Sistemas Industriais para Engª. Mecânica
UNIOESTE - 2013
1. Sistemas de Produção
2. Tipos de Produção
3. Automação
4. Tipos de Automação
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Produção = Manufatura ◦ Manus (mão) + factus (fazer).
◦ Produção de bens e/ou serviços
Sistema de Produção
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Conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para realizar as operações de produção em uma empresa.
Produção agrega valor ao material por meio da mudança de sua forma e/ou propriedades ou da combinação do material com outros.
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Insumos e recursos
(entradas) Capital
Trabalho Materiais
Conhecimento Tecnologia
Transformação Processar Converter
Montar Inspecionar Transportar
Resultado (saída) Bens (produtos)
Serviços
Processos de Conversão (Manufatura) ◦ Modificação do formato / estado da matéria-prima (raw
material) ◦ Modificação na composição química, física ◦ Modificação da forma dos recursos ◦ Bens de consumo: produtos adquiridos diretamente pelos
consumidores. ◦ Bens de capital: produtos adquiridos por outras empresas
para a produção de bens de consumo ou serviços.
Processos de Transferência (Serviços) ◦ Transferência de tecnologia ou serviços
Elementos: máquinas x mão de obra e conhecimento
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Entradas Transformação Saídas
Indústria de Produção de Bens Manufaturados
Matéria-prima Usinagem Carros
Componentes Conformação Eletrodomésticos
Equipamentos Inspeção Aviões
Instalações Armazenamento Satélites
Mão de obra Distribuição
Indústria de Serviços
Instalações Marketing e vendas Banco
Equipamentos Projeto Consultoria
Mão de obra
2 níveis:
◦ Instalações: tocam o produto.
◦ Sistemas de apoio: planejamento e controle da produção.
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Instalações Sistemas de Apoio
Fábrica - indústria Negócio (administração)
Operadores Projeto
Máquinas Planejamento
Ferramentas Estoque
Qualidade
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Sistemas de apoio
Instalações
Aplicações informatizadas
Funções automatizadas
Processos de manufatura realizados com pouca ou nenhuma interferência humana (nível de instalação).
Planejamento, gerenciamento e supervisão da produção através de ferramentas computacionais (nível sistemas de apoio).
Máquina automatizada ≠ sistema de produção automatizado.
Exemplos de funções automatizadas no nível de instalações:
◦ Máquinas-ferramenta automatizadas
◦ Linhas de transferência
◦ Montagem automatizada
◦ Produção com robôs industriais
◦ Armazenamento automático de materiais
◦ Inspeção automática de peças
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Processo de produção e operações de montagem
Tecnologias de automação e controle
Tecnologias de manuseio de materiais
Sistemas de manufatura
Sistema de controle de qualidade
Sistemas de apoio à produção
Apoio à produção
Instalação
Primário (extração) Secundário (transformação) Terciário (serviços)
Agricultura Aeroespacial Bancário
Florestal Automotivo Comunicações
Pesca Metais Educação
Pecuária Materiais de construção Entretenimento
Mineração Químicos Serviços financeiros
Petróleo Eletroeletrônica Governo
Equipamentos Saúde
Alimentação Turismo
Papel e celulose Imobiliário
Geração de energia Comércio a varejo
Têxtil Transportes
Madeira
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Classificação Tradicional (setor secundário): ◦ Processo fluxo contínuo
◦ Produção discreta
Produção em massa
Produção em lotes ou por encomenda
Produção individualizada ou sem repetição
Quantidades ◦ Baixa: 1 a 100 unidades.
◦ Média: 100 a 10 mil unidades.
◦ Alta: 10 mil a milhões de unidades.
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Produção ininterrupta.
Processo é executado sobre uma cadeia contínua de materiais.
Não há pausas para a troca do produto.
Produção em grande quantidades.
Exemplos: ◦ Indústria petroquímica,
alimentícia e farmacêutica.
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Itens individuais produzidos em grande quantidade.
Nenhuma variação entre produtos: padronização.
Sequenciamento fixo da linha de produção. Maior rendimento: linhas otimizadas para
poucos tipos de produtos.
Automatização mais fácil: tarefas são repetitivas devido à padronização.
Rentabilidade: grande volume de produção.
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Lote: batch Materiais são processados em quantidades finitas. Produção não é contínua: interrupção entre lotes
diferentes. Mais de 50% das empresas de manufatura. Personalização de produtos: produção por encomenda. Quantidade pequena ou média de produtos. Organização da produção em função dos operadores e /
ou equipamentos.
Automação: ◦ Reprogramação de acordo com cada lote. ◦ Mais cara devido à variabilidade nas características dos produtos.
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Cada projeto é um produto único.
Operações com pouca ou nenhuma repetição.
Produtos com alto custo.
Exemplos: ◦ Produção de navios, aviões
◦ Construção de grandes estruturas de engenharia
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Operações de processamento ◦ Conformação, remoção de material,
tratamento térmico
Operações de montagem ◦ Soldagem, colagem, parafusagem
Armazenagem e manuseