sempre em minha memria.
Luiz Carlos Fvaro Zanoni
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Curvas obtidas pelo Input Analyzer................................................... 42
Quadro 2 Mdulos tpicos do ARENA ............................................................... 42
Quadro 3 Parte dos dados gerados pelo banco de dados do LTQ (taxa de
chegada) .............................................................................................................. 50
Quadro 4 Parte dos tempos registrados pelo bando de dados do LTQ ............ 51
Quadro 5 Parte dos horrios de F1 on e extrao de bobinas, obtidos no banco de
dados do LTQ....................................................................................................... 53
Quadro 6 Parte dos dados montados para os cenrios 3 e 5 extrados do banco de
dados do LTQ....................................................................................................... 56
Quadro 7 Parte do relatrio gerado na simulao do cenrio atual (cenrio 1) 67
Quadro 8 Parte dos relatrios gerados na simulao dos cenrios 2 e 4 ......... 68
Quadro 9 Parte dos relatrios gerados na simulao dos cenrios 3 e 5 ......... 70
Quadro 10 Parte dos relatrios gerados na simulao do cenrio 5 com oito e dez
loop cars............................................................................................................... 71
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Fluxograma do processo produtivo da ACERLOR BRASIL CST ..... 17
Figura 2 Linha de laminao de tiras a quente.................................................. 18
Figura 3 Arranjo do ptio de placas................................................................... 20
Figura 4 Foto ilustrativa do ptio de placas....................................................... 20
Figura 5 Vista lateral do forno de reaquecimento de placas ............................. 21
Figura 6 Funcionamentos dos walking beans ................................................... 22
Figura 7 Foto ilustrativa do forno de reaquecimento ......................................... 22
Figura 8 Foto ilustrativa do laminador desbastador........................................... 23
Figura 9 Desenho esquemtico do laminador desbastador .............................. 24
Figura 10 Desenho esquemtico de coil box..................................................... 24
Figura 11 Foto ilustrativa do coil box ................................................................. 25
Figura 12 Desenho esquemtico do coil box, tesoura de pontas, da descarepaoe do trem acabador .............................................................................................. 26
Figura 13 Foto ilustrativa do trem acabador...................................................... 27
Figura 14 Desenho esquemtico da bobinadeira.............................................. 28
Figura 15 Foto ilustrativa da bobinadeira .......................................................... 28
Figura 16 Foto ilustrativa da rea de movimentao de bobinadeiras .............. 29
Figura 17 Foto ilustrativa do stripper Car.......................................................... 30
Figura 18 Foto ilustrativa do lifiting Car ............................................................. 30
Figura 19 Posicionamento de cintamento ......................................................... 31
Figura 20 Foto ilustrativa da mquina de cintar................................................. 32
Figura 21 Foto ilustrativa do transfer car........................................................... 33
Figura 22 Figura ilustrativa do walking beam .................................................... 34
Figura 23 Foto ilustrativa da mquina de marcar .............................................. 35
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Figura 24 Foto ilustrativa da mquina de marcar .............................................. 35
Figura 25 Desenho com vista lateral do loop car .............................................. 36
Figura 26 Foto da vista frontal do loop car ........................................................ 37
Figura 27 O processo de construo de modelos............................................. 40
Figura 28 Banco de dados do LTQ ................................................................... 49
Figura 29 Curva referente aos tempos entre chegada de esboos na F1 utilizada
para a simulao do cenrio 1 ............................................................................. 50
Figura 30 Curva referente aos tempos de bobinamento para as bobinadeiras 1 e 2
utilizadas para a simulao do cenrio 1 ............................................................. 52Figura 31 Curva utilizada no cenrio 1, referente ao intervalo de tempo entre sada
da base da tira bobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo
puxador da bobinadeira 1..................................................................................... 54
Figura 32 Curva referente ao tempo de inspeo de bobinas........................... 55
Figura 33 Curva referente ao tempo de ciclo dos loop cars .............................. 55
Figura 34 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, utilizadapara a simulao do Cenrio 2............................................................................. 57
Figura 35 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, utilizada
para a simulao do Cenrio 3............................................................................. 57
Figura 36 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, utilizada
para a simulao do Cenrio 4 ............................................................................ 58
Figura 37 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, utilizada
para a simulao do Cenrio 5............................................................................. 58
Figura 38 Curva referente ao tempo de bobinamento, utilizada para a simulao
dos Cenrios 2 e 4 ............................................................................................... 59
Figura 39 Curva referente ao tempo de bobinamento, utilizada para a simulao
dos Cenrios 3 e 5 ............................................................................................... 60
Figura 40 Curva referente ao intervalo de tempo entre sada da base da tira
bobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo puxador da
bobinadeira 1, utilizada para a simulao dos cenrios 2 e 4.............................. 61
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Figura 41 Curva referente ao intervalo de tempo entre sada da base da tira
bobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo puxador da
bobinadeira 1, utilizada para a simulao dos cenrios 3 e 5.............................. 61
Figura 42 Parte do modelo (taxa de chegada de esboo)................................. 62
Figura 43 Parte do modelo (bobinamento e extrao) ...................................... 62
Figura 44 Parte do modelo (cintamento) .......................................................... 63
Figura 45 Parte do modelo (inspeo de bobinas)............................................ 64
Figura 46 Parte do modelo (walking beam1).................................................... 64
Figura 47 Parte do modelo (condies de ciclos dos walking beams) .............. 64Figura 48 Parte do modelo (operao dos loop cars) ....................................... 65
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LISTA DE SIGLAS E TERMOS
Bob Bobinadeira
BQ - Bobina laminada a quente
CB Coil box
CB at F1 Tempo registrado entre incio de desbobinamento no coil box at
chegada do esboo na F1
CS Tesoura de pontas
CST Companhia Siderrgica de Tubaro
Esp Espessura
F1 Primeira cadeira do trem acabador
F1 at F6 Tempo de processamento do topo do material dentro do trem acabador
F1 ON Momento em que o esboo entra na F1
F6 Sexta cadeira do trem acabadorF6 at PR Tempo que o topo da tira sai da F6 at o incio de bobinamento
FM Trem acabador
FSB Descarepao secundria
Instruo de laminao Seqncia de placas laminadas entre troca de cilindros do
trem acabador
LTQ Laminao de Tiras a Quente
PR on at ext Tempo de bobinamento
WB - Walking beam
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SUMRIO
1 INTRODUO ...........................................................................................14
2 PROCESSO SIDERRGICO INTEGRADO ..............................................16
2.1 PROCESSO DO LTQ.............................................................................. 18
2.1.1Ptio de placas ................................................................................... 19
2.1.2 Forno de reaquecimento ....................................................................21
2.1.3 Laminador de desbaste ..................................................................... 23
2.1.4Coil Box ............................................................................................... 242.1.5 Tesoura de pontas..............................................................................25
2.1.6 Descarepao secundria .................................................................26
2.1.7 Trem acabador....................................................................................26
2.1.8 Bobinadeiras .......................................................................................27
2.1.9 Conveyor............................................................................................. 29
2.1.9.1 Carro extrator ....................................................................................29
2.1.9.2 Carro de iamento de bobina (Coil Lifting Car) .................................30
2.1.9.3 Mquina de cintar automtica ...........................................................31
2.1.9.4 Carro de transferncia de bobina (Coil Tranfer car) ..........................32
2.1.9.5 Viga caminhante (Walking Beam) N. 1 ............................................ 33
2.1.9.6 Balana de pesagem de bobina ........................................................ 34
2.1.9.7 Mquina de marcar ...........................................................................34
2.1.9.8 Mesa de abaixamento (Lowering Table) ..........................................36
2.1.9.9 Viga caminhante (Walking Beam) N. 2 ............................................ 36
2.1.9.10 Loop cars......................................................................................36
3 SIMULAO COMPUTACIONAL .............................................................38
3.1 MODELAGEM.........................................................................................39
3.1.1 Processo de modelagem ...................................................................39
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3.2 SIMULAO EM ARENA........................................................................40
3.2.1 Recursos grficos do ARENA ........................................................... 41
3.2.2 Mdulos tpicos do ARENA ...............................................................42
4 DESENVOLVIMENTO DO MODELO DE SIMULAO............................45
4.1 DESCRIO DO CENRIO ATUAL.......................................................45
4.2 CENRIOS PARA SIMULAO.............................................................46
4.2.1 Cenrio 1: Validao do modelo uti lizando uma instruo de laminao
......................................................................................................................47
4.2.2 Cenrio 2: Laminao de bobinas com alta tonelagem ..................47
4.2.3 Cenrio 3: Laminao de bobinas com baixa tonelagem ...............47
4.2.4 Cenrio 4: Laminao de bobinas com alta tonelagem ps-expanso
......................................................................................................................48
4.2.5 Cenrio 5: Laminao de bobinas com baixa tonelagem ps-expanso
......................................................................................................................48
4.3COLETA DE DADOS ..............................................................................48
4.3.1Dados extrados do banco de dados ................................................50
4.3.2 Restr ies para incio de bobinamento............................................52
4.3.3 Restries do sistema de transporte de bobinas............................54
4.3.4 Grficos gerados pelo Input analyzerpara os Cenrios 2, 3, 4 e 556
4.3.4.1 Curvas relativas taxa de chegada de esboo na F1....................... 56
4.3.4.2 Curvas relativas ao tempo de bobinamento ......................................59
4.3.4.3 Curvas relativas ao intervalo de tempo entre a sada da base da tira
bobinada na bobinadeira 2 e a chegada do topo da prxima tira no rolo puxador da
bobinadeira 1.................................................................................................60
4.4 CONSTRUO DO MODELO UTILIZANDO O ARENA.........................62
5 RESULTADOS DAS SIMULAES DOS CENRIOS.............................66
5.1 COMPARAO DOS RESULTADOS DA SIMULAO DO CENRIO 1 COM
UMA INSTRUO DE LAMINAO REAL..................................................66
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5.1.1 Utilizao dos recursos para o cenrio 1.........................................67
5.2 COMPARAO DOS RESULTADOS DOS CENRIOS 2 E 4 ...............67
5.2.1 Utilizao dos recursos nos cenrio 2 e 4 .......................................68
5.3 COMPARAO DOS RESULTADOS DOS CENRIOS 3 E 5 ...............69
5.3.1 Utilizao dos recursos nos cenrio 3 e 5 .......................................69
5.4 CONSIDERAES FINAIS ....................................................................70
6 CONCLUSO ............................................................................................ 72
7 REFERNCIAS..........................................................................................73
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1 INTRODUO
As indstrias siderrgicas esto se tornando cada vez mais competitivas, e com o
quadro de forte demanda mundial de ao, faz-se necessrio investimentos para
aumentar sua produo. Em contrapartida necessrio que o projeto seja bem
estudado para que o resultado final seja no mnimo compatvel com a especificao,
pois processos industriais geralmente tm elevado custo, e uma falha na
especificao, acarretar re-trabalhos, elevando ainda mais esses custos.
Buscando auxiliar as empresas na tomada de deciso, a simulao capaz de
reproduzir na totalidade ou em parte as propriedades e comportamentos de umprocesso produtivo estudando suas reaes atravs de modelos. Portanto,
simulao vista como uma importante ferramenta para soluo de problemas de
processos sem necessidade de interferir no mesmo. Qualquer mudana ocorrer
apenas no modelo computacional e no com o sistema real.
O objetivo deste trabalho investigar a Capacidade de Produo das Bobinadeiras
do LTQ da Arcelor Brasil CST (Companhia Siderrgica de Tubaro), destacando a
fase atual e projetando o desempenho do equipamento para a fase de expanso.
Os objetivos especficos deste trabalho so:
Verificar a eficincia do sistema de transporte de bobinas;
Conceituar os componentes da linha de produo e os equipamentos em
estudo;
Desenvolver modelo de simulao adequado e devidamente validado.
Criar cenrios adequados para validar o modelo e avaliar a capacidade das
bobinadeiras para diferentes tipos de materiais
Identificar os gargalos do processo;
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A utilizao de simulao mostra-se apropriada para esse caso devido,
principalmente, ao fato de se tratar de um processo produtivo em operao. Sendo
assim, a coleta de dados realizada em tempo real, facilitando simular o processo e
projetar diferentes resultados atravs do Mix dos produtos.
A metodologia utilizada no trabalho consiste em coletar os dados de tempos
provenientes do bobinamento de tiras a quente e a movimentao das bobinas, e
utilizar estes dados para simular uma instruo de laminao, a fim de validar o
modelo, e em seguida analisar a simulao da laminao de tiras de alta e baixa
tonelagem a fim de se detectar possveis gargalos.
Este trabalho contm, alm desta Introduo mais cinco captulos:
Captulo 2 Simulao computacional Aborda os conceitos de modelagem e
simulao e faz uma breve apresentao do ARENA.
Captulo 3 Processo siderrgico integrado apresenta um resumo sobre processo
siderrgico e os conceitos envolvidos no LTQ com os seus principais equipamentos,
enfatizando a influncia de cada um no processo de vazo de bobinas nas
bobinadeiras. Por fim, algumas caractersticas especficas das bobinadeiras, que
so os equipamentos foco deste trabalho.
Captulo 4 Desenvolvimento do modelo de simulao apresenta os cenrios
utilizados para simulao e faz uma breve explanao do modelo.
Captulo 5 Resultado das simulaes dos cenrios Mostra a produtividade e a
taxa de ocupao de cada recurso utilizado para cada cenrio.
Captulo 6 Concluso Apresenta as concluses finais e sugestes para trabalhos
futuros.
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2 PROCESSO SIDERRGICO INTEGRADO
Neste trabalho foi realizado um estudo de caso em uma empresa do setor
siderrgico. Neste sentido, apresentam-se a seguir questes associadas aoprocesso siderrgico focando os aspectos que caracterizam o processo de produo
de bobinas na Arcelor Brasil CST.
A Arcelor Brasil CST, maior produtora mundial de semi-acabados de ao, iniciou seu
processo produtivo em novembro de 1983. Foi privatizada em 1992, quando a
companhia passou a ser controlada por grupos nacionais e estrangeiros que
investiram principalmente em atualizao tecnolgica. Em Agosto de 2002, a
companhia diversificou a sua produo, com a implantao de um Laminador de
Tiras a Quente (LTQ), desde ento a Arcelor Brasil CST produz placas e bobinas.
Dentro dessa evoluo, est em andamento o Plano de Expanso de produo de
placas de ao de 5 milhes para 7,5 milhes de toneladas/ano. A expanso envolve
um investimento de cerca de US$ 1 bilho, com incio da operao previsto para o 1
semestre de 2007 (ARCELOR BRASIL CST, 2006).
O processo siderrgico integrado na Arcelor Brasil CST mostrado na Figura 1.Inicialmente o carvo e minrio de ferro so recebidos e estocados em ptios. O
carvo destinado para a coqueria onde sofre aquecimento, obtendo-se como
resultado, um resduo slido, poroso, denominado coque, que servir de combustvel
para os altos fornos. A sinterizao consiste na aglomerao a quente de finos de
minrio de ferro com o objetivo de formar uma massa slida (snter) com
caractersticas de porosidade, resistncia mecnica e granulometria adequadas a
sua utilizao nos altos fornos. Dentro do alto forno, a queima do coque eleva a
temperatura do sinter de tal forma que o oxignio se desprende do xido de ferro
resultando na obteno do gusa lquido. O gusa corresponde ao ferro-fundido,
material com alto teor de Carbono proveniente da reao do coque. Na aciaria,
injeta-se oxignio no banho de gusa a fim de que o Carbono seja removido atravs
de reao obtendo-se o ao lquido. Este encaminhado para o lingotamento
contnuo, atravs de uma panela de ao revestida internamente com refratrio, onde
se solidificar em moldes originando a placa de ao, que ser cortada de acordo
com o pedido do cliente. Parte dessas placas destinada venda e parte vai para a
laminao de tiras a quente, onde ser transformada em bobina.
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FIGURA 1 Fluxograma do processo produtivo da ARCELOR BRASIL - CSTFonte: ARCELOR BRASIL - CST, 2006
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2.1 PROCESSO DO LTQ
A laminao um dos processos de conformao mais utilizados nas indstrias. Tal
fato acontece porque este processo apresenta uma alta produtividade e um controledimensional bastante preciso, alm de permitir a obteno de produtos que no
seria possvel por outros processos.
Na laminao de tiras a quente, placas so convertidas em tiras, as quais devem
atender as especificaes estabelecidas em termos de propriedades mecnicas,
forma, dimenses, acabamento superficial, dentre outros critrios. As tiras
transformam-se em bobinas depois de processadas e bobinadas.
A Figura 2 mostra uma viso geral da linha de laminao da Arcelor Brasil CST.
FIGURA 2 Linha de laminao de tiras a quenteFonte: ARCELOR BRASIL - CST, 2006
Durante as etapas da laminao, deve-se efetuar o controle de qualidade de produto
para se detectar defeitos superficiais, dimensionais ou defeitos de planicidade, a fim
de se evitar que um produto com excesso de defeitos, portanto, rejeitvel, continuesendo processado, com desperdcio de tempo e energia.
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As principais etapas para obteno de bobinas a quente so:
Estocagem de placas;
Seqenciamento de placas;
Aquecimento de placas;
Desbaste inicial;
Laminao de acabamento;
Resfriamento da tira;
Bobinamento da tira.
A aplicao e importncia das tiras de ao podem ser vistas em toda parte, como
por exemplo, em automveis, geladeiras, foges, rodas de carro, botijes de gs,
dentre outras.
2.1.1 Ptio de placas
O ptio de placas tem por finalidade receber as placas provenientes do lingotamento
contnuo e condicionamento, e armazen-las at que sejam enviadas para o forno
na seqncia, e no tempo determinado.
O ptio consiste em trs baias, conforme a Figura 3, onde as placas so colocadas
em pilhas. O mapeamento feito por um sistema de coordenadas, no qual cada
posio de armazenagem tem sua prpria coordenada. Para cada posio
associado um conjunto de coordenadas XYZ. A Figura 4 ilustra o empilhamento das
placas no ptio.
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FIGURA 3 Arranjo do Ptio de Placas
O manuseio das placas dentro do ptio feito por cinco pontes rolantes. Cada ponte
tem capacidade total de 60t e capaz de manusear at trs placas. O ptio A possui
rea de 3.570m2. Os ptios B e C possuem rea de 4.740m2.
FIGURA 4 Foto ilustrativa do ptio de placas
Fonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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2.1.2 Forno de reaquecimento
O forno de reaquecimento o equipamento responsvel pelo aquecimento da placa
proveniente do ptio de placas. O aquecimento deve ser suficiente para nosubmeter os cilindros do desbastador e do trem acabador a presses excessivas.
Na Figura 5 mostrado o esquema do forno de reaquecimento.
O forno composto de nove zonas que, gradativamente, elevam a temperatura da
placa homogeneamente com o auxlio de queimadores laterais e superiores.
A placa posicionada em frente ao forno e, em seguida, enfornada com o auxlio da
mquina de enfornamento.
FIGURA 5 Vista lateral do Forno de Reaquecimento de Placas|
Os combustveis so substncias que ao se combinarem com o oxignio do ar
(comburente), formam outras substncias e liberam calor. Os combustveis utilizados
no forno da CST so: o gs Natural, o gs de coqueria e o gs misto (Gs de
coqueria + gs de Alto-forno).
Uma vez que a operao de carregamento das placas esteja completa, a pea fica
sustentada pelas vigas fixas e desloca-se com o auxlio das vigas mveis,
denominadas walking beams. O funcionamento dos walking beams ilustrado na
Figura 6.
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FIGURA 6 - Funcionamento dos Walking beams do forno de reaquecimento
Depois de totalmente aquecida, a placa extrada do forno com o auxlio da
mquina de desenfornamento. Durante seu movimento inicial, a porta de
desenfornamento parcialmente aberta (meio-aberta), descobrindo os espaos na
parede refratria de descarregamento, os quais permitem a entrada dos braos da
mquina no forno a um nvel abaixo das placas, isso assegura que a porta esteja
completamente aberta por um perodo mnimo, assim reduzindo perdas de
aquecimento, a mquina iar a placa acima do nvel das vigas fixas, retrair ecolocar a mesma na mesa de rolos, conforme ilustrado na Figura 7.
FIGURA 7 - Foto ilustrativa do forno de reaquecimentoFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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2.1.3 Laminador de desbaste
O laminador desbastador um conjunto formado pelos cilindros de laminao
horizontais e verticais com seus respectivos mancais, suportes, entre outrosdispositivos. Sua funo processar a placa aquecida no forno de reaquecimento
transformando-a em um esboo de espessura e largura especficas para atender os
requisitos de entrada do trem acabador. A Figura 8 mostra uma viso frontal do
laminador desbastador.
Nesta etapa, a placa forada a passar entre dois cilindros, girando em sentidos
opostos, com a mesma velocidade superficial e espaados entre si a uma distncia
menor que o valor inicial do material a ser deformado, conforme a Figura 9. A
medida que a placa passa entre os cilindros, a espessura diminui e o comprimento
aumenta, at que a placa se transforme num esboo.
FIGURA 8 Foto ilustrativa do laminador desbastadorFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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FIGURA 9 - Desenho esquemtico do laminador desbastador
2.1.4 Coil box
O princpio da tecnologia coil box, ilustrado na Figura 10, foi inventado e
desenvolvido no final dos anos 1960 e incio dos anos 1970 pela Stelco Canada,
destinado a reduzir o tamanho da linha, baseando-se no custo de concretagem,
rolos, cabeamentos eltricos, tubulaes, cobertura do galpo, mo de obra, dentreoutros.
FIGURA 10 Desenho esquemtico do coil box
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Ao longo do perodo de pesquisa sobre coil box, pde-se afirmar que o Coil box
alm de reduzir custos em montagem e construo, um equipamento essencial na
linha de Laminao de Tiras Quente, pois com a sua correta utilizao, o esboo
bobinado a quente, adquire uma uniformidade trmica ao longo do comprimento
laminado no Laminador Acabador.
Depois de processado no Laminador desbastador, o esboo segue em direo ao
coil box, onde ser bobinado e desbobinado posteriormente.
Durante o processo de desbobinamento do esboo, o mesmo transferido de
posio para que seja dado espao para que um novo esboo seja bobinado. A
Figura 11 ilustra o desbobinamento de um esboo.
FIGURA 11 - Foto i lustrativa do coil box
Fonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
2.1.5 Tesoura de pontas
o equipamento responsvel por realizar o corte das pontas dos esboos, tanto do
topo quanto da base (aparas) sendo que a mesma est localizada entre o Coil boxe
a caixa de descarepao do trem acabador.
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2.1.6 Descarepao secundria
Equipamento que promove a retirada da camada superficial de xido, formada aps
o ltimo passe do laminador desbastador (carepa secundria).
A retirada da carepa se d atravs de jatos de gua de alta presso que saem de
bicos ejetores, dispostos em tubos dgua.
A descarepao secundria (FSB) est localizada entre a tesoura de pontas (CS) e
o trem acabador (FM), conforme mostra a Figura 12.
FIGURA 12 Desenho esquemtico do Coil box(CB), da Tesoura de pontas (CS), daDescarepao (FSB) e do Trem acabador (FM).
2.1.7 Trem acabador
Equipamento responsvel por reduzir a espessura do esboo, a fim de transform-lo
em tira. Este equipamento confere ao material, os principais quesitos de qualidaderequeridos pelos clientes. O trem acabador provido de seis cadeiras de laminao
tipo qudruo, com tecnologia Continuosly Variable Crow (CVC) nas trs primeiras
cadeiras, Work Roll Shifte Roll Bendingem todas as cadeiras. composto tambm
de controle de tenso entre cadeiras e controles de espessura Automatic Gauge
Control.
Depois da descarepao, o topo do esboo entra nas cadeiras de laminao
diminuindo a espessura medida que passa por entre as mesmas at sair na mesa
de rolos, conforme Figura 13. A abertura entre os cilindros previamente
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estabelecida (setup) e de acordo com o comportamento do material, ao passar entre
as cadeiras, as tecnologias citadas acima, atuam de forma que a tira esteja com
todos os quesitos de qualidade dentro do que foi pr-estabelecido.
FIGURA 13 Foto ilustrativa do trem acabadorFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
2.1.8 Bobinadeiras
Bobinadeira um equipamento hidrulico cuja finalidade bobinar tiras de 1,0 at
16,0 milmetros de espessura, realizando um bobinamento com temperatura,
formato e tensionamento adequados, gerando uma bobina de qualidade e que
atenda as necessidades dos clientes, conforme mostra a Figura 14.
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FIGURA 14 Desenho esquemtico da bobinadeira
Depois que a tira passa pela ltima cadeira do trem acabador, ela passa sobre a
mesa de rolos at chegar s guardas laterais, onde ser centralizada na mesa, e
posteriormente nos rolos puxadores (Pinch rolls), onde so direcionadas para o
mandril (Mandrel), que com o auxlio dos rolos abraadores (Wrapper rolls) e da
chapa guia (Deflector) tem a funo de bobinar a tira. Para o ajuste automtico de
abertura entre os rolos abraadores e o mandril, os cilindros hidrulicos (adjusting
cylinders) so providos de transdutores de posio (Position transducer).
A Figura 15 ilustra a rea das bobinadeiras.
FIGURA 15 Foto ilustrativa das BobinadeirasFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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2.1.9 Conveyor
O conveyor compreende todos os equipamentos utilizados para a movimentao
das bobinas desde sua extrao da bobinadeira at o ptio de resfriamento debobinas. Pode ser operado em modo manual ou automtico. A rea do conveyor
est ilustrada na Figura 16.
FIGURA 16 Foto ilustrativa da rea de movimentao de bobinasFonte: Arcelor Brasil CST, 2006.
2.1.9.1 Carro extrator (Stripper Car)
O carro extrator o equipamento responsvel por extrair a bobina de dentro da
bobinadeira e posicion-la na posio de cintamento de bobinas, conforme Figura
17.
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FIGURA 17 Foto i lustrati va do stripper carFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
2.1.9.2 Carro de iamento de bobina (Coil Lifting Car)
Aps ser colocada no bero de cintamento, atravs do carro extrator (stripper car), a
bobina cintada e, com o auxlio do carro de iamento (lifting car), a bobina transportada para o carro de transferncia (coil transfer car), conforme Figura 18.
FIGURA 18 Foto i lustrati va do lifting car
Fonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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2.1.9.3 Mquina de cintar automtica
Este equipamento realiza o cintamento na circunferncia da bobina. Em operao
normal seu funcionamento em modo automtico, onde se pode realizar cintamentocom uma ou duas cintas, conforme Figura 19. Em modo manual possvel colocar
trs cintas. So duas mquinas de cintar automticas, uma para cada bobinadeira, e
uma semi-automtica.
FIGURA 19 Posicionamento de cintamento
A Figura 20 ilustra o momento em que o cabeote da mquina de cintar est
encostado na bobina realizando o tensionamento para posterior corte da cinta.
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FIGURA 20 - Foto ilustrativa da mquina de cintarFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
2.1.9.4 Carro de transferncia de bobina (Coil Transfer Car)
O carro de transferncia (transfer car) de bobina recebe as bobinas a quente dos
carros de iamento (lifting car) de bobina n. 1, n. 2 ou n. 3, e transporta as
mesmas para a estao de transferncia, onde o transportador (walking beam) n. 1
pode retirar as bobinas de cima dele. A Figura 21 mostra o posicionamento da
bobina em cima do carro.
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FIGURA 21 Foto i lustrati va do transfer carFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
Caso haja necessidade de inspecionar uma bobina, o carro de transferncia
(transfer car) ir mov-la em direo linha de inspeo retornando para busc-la
aps trmino do cintamento manual.
2.1.9.5 Viga caminhante (Walking Beam) N. 1
As bobinas so removidas do carro de transferncia de bobinas (transfer car)
atravs das vigas caminhantes (walking beam) e transferidas passo a passo para a
mesa de abaixamento de bobinas, conforme ilustrado na Figura 22. A viga
caminhante n. 1 tem capacidade para movimentar at quatro bobinas, sendo que ao
mesmo tempo que uma bobina retirada do carro de transferncia, outra colocadana mesa de abaixamento de bobinas e o seu bero aloja at trs bobinas nas
posies 1, 2 e 3.
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FIGURA 22 Foto i lustrati va do walking beamFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
2.1.9.6 Balana de pesagem da bobina
A pesagem das bobinas, se d na posio 2 do bero de bobinas, onde se encontra
uma estrutura-balana do transportador (walking beam). A balana auxilia na
determinao do rendimento de bobina, atravs da diferena de peso entre entrada
de placa no forno e sada de bobinas nas bobinadeiras.
2.1.9.7 Mquina de marcar
A mquina de marcar, ilustrada na Figura 23, tem a funo de identificar todas as
bobinas produzidas que seguiro para processo posterior, por meio de asperso de
tinta. A mquina de marcar fica localizada na posio 2 do bero do transportador
n1.
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FIGURA 23 Foto i lustrati va da mquina de marcarFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
A Figura 24 mostra o exato momento em que uma bobina est sendo marcada.
FIGURA 24 - Foto ilustrativa da mquina de marcarFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
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2.1.9.8 Mesa de abaixamento (Lowering Table)
A mesa de abaixamento o equipamento responsvel pela transferncia de bobinas
do transportador n. 1 para o transportador n. 2. Uma vez que a bobina estejaposicionada, a mesa abaixa dando condies para que o transportador n. 2
movimente a bobina para a prxima posio.
2.1.9.9 Viga caminhante (Walking Beam) N. 2
A Viga caminhante n. 2 (walking beam) o equipamento responsvel por
transportar as bobinas que chegam na mesa de abaixamento (Lowering Table)
transferindo-as passo a passo para os carros de transferncia (Loop car). A Viga
caminhante n. 2, assim como a Viga caminhante n. 1, tem capacidade para
movimentar at 4 bobinas e aloja at 3 bobinas nas posies 1, 2 e 3.
2.1.9.10 Loop cars
Os loop carsso oito carros responsveis pelo transporte das bobinas at o ptio de
resfriamento. So ligados a um barramento de 440 volts. A Figura 25 mostra a vista
lateral do posicionamento de uma bobina sobre um dos loop cars.
FIGURA 25 Desenho com vista lateral do loop car
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As bobinas originadas do LTQ so predispostas nos carros por meio do walking
beamn 2, conforme ilustra a Figura 26.
FIGURA 26 Foto da vista frontal do loop carFonte: ARCELOR BRASIL CST, 2006.
Os carros movimentam-se nos trilhos em direo ao ptio de resfriamento de
bobinas para serem descarregados num dos dois transportadores (Walking beans)
n 3 e 4 pr-dispostos no local. Depois de descarregar a bobina, o carro vazio
retorna ao WB 2 (sada da bobinadeira) para uma nova carga, enquanto os demais
completam o seu ciclo.
Para deteco da localizao dos carros, o sistema usa sensores de posio que
enviam um sinal para a cabine de operao, atravs de um computador.
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3 SIMULAO COMPUTACIONAL
De acordo com Paragon (2000 p.13), a tcnica de simulao computacional de
sistemas em seus primrdios era extremamente complicada, devido necessidadedo modelamento matemtico dos sistemas e implantao de algoritmos em
linguagens de programao.
Aps o surgimento do computador na dcada de 1950 a utilizao de frmulas
matemticas deu lugar modelagem pelo ngulo da simulao. Na dcada de 1960,
com o aparecimento das linguagens de simulao e microcomputadores, houve
maior facilidade para representar o funcionamento de um sistema real.
Nos anos 1980 iniciou-se o uso da tcnica de simulao visual graas velocidade
de comunicao avanada o que levou a uma surpreendente aceitao por
apresentar um menor nvel de complexidade.
A evoluo da informtica nos ltimos anos tornou o computador um importante
aliado da simulao, onde o computador alimentado por propriedades e
caracterscas do sistema real, criando um ambiente virtual, que usado para testar
as teorias desejadas.
Segundo Prado (2004, p. 24), simulao uma tcnica de soluo de um problema
pela anlise de um modelo que descreve o comportamento do sistema usando um
computador digital.
As propriedade e caractersticas podem ser relacionadas a um processo, que uma
situao onde elementos estticos, interagem com elementos dinmicos.
Por exemplo: em uma linha de produo, os elementos estticos so as mquinas e
os operadores, e os elementos dinmicos so a matrias prima e peas. O resultado
desta interao o produto final.
Sendo assim a simulao de processos permite que se faa uma anlise do sistema
em questo sem a necessidade de interferir no mesmo, alm de ser um estudo de
baixo custo, visto que todo o trabalho de implementao atestado no computador.
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3.1 MODELAGEM
Modelos para simulao podem ser definidos como aqueles cuja srie de equaes
matemticas mostra o comportamento de um sistema pela atribuio de valores aosparmetros do modelo e a soluo das equaes.
De acordo com Soares (1992 p.2), um sistema a coleo de itens, entre os quais
se possam encontrar ou definir alguma relao, que so objetos de estudo ou
interesse.
Os modelos so as descries desse sistema e sua utilidade est associada a sua
capacidade de utilizar os elementos reais de forma simples.
Um modelo no igual realidade, mas suficientemente similar para que as
concluses obtidas atravs de sua anlise possam ser estendidas realidade.
Segundo Prado (p. 21 2004) as linhas de produo so as reas que tem
apresentado a maior quantidade de aplicaes de modelagem. Nesta rea podem-
se simular planos de expanso, identificao de gargalos, um novo setor de
produo, administrao de estoques, alterao de atividades, dentre outros.
3.1.1 Processos de modelagem
Modelar processos e atividades significa identificar todas as entradas e sadas que
fazem parte do cenrio do desenvolvimento do produto, e entender seu inter-
relacionamento, precedncias, contextos, entre outros aspectos. Contudo, antes de
iniciar a modelagem, imprescindvel que o problema ou o objetivo final, esteja
entendido e acordado entre os participantes do processo de modelagem e osenvolvidos no desenvolvimento do produto.
A Figura 27 mostra o fluxograma de construo de modelos para a rea operacional.
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FIGURA 27 - O processo de construo de modelosFonte: Goldbarg e Luna (2000 p. 11)
Depois de definido o problema, inicia-se a elaborao do modelo, onde se cria as
frmulas e equaes necessrias para iniciar um processo de simulao. Nesta fase
que as variveis e as restries so definidas. Na fase de validao do modelo,
comparam-se os resultados obtidos com a realidade.
3.2 SIMULAO EM ARENA
Segundo Prado (2004 p. 27) o ARENA foi lanado pela empresa americana Systems
Modelingem 1993 e o sucessor de dois outros produtos de sucesso da mesma
empresa: SIMAN e CINEMA, os quais foram desenvolvidos em 1982 e 1984,
respectivamente.
O ARENA consiste em um programa de simulao que cria um ambiente capaz de
simular as propriedades e o comportamento de um processo atravs de recursos
voltados a modelagem, animaes com uso de desenhos, anlise estatstica e de
resultados. fcil de ser utilizado devido a sua linguagem de simulao de fcilentendimento e disposio em forma de fluxograma em que os elementos de um
processo so dispostos.
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O fluxograma constitudo de formas geomtricas que representam procedimentos,
decises a serem tomadas, incio e trmino de processos, dentre outros.
Com o ARENA possvel simular, no computador, uma situao real gerandoresultados do seu comportamento a uma velocidade avanada e em perodos de
tempo bem amplos. Pode-se simular praticamente qualquer tipo de processo,
permitindo que sejam feitas anlises sem intervenes e testar inmeros cenrios
sem que para isso ocorra um custo adicional, j que toda implementao ser
simulada no arena, isso o torna um estudo de baixo custo e vivel.
3.2.1 Recursos grficos do ARENA
Tendo por base valores originados da coletas de dados e tendo em vista que a
variao entre esses valores considervel faz-se necessrio a utilizao de
Histogramas para possibilitar anlises desses dados adequadamente. O ARENA
possui um recurso Chamado Input Analyzer que dispe automaticamente, em
fraes de segundos, os dados em forma de Histograma. Esses dados podero ser
inseridos no contexto da modelagem de acordo com a necessidade.
O Input Analyzer pode obter as curvas descritos no Quadro 1 atravs dos dados
coletados.
Curva Utilizao
Normal Para valores que tem variao prxima da mdia
Beta Geralmente empregada quando em situaes de falta de dados onde esta
curva prope uma aproximao.
Uniforme Quando se tem conhecimento somente dos extremos de uma distribuio,
esta curva prope que cada varivel pode acontecer com a mesma
probabilidade j que no se sabe ao certo o comportamento da distribuio.
Triangular Geralmente usada quando no se tem dados suficientes ou especficos,
promovendo uma primeira aproximao usando estimativa, isso, desde que
se tenha um valor modal.
Exponencial Apropriada para perodos de tempo entre dois eventos e que possuem
diversos fatores independentes.
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Erlang Usada quando uma srie de recursos esto direcionadas para uma s
estao de uma determinada entidade.
Gamma Quando existe tempo adicional em determinadas tarefas.
Lognormal Para distribuies no simtricas.
Weibull Para vida til de equipamentos.
Poisson Utilizada quando em intervalos contnuos. geralmente a mais empregada,
pois ela modela o nmero de ocorrncias que uma varivel pode assumir.
Uniforme
Discreta
Usada quando admitir apenas valores para as variveis aleatrias, com
probabilidade igual para todos e limitados a um intervalo.
QUADRO 1 Curvas obtidas pelo Input AnalyzerFonte: Baseado em Lopes e Azeredo, 2005
3.2.2 Mdulos tpicos do ARENA
Mdulos so conjuntos de elementos usados para elaborao do modelo no
ARENA. Esses mdulos que fluem dentro do sistema de modelagem e so
interligados como fluxograma do processo em estudo. Os mdulos tpicos esto
mostrados no Quadro 2.
Mdulos tpicos ARENA
Create
0
Incio de processo: Este elemento representa o incio de
um processo, sendo sempre colocado no incio do
fluxograma.
Dispose
0
Trmino de processo: Este elemento a contraparte do
create e representa o trmino de processo, sendo
sempre colocado no final do fluxograma.
True
False
Decide
0
0
Deciso: Este elemento introduz ou no um desvio na
seqncia do fluxograma. Caso uma determinada
condio seja satisfeita, o fluxo desviado para outra
parte do processo, caso contrrio, continua sua
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seqncia normal.
Process
0
Operao: Este elemento representa uma operao ou
trabalho dentro do processo, por exemplo, um clculoem um programa de computador ou o tempo despedido
por um operador.
Assign
Atribuio: Este elemento permite a associao de um
valor a uma varivel definida pelo usurio, fluxos
contnuos ou nveis, atributo ou figura de entidades,
varivel de status de modelo, ou um estado de recurso.
Agrupamento: Este elemento de fluxograma serve paracriar agrupamentos de entidades. Quando colocado no
fluxo do processo, ele acumula as entidades em fila at
que chegue a quantidade especificada.
Separao: Este elemento pode ser usado tanto para
realizar mltiplas cpias de uma entidade quanto para
separar um agrupamento previamente criado (com o
mdulo Batch).
Hold
Este elemento inclui uma fila de espera para entidade a
qual pode ficar aguardando sinal, esperar uma condio
necessria para seqncia do processo ou ficar parada
indefinidamente.
Pickup
O elemento Pickup retira um nmero de entidades
consecutivas de uma dada fila, comeando a partir de
um posto especfico da fila. As entidades retiradas so
adicionadas ao final do grupo de entidades formado.
Delay
O elemento Delay faz com que uma entidade fique
esperando por certo intervalo de tempo, ou seja, ela
atrasada ficando estacionada neste mdulo por uma
quantidade de tempo pr-estabelecida.
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Release
O elemento Release libera unidades individuais ou em
conjunto do recurso especificado pelo Resource Id de
uma entidade, ou seja, libera unidades do recurso do
qual uma entidade esteja ocupando.
Seize
Este elemento utilizado para definir um ou mais
recursos para as entidades serem capturadas. Se forem
especificados mltiplos recursos, as entidades devem
esperar na fila at que todos os recursos especificados
estejam disponveis.
Signal
Este elemento envia um sinal para todos os mdulos do
tipo Holdexistentes no modelo que estejam esperando
por um sinal, liberando o maior nmero especificado de
entidades.
Request
O elemento Request designa uma unidade de um
transportador a uma entidade e o move para a estao
da entidade. A entidade permanece no elemento
Request at que a unidade do transportador tenha
atingido a estao da entidade. A entidade ento sai doRequest.
Transport
Este elemento permite a definio de um dispositivo de
transporte para movimentao de entidades de uma
estao a outra. Neste elemento no so entrados
dados de tempo e sim dados de velocidade e distncia
percorrida.
Station
O elemento Stationdefine uma estao (ou um conjuntode estaes) que corresponde a um local fsico ou
lgico onde ocorre o processamento. Se o elemento
define um conjunto de estaes (Station Set) est, na
verdade, definindo mltiplos locais de processamento.
QUADRO 2 Mdulos tpicos do ARENAFonte: Baseado em PARAGON, 2000
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4 DESENVOLVIMENTO DO MODELO DE SIMULAO
A simulao uma tcnica que reproduz o funcionamento de um sistema real. Para
se obter um modelo de simulao eficiente, o estudo do sistema a ser simulado e a
coleta de informaes de tempos so etapas fundamentais.
Dentre as diversas aplicaes da simulao, destaca-se a previso de
comportamento do sistema ps-expanso, porm antes de se simular o cenrio da
situao futura, deve-se simular a situao atual, como forma de validar o modelo e
compreender corretamente o cenrio existente.
Os dados de entrada so as informaes do cenrio real a serem submetidas ao
modelo. Para que haja confiabilidade nos dados de entrada, uma eficiente coleta de
dados se faz necessria.
4.1 DESCRIO DO CENRIO ATUAL
As placas provenientes do forno de reaquecimento sofrem um processo de desbaste
at se transformar em esboo, que por sua vez ser bobinado no coil box. Acondio necessria para que o esboo inicie seu desbobinamento no coil box que
a bobinadeira que ir receb-lo esteja na condio pronta, ou seja, com todos os
dados de setupprontos.
Depois de iniciado o desbobinamento do esboo no coil box, ele laminado no trem
acabador, transformando-se em tira, que por sua vez direcionada para as
bobinadeiras atravs da mesa de rolos.
O bobinamento se inicia no momento que o topo da tira atinge o rolo puxador de
uma das duas bobinadeiras e termina quando o boto de extrao de bobina
acionado pelo operador.
Aps a extrao da bobina a mesma disposta no bero de cintamento, onde
receber uma ou duas fitas no caso de seguir o fluxo de bobinas, ou nenhuma fita
no caso de seguir para a rea de inspeo de bobinas. O carro de iamento coloca
a bobina no carro de transferncia, que por sua vez direciona a bobina para owalking beam1 ou rea de inspeo.
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Na rea de inspeo de bobinas, o carro de iamento 3 o responsvel pela
movimentao da mesma para o bero de desbobinamento e o bero de cintamento
da rea de inspeo. Essa movimentao independente do fluxo produtivo, pois o
carro de transferncia utilizado apenas no momento de deixar e receber a bobina
da rea de inspeo, ficando livre para atender as duas bobinadeiras durante o
processo de movimentao de bobinas.
O walking beam 1 um equipamento com capacidade de transportar at quatro
bobinas ao mesmo tempo, sendo que no momento que ele pega a bobina do carro
de transferncia, ele coloca a bobina que se encontra na extremidade oposta na
mesa de abaixamento, permanecendo com 3 bobinas no seu bero. O walking beam
1 se encontra em frente a bobinadeira 2, dispensando locomoo do carro de
transferncia para as bobinas que seguiro o fluxo normal.
A mesa de abaixamento fica localizada entre os walking beams 1 e 2 e
responsvel por colocar a bobina proveniente do walking beam1 no mesmo nvel do
walking beam2.
O walking beam 2 tem as mesmas caractersticas do walking beam 1, porm
encontra-se a um nvel de 1,5 metro mais baixo. Pode transportar at quatro
bobinas, sendo que no momento que ele pega a bobina na mesa de abaixamento,
ele coloca a bobina que se encontra na extremidade oposta no loop car,
permanecendo com trs bobinas.
O loop car o equipamento responsvel por transportar as bobinas provenientes do
walking beam 2 para o Ptio de resfriamento de bobinas. So oito carros com
capacidade para transportar uma bobina de cada vez.
4.2 CENRIOS PARA SIMULAO
A montagem dos cenrios para a simulao tem como principais objetivos a
validao do modelo e a avaliao da capacidade produtiva das bobinadeiras, antes
e aps a expanso, para diferentes tipos de materiais. Foram utilizados cinco
cenrios diferentes para a realizao das simulaes. So eles:
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4.2.1 Cenrio 1: Validao do modelo utilizando uma instruo de
laminao
Utilizado para validar o modelo de simulao, o primeiro cenrio consiste em uma
instruo de laminao com 96 bobinas. A instruo foi escolhida utilizando como
premissas bsicas a alternncia de utilizao das bobinadeiras (ping pong) e a
presena de material com maior percentual de laminao no referente ms.
O peso mdio de bobinas na instruo de 22,93 toneladas sendo que a variao
de 14,57 a 26,74 toneladas. A espessura varia de 2,02 a 3,78 mm.
O tempo real de laminao dessa instruo foi de 5,15 horas. Para melhorar a
visualizao e interpretao dos resultados, foi utilizado o mesmo tempo para a
simulao.
4.2.2 Cenrio 2: Laminao de bobinas com alta tonelagem
Para este cenrio, as premissas para seleo das bobinas foi a escolha de bobinas
acima de 30 toneladas e variao de espessura abaixo de 2,5 mm (2,44 at 4,84
mm), visando minimizar elevadas discrepncias nos tempos de bobinamento,
restries de bobinamento e taxa de chegada de material. Tal cenrio apresenta
uma laminao lenta, porm produtiva, pois o peso mdio das 294 bobinas
selecionadas de 31,68 toneladas. A taxa de chegada de material foi limitada em no
mximo 400 segundos para evitar influncia no tempo por problemas provenientes
da linha de laminao. O tempo de simulao foi fixado em 5 horas.
4.2.3 Cenrio 3: Laminao de bobinas com baixa tonelagem
Diferentemente do segundo cenrio, o terceiro cenrio apresenta bobinas com
tonelagem mais baixa, (mdia de 19,4 toneladas), porm a taxa de chegada de
material menor, o que exige mais dos equipamentos, principalmente com relao a
taxa de ocupao dos mesmos. Foram 260 bobinas com variao de espessura de
5,53 at 8,03 mm. O tempo de simulao foi de 2,5 horas.
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4.2.4 Cenrio 4: Laminao de bobinas com alta tonelagem ps-
expanso
Para a simulao desse cenrio, todos os dados do segundo cenrio foram
utilizados, exceto a taxa de chegada de bobinas. Com a instalao de um novo forno
de reaquecimento com a mesma capacidade do forno atual, haver uma tendncia
de que a produo atual seja multiplicada por dois, sendo assim, a taxa de chegada
de bobinas tender a diminuir pela metade. Para facilitar anlises e comparaes
posteriores, foi utilizado um tempo de simulao de 5 horas, o mesmo utilizado no
segundo cenrio.
4.2.5 Cenrio 5: Laminao de bobinas com baixa tonelagem ps-
expanso
O quinto cenrio est ligado expanso do terceiro cenrio, onde a taxa de chegada
de bobinas foi dividida por dois, elevando ainda mais a quantidade de material no
coil box disponveis para as bobinadeiras. Foi utilizado o mesmo tempo de
simulao do terceiro cenrio.
4.3 COLETA DE DADOS
Os dados levantados para construo do modelo para simulao, foram obtidos de
duas formas: uma com o auxlio do banco de dados do LTQ, como mostra a Figura
28, e outra atravs de medies de tempos cronometrados.
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FIGURA 28 Banco de dados do LTQ
Do banco de dados do LTQ foram extrados todos os dados referentes ao histrico
de processamento de bobinas a quente, desde o coil box at o trmino de
bobinamento nas bobinadeiras. Os dados so extrados para uma planilha doMicrosoft Excel, onde h maior facilidade de manuseio.
Para o sistema de transporte e inspeo de bobinas, os tempos foram extrados
manualmente, visto que, independentemente das caractersticas da bobina (peso,
espessura, dentre outras), os tempos relativos movimentao o mesmo, ou seja,
constantes.
Todos os tempos, tanto do banco de dados quanto cronometrados, so mostrados
em segundos.
Para o tempo de inspeo de bobinas, os movimentos do carro de iamento 3 so
constantes, porm os tempos relativos a inspeo de bobinas e cintamento na
mquina de cintar semi-automtica no so. Para esse caso a soluo foi
cronometrar o tempo de liberao do carro de transferncia, depois que o mesmo
deixou a bobina, at a hora de liberao da bobina aps o cintamento.
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4.3.1 Dados extrados do banco de dados
Os primeiros dados coletados foram os horrios relativos chegada do topo do
esboo na F1, conforme a primeira coluna do Quadro 3. A diferena entre oshorrios a taxa de chegada de material, mostrado na ltima coluna do Quadro 3.
QUADRO 3 Parte dos dados gerados pelo banco de dados do LTQ (Taxa deChegada)
Com o lanamento dos dados no Input Analyzer obtm-se a curva referente aostempos entre chegada de esboos na F1, conforme Figura 29.
FIGURA 29 Curva referente aos tempos entre chegada de esboos na F1, utilizadapara a simulao do cenrio 1
A curva referente aos tempos entre chegada apresentou variaes considerveis,
provenientes dos equipamentos que se encontram antes do coil box (forno de
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reaquecimento de placas e laminador desbastador). As restries para bobinamento
nas bobinadeiras tambm contribuem para a variao dos tempos entre chegada de
esboo, j que o topo do esboo no pode atingir a F1 at que o tempo das
restries seja obedecido.
O tempo de bobinamento outro dado extrado do banco de dados do LTQ. O
bobinamento da tira se inicia no momento que a mesma morde no rolo puxador e
termina no momento que o operador aperta o boto para que a bobina possa ser
extrada de dentro da bobinadeira. Esse tempo est indicado na primeira coluna do
Quadro 4, com o nome PR on at Ext.
QUADRO 4 Parte dos tempos registrados pelo bando de dados do LTQ
Com o lanamento dos dados no Input Analyzer foi obtida a curva referente ao
tempo de bobinamento, conforme Figura 30.
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FIGURA 30 Curva referente aos tempos de bobinamento para as bobinadeiras 1 e 2util izadas para a simulao do cenrio 1
Os pontos mais dispersos encontrados no grfico so provenientes da variao de
peso e espessura da tira, onde h influncia direta no tempo de bobinamento. Aespessura variou entre 2,02 mm e 3,78 mm, enquanto que o peso variou de 14570
kg a 26740 kg.
4.3.2 Restries para incio de bobinamento
As restries para incio de bobinamento no podem ser diretamente extradas do
banco de dados do LTQ, porm podem-se usar os dados nele contidos para calcular
o tempo dessas restries.
A condio mnima para que o bobinamento na bobinadeira 2 se inicie de 12
segundos proveniente do tempo de setup do coil box, visto que, no final do
bobinamento na bobinadeira 1, a bobinadeira 2 j se encontra pronta para receber
uma tira. O mesmo no acontece para o bobinamento na bobinadeira 1, pois o
tempo para que seu rolo puxador abaixe e a bobinadeira fique pronta para receber
uma tira de 20 segundos. Somando-se o tempo que o topo do esboo inicia o
desbobinamento do coil boxat o topo da tira morder no rolo puxador mais os 20
segundos, obtm-se o tempo total da restrio de incio de bobinamento na
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bobinadeira 1, ou seja, tempo mnimo para incio de bobinamento na bobinadeira 1 =
20 + CB at F1 + F1 at F6 + F6 at Rolo puxador.
O tempo para que se inicie o desbobinamento no coil boxat que o topo do esboochegue na F1 e o tempo que o topo da tira sai da F6 at morder no rolo puxador
podem ser extrados do banco de dados, porm faltaria o tempo de F1 at F6. Para
calcular o tempo de F1 at F6 foram utilizados os dados referentes ao horrio de
extrao e ao horrio de chegada na F1, conforme o Quadro 5.
QUADRO 5 Parte dos horrios de F1 on e extrao de bobinas, obtidos no banco dedados do LTQ
Com todos os dados extrados dos quadros 4 e 5, pode-se concluir que a diferena
dos horrios de F1 on e extrao so iguais ao tempo de processamento do topo do
esboo at a chegada no rolo puxador mais o tempo de bobinamento, como descrito
a seguir:
(Extrao F1 on) = F1 at F6 + F6 at Rolo puxador + Bobinamento, onde F1 at
F6 a incgnita e dada em segundos.
Aps a obteno dos dados de tempo para restrio de chegada da tira na
bobinadeira 1, foi obtida a curva atravs do Input Analyzer, como mostra a Figura
31.
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FIGURA 31 Curva utilizada no cenrio 1, referente ao intervalo de tempo entre sadada base da tira bobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolopuxador da bobinadeira 1
A variao mostrada no grfico relativamente alta, se comparada s curvas de
taxa de chegada de esboo na F1 e tempo de bobinamento, pois sofre forte
influncia da velocidade de laminao, que por sua vez est ligada variao de
espessura.
4.3.3 Restries do sistema de transporte de bobinas
As restries para o sistema de transporte de bobinas tm como principal objetivo a
segurana do equipamento associado produtividade, conseqncia da vazo do
sistema de transporte. Atravs das restries evita-se coliso e queda de bobinas
durante movimentao.
Para confeccionar o modelo para simulao, todas as restries foram levadas em
considerao e a situao tima de operao foi modelada a fim de se obter o
mximo de produo.
Para extrair a bobina de dentro da bobinadeira, o bero de cintamento tem que estar
vazio e no caso de se encontrar ocupado, a bobina s poder sair com o carro de
transferncia posicionado frente.
O walking beam 1 s se movimenta depois que a mesa de abaixamento est
desocupada e o carro de transferncia com bobina. O walking beam2 se movimenta
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apenas com a mesa ocupada e um loop carposicionado para receber uma bobina.
O tempo de marcao de bobina encontra-se inserido no tempo de ciclo do walking
beam 1, no havendo interferncia da mesma no processo.
Para o tempo de inspeo de bobinas e disponibilidade dos loop cars, foram
geradas curvas no Input Analyzer utilizando os tempos cronometrados, conforme
Figuras 32 e 33.
FIGURA 32 Curva referente ao tempo de inspeo de bobinas
FIGURA 33 Curva referente ao tempo de ciclo dos loop cars
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Os tempos cronometrados para as atividades de inspeo de bobinas e ciclo dos
loop cars apresentaram variaes considerveis. Os fatores que podem ter
influenciado para os tempos de inspeo de bobinas so quantidade de defeitos na
tira, variao no tempo de medio de apara e variao no tempo de disposio da
bobina na rea de cintamento, visto que quem controla a carro de iamento para
essa tarefa o operador.
Para a curva gerada pela cronometragem de ciclo dos loop cars, o fator para ter
ocorrido significativa variao o tempo de recebimento de bobinas no BQ-0, o que
influencia diretamente no tempo de ciclo.
4.3.4 Grficos gerados pelo Input Analyzerpara os Cenrios 2, 3, 4
e 5
Os grficos gerados pelos cenrios 2, 3, 4 e 5 se diferem dos grficos do cenrio 1
por se tratarem de seqncias montadas e no uma instruo inteira como mostra o
Quadro 6.
QUADRO 6 Parte dos dados montados para os cenrios 3 e 5 extrados do banco dedados do LTQ
As curvas de tempo de inspeo de bobinas e tempo de ciclo dos Loop carsso as
mesmas para todos os cenrios.
4.3.4.1 Curvas relativas taxa de chegada de esboo na F1
As curvas geradas pelo Input Analyzerrelativas taxa de chegada de esboo na F1,
podem ser vistas nas Figuras 34, 35, 36 e 37.
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FIGURA 34 - Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, utilizada paraa simulao do Cenrio 2
FIGURA 35 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, uti lizada paraa simulao do Cenrio 3
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FIGURA 36 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, uti lizada paraa simulao do Cenrio 4
FIGURA 37 Curva referente ao tempo entre chegada de esboos na F1, uti lizada paraa simulao do Cenrio 5
Nota-se que as curvas referentes ao tempo entre chegada de esboos na F1 dos
cenrios 2, 3, 4 e 5 apresentam menor disperso que a curva do cenrio 1. Isso
ocorre porque a seleo dos materiais para os demais cenrios obedeceu a critrios
pr-estabelecidos como variaes de peso e espessura e limitao de tempo .
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4.3.4.2 Curvas relativas ao tempo de bobinamento
As curvas geradas pelo InputAnalyzer relativas ao tempo de bobinamento das
bobinadeiras podem ser vistas nas Figuras 38 e 39.
FIGURA 38 Curva referente ao tempo de bobinamento, utilizada para a simulaodos Cenrios 2 e 4
Para os pontos mais dispersos do grfico, possvel que tenha havido demora por
parte do operador para realizar a extrao da bobina, proveniente de problemas na
mquina de cintar, o que deixaria o bero de cintamento ocupado por mais tempo. O
mesmo acontece para o grfico gerado para os cenrios 3 e 5, porm os pontos
encontram-se mais dispersos, mudando a forma de distribuio da curva.
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FIGURA 39 Curva referente ao tempo de bobinamento, utilizada para a simulaodos Cenrios 3 e 5
4.3.4.3 Curvas relativas ao intervalo de tempo entre a sada da base da
tira bobinada na bobinadeira 2 e a chegada do topo da prxima
tira no rolo puxador da bobinadeira 1
As curvas geradas pelo Input Analyzerrelativas ao intervalo de tempo entre sada da
base da tira bobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo
puxador da bobinadeira 1, podem ser vistas nas Figuras 40 e 41.
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FIGURA 40 Curva referente ao intervalo de tempo entre sada da base da tirabobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo puxador dabobinadeira 1, utilizada para a simulao dos cenrios 2 e 4
FIGURA 41 Curva referente ao intervalo de tempo entre sada da base da tirabobinada na bobinadeira 2 at o topo da prxima tira chegar no rolo puxador dabobinadeira 1, utilizada para a simulao dos cenrios 3 e 5
A disperso de alguns pontos encontrados no grfico dos cenrios 3 e 5
proveniente, principalmente, da variao de espessura. As bobinas de 8,03 mm
inseridas na simulao dos cenrios 3 e 5 contriburam para tal fato, porm as
bobinas que so processadas a baixa velocidade (espessuras mais altas), geram
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gargalos no processo, sendo interessante a participao desse material na
simulao dos cenrios.
4.4 CONSTRUO DO MODELO UTILIZANDO O ARENA
A definio da taxa de chegada de esboo na F1 o ponto de partida para a
construo do modelo utilizando o ARENA, conforme Figura 42.
de bobinasTaxa de chegada
Fila de esboco1inicial
Atribui instantePing recebe 1
Ping recebe zero
Libera uma BQ
T r u e
F a l s e
Decide 10
acabadorno trem
Aguarda p entrarT r u e
F a l s e
Verifica bobinadeira
acabador 2no trem
Aguarda p entrarFila de esboco2
inicial 2Atribui i nstante
Assign 11
Assign 12
0
0
0
0
0
FIGURA 42 Parte inicial do modelo (taxa de chegada de esboo)
Na parte inicial do modelo, foi inserida uma fila de espera de desocupao das
bobinadeiras e a condio de bobinamento alternado para ambas (ping-pong).
A condio de entrada de esboo na F1 diferente para as duas bobinadeiras,
sendo que na bobinadeira 1 foi criada uma curva para o tempo de espera de
desocupao das bobinadeiras, enquanto que para a bobinadeira 2, este tempo
constante em 12 segundos.
Depois de garantido o uso alternado das bobinadeiras e traada a curva de taxa de
chegada de esboo na F1 com suas devidas restries, tem-se as etapas debobinamento e extrao da bobina, ilustradas na Figura 43.
1Etapa1_Bobinamento
da bobinadeira 1bobina e retorno
Retirada de
cintamento 1
Aguarda liberar
bobinadeira 2
Libera linha p T r u e
F a l s e
Verifica fila
Emite liberacao
inspecaoverificador de
AumentaBB 1
transfercar
BB 1 chama
0 0
0
0
FIGURA 43 Parte do modelo (bobinamento e extrao)
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O tempo de bobinamento o mesmo para as duas bobinadeiras. Durante a etapa
de extrao da bobina, um sinal enviado para que o carro de transferncia se
posicione a frente da bobinadeira onde a extrao est sendo realizada. No caso do
mesmo se encontrar ocupado, a bobina ir esperar sua liberao. A posio
estacionria do carro em frente bobinadeira 2. Para esse caso o sinal se faz
necessrio apenas para definir onde ser priorizado o atendimento pelo carro de
transferncia.
O prximo processo indica o caminho que a bobina seguir obedecendo a critrios
pr-estabelecidos podendo ir para a rea de inspeo ou walking beam. Uma a cada
nove bobinas ser inspecionada. No caso da bobina seguir para a rea de inspeo,
a mesma no sofrer cintamento. Caso contrrio, uma ou duas fitas sero
colocadas, inseridas na parte do modelo ilustrada na Figura 44.
inspecao
Vai de BB1 pTrue
False
Vai p inspecao
WB1
Vai de BB1 p
Inspecao
Verificade inspecao
Zera verificador
cintamentolibera
transfercar eCarrega
cintamento 2libera
transfercar eCarrega
Cintamento 1
True
False
Decide 16 fitaAtribui tempo 1
fitasAtribui tempo 2
cintamento
Ocupa stand de0
0 0
00
0
0
FIGURA 44 Parte do modelo (Cintamento)
O tempo de cintamento para se colocar uma ou duas fitas diferenciado. Para
efeito de simulao 50% das bobinas recebero uma ou duas fitas, pois esse valor
corresponde ao sistema real. Aps etapa de cintamento a bobina poder seguir para
o walking beam.
No processo de inspeo de bobinas, as bobinas provenientes das bobinadeiras so
inspecionadas, cintadas e liberadas. Durante os processos de inspeo e
cintamento, o carro de transferncia fica atendendo aos chamados das duasbobinadeiras. Aps a liberao, o carro de transferncia retira a bobina da rea de
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inspeo e a direciona para o walking beam 1, inseridas na parte do modelo
ilustrado na Figura 45.
Inspecao InspecaoTransfere_Ocupa
Transfer car
Inspecao Libera
InspecaoTempo de
WB1Vai de Inspecao p
transfercar
Inspecao chamaInspecao
Retira_Libera
0 0
FIGURA 45 Parte do modelo (Inspeo de bobinas)
H influncia desse processo no fluxo produtivo, devido ao tempo de atendimento do
carro de transferncia ao levar e retornar com a bobina da rea de inspeo.
Depois de posicionar a bobina em frente ao walking beam1 o mesmo receber osinal de verificao de ocupao da mesa de abaixamento e apenas se
movimentar se a mesa estiver desocupada, inseridas na parte do modelo ilustrada
na Figura 46. Isso se faz necessrio para evitar que haja coliso de equipamento
com bobina.
Walking beam 1 Verifica LM WB1Inicio_Transfer_Ocupa
Transfer car
WB1 LiberaFim_Transfer_WB1
0 0
FIGURA 46 Parte do modelo (walking beam1)
Para evitar ciclos desnecessrios do walking beam1, que acarretariam sobrecarga
na utilizao do mesmo, foi implementada uma condio para que o ciclo se inicie
apenas depois que o walking beam1 estiver com trs bobinas.
Depois de completado o ciclo, a mesa fica ocupada at que o walking beam2 possa
retir-la, essa condio est inserida na parte do modelo ilustrada na Figura 47.
Ocupa WB2coilcar
Espera peloVerifica WB2 Transfere p WB2Ocupa MesaHold 21
T r u e
F a l s e
Decide 17O r i g i n a l
D u p l i c a t e
Separate 1
Delay 12 Signal 3 Dispose 1
Release 10
0
0
0
0
0
0
FIGURA 47 Parte do modelo (condies de ciclos dos walking beams)
Para que o walking beam 2 realize o ciclo, necessrio a presena de um loop car
em frente ao mesmo.
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As condies para operao dos loop cars, esto inseridas na parte do modelo
ilustrada na Figura 48. Assim como no walkingbeam1, o walkingbeam2 inicia o
ciclo para carregamento do loop car quando estiver com trs bobinas. A curva
gerada pelo Input Analyzeratravs dos tempos cronometrados de ciclos dos carros
esto inseridas nesta parte do modelo
FIGURA 48 Parte de modelo (operao dos loop cars)
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5 RESULTADOS DAS SIMULAES DOS CENRIOS
Para a anlise dos resultados das simulaes dos cenrios, foram identificados
como pontos relevantes, o ndice de ocupao das bobinadeiras e a capacidade de
vazo de bobinas do sistema de transporte (conveyor).
A anlise das simulaes efetuadas para os cenrios 1, 2, 3, 4 e 5 indicaram os
seguintes resultados:
5.1 COMPARAO DOS RESULTADOS DA SIMULAO DO
CENRIO 1 COM UMA INSTRUO DE LAMINAO REAL
Depois de 5,15 horas de laminao de uma instruo, foram obtidos os seguintes
dados:
Bobinas produzidas = 96
Peso mdio = 22,93 toneladas
Tonelagem produzida = 96 x 22,93 = 2201,28 toneladas
Tonelagem horria = 2201,28 / 5,15 = 427,43 toneladas / hora
Aps simular a mesma instruo e o mesmo tempo de laminao, obteve-se os
seguintes dados:
Bobinas produzidas = 94
Peso mdio = 22,93 toneladas
Tonelagem produzida = 94 x 22,93 = 2155,42 toneladas
Tonelagem horria = 2155,42 / 5,15 = 418,53 toneladas / hora
Com esses resultados, percebe-se 98% (94/96) de aderncia do modelo ao
processo real, porm necessrio diminuir o intervalo de chegada de bobinas para
que as restries sejam mais bem testadas.
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5.1.1 Utilizao dos recursos para o cenrio 1
A utilizao dos recursos para o cenrio 1 pode ser visualizada atravs da Quadro 7.
QUADRO 7 Parte do relatrio gerado na simulao do cenrio atual (cenrio 1)
Utilizando o relatrio gerado pelo ARENA na simulao do cenrio atual, observa-se
que os walking beans 1 e 2 e os loop cars (liberacao_bob), tm elevada taxa deocupao, quando comparado aos demais recursos. Esta observao mostra que
tais recursos tm potencial para ser um possvel gargalo.
5.2 COMPARAO DOS RESULTADOS DOS CENRIOS 2 E 4
A simulao de 5 horas de laminao para os dois cenrios resultou nos seguintes
dados:
Cenrio 2
Bobinas produzidas = 67
Peso mdio = 31,68 toneladas
Tonelagem produzida = 67 x 31,68 = 2122,56 toneladas
Tonelagem horria = 2122,56 / 5 = 424,51 toneladas / hora
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Cenrio 4
Bobinas produzidas = 109
Peso mdio = 31,68 toneladas
Tonelagem produzida = 109 x 31,68 = 3453,12 toneladas
Tonelagem horria = 3453,12 / 5 = 690,92 toneladas / hora
Aps a expanso, segundo a simulao, o aumento de produo estaria na ordem
de 63%.
5.2.1 Utilizao dos recursos nos cenrios 2 e 4
A utilizao dos recursos para os cenrios 2 e 4 pode ser visualizada atravs da
Quadro 8. O lado esquerdo do relatrio diz respeito aos resultados do cenrio 2 e o
lado direito representa os resultados do cenrio 4.
QUADRO 8 Parte dos relatrios gerados nas simulaes dos cenrios 2 e 4
Utilizando o relatrio gerado pelo ARENA na simulao dos cenrios 2 e 4, nota-se
que a taxa de ocupao das bobinadeiras para o cenrio 4 , praticamente, o dobro
da taxa do cenrio 2, indicando que as bobinadeiras tem condies de produzir o
dobro, porm tal fato no ocorreu, indicando que os gargalos esto no sistema de
transporte de bobinas.
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Analisando o relatrio ps-expanso (Cenrio 4), nota-se que o walking beam2 est
com a taxa de ocupao muito alta indicando a falta de loop carpara desocup-lo.
5.3 COMPARAO DOS RESULTADOS DOS CENRIOS 3 E 5
A simulao de 2,5 horas de laminao para os dois cenrios resultou nos seguintes
dados:
Cenrio 3
Bobinas produzidas = 50
Peso mdio = 19,40 toneladas
Tonelagem produzida = 50 x 19,40 = 970 toneladas
Tonelagem horria = 970 / 2,5 = 388 toneladas / hora
Cenrio 5
Bobinas produzidas = 55
Peso mdio = 19,40 toneladas
Tonelagem produzida = 55 x 19,40 = 1067 toneladas
Tonelagem horria = 1067 / 2,5 = 426,8 toneladas / hora
Aps a expanso, segundo a simulao, o aumento de produo estaria na ordem
de 10%.
5.3.1 Utilizao dos recursos nos cenrios 3 e 5
A utilizao dos recursos para os cenrios 3 e 5 pode ser visualizada atravs do
Quadro 9. O lado esquerdo do relatrio diz respeito aos resultados do cenrio 3 e o
lado direito representa os resultados do cenrio 5.
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QUADRO 9 Parte dos relatrios gerados nas simulaes dos cenrios 3 e 5
O relatrio gerado aps a simulao do cenrio 5, mostra que os walking beans1 e
2 permanecem com a taxa de utilizao alta aps a expanso, porm a restrio de
bobinamento das bobinadeiras est alta, indicando que o gargalo para esse tipo de
material est tanto nas bobinadeiras quanto nos loop cars.
5.4 CONSIDERAES FINAIS
Diante dos resultados das simulaes dos 5 cenrios, conclui-se que a rea dos
loop cars o gargalo do sistema para o plano de expanso. Com a taxa de chegada
de esboo na F1 reduzida a metade (Cenrios 4 e 5), nota-se aumento significativo
da taxa de utilizao dos walking beams em conseqncia do maior volume de
bobinas. Diante desta nova condio, se faz necessrio verificao da condio de
atendimento dos loopcars. Para tanto foram realizadas mais duas simulaes comnove e dez loopcarspara o cenrio 5 obtendo-se os seguintes resultados:
Cenrio 5 (nove loop cars)
Bobinas produzidas = 60
Peso mdio = 19,40 toneladas
Tonelagem produzida = 60 x 19,40 =1164 toneladas
Tonelagem horria = 1164 / 2,5 = 465,6 toneladas / hora
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Aps haver inserido mais um loop carpara o cenrio 5, foi verificado aumento de
produo na ordem de 9,1 %.
Os resultados da simulao com dez loop carspossuem a mesma produtividade emrelao simulao com noveloop cars, evidenciando que as bobinadeiras seriam a
gargalo a partir de ento. O Quadro 10 comprova tal afirmao, pois o recurso
liberacao_bob para o cenrio 5 com dez loop cars est em 100%. esquerda
encontra-se a simulao com oito loop cars e a direita a simulao com dez loop
cars.
QUADRO 10 Parte dos relatrios gerados na simulao do cenrio 5 com oito e dezloop cars
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6 CONCLUSO
O presente trabalho de concluso de curso permitiu estabelecer uma srie de
concluses pertinentes do ponto de vista da simulao para a avaliao da
capacidade das bobinadeiras do LTQ da Arcelor Brasil CST.
A utilizao do ARENA, que dispe de rotinas adequadas para modelagem de
sistemas, foi de fundamental importncia para representao final obtida, pois a
proximidade com os resultados reais identifica confiabilidade do modelo.
O acesso ao banco de dados do LTQ foi fundamental para satisfao na obteno
dos resultados obtidos, pois sem eles, toda a anlise de tempos e movimentos teria
de ser feita com base em dados extrados em modo manual, ou seja,
cronometrados.
A simulao dos cenrios foi de grande importncia porque analisou, no apenas
um cenrio real para validao do modelo, mas tambm diferentes comportamentos
registrados durante a laminao.
Os resultados obtidos aps a simulao dos cenrios indicaram o loop car como
sendo o gargalo de produo, porm nota-se que na simulao para o cenrio 5, as
bobinadeiras tambm esto trabalhando no limite, j que a condio de alternncia
de bobinamento deveria proporcionar mais folga para a bobinadeira que no se
encontra bobinando no momento. A partir da operao com dez loop cars,
constatou-se que as bobinadeiras passaram a ser o gargalo.
Como sugesto para trabalhos futuros, fica a simulao da produo mensal do LTQatravs do percentual de cada material que ser produzido e o tempo de paradas
programadas no referente ms. A separao dos tipos de bobinas por peso e
espessura permaneceria, visto que os resultados obtidos no atual trabalho foram
satisfatrios. O tratamento detalhado dos dados obtidos no banco de dados do LTQ
aumentaria a confiabilidade do modelo garantindo seu assentamento em uma base
ainda mais slida.
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7 REFERNCIAS
ANYZWSKI, Cludio; BARROS, Rotian Srgio Fontana. Aplicao de tcnicas
para simulao de problema de filas em projetos de processos industriais,trabalho de concluso de curso. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao emEngenharia de Produo) FAESA Faculdades Integradas Esprito-santenses.Vitria, 2004.
ARCELOR BRASIL CST. On Line. Disponvel em: . Acesso em: 20 abr. 2006.
GOLBARG, Marco Cezar; LUNA, Henrique Pacca. Otimizao Combinatria eProgramao Linear. Rio de Janeiro, 2000.
LOPES, Christiane; AZEREDO, Leutrio. Uso de Simulao como Ferramenta deAnlise de Recursos e Movimentaes de Transporte de Bobinas em umaUsina Siderrgica.Trabalho de Concluso de Curso (Graduao em Engenharia deProduo) FAESA Faculdades Integradas Esprito-santenses. Vitria, 2005
PAIVA, Diego; SILVA, Rayner.Capacidade de Recebimento/ Processamento doLeito de resfriamento Lento de Placas de Ao da ARCELOR BRASIL - CST,utilizando Modelo de Simulao. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao emEngenharia de Produo) FAESA Faculdades Integradas Esprito-santenses.Vitria, 2005.
PARAGON Consulting Solutions. Introduo Simulao com ARENA. RockwellSoftware. So Paulo. 2000.
PARAGON. On line. Disponvel em: . Acesso em: 20 abr.2006.
PRADO, Darci. Usando o ARENA em simulao. 2. ed. Belo Horizonte: INDG,2004.
SOARES, Luiz Fernando Gomes. Modelagem e Simulao Discreta de Sistemas.Rio de Janeiro, 1992.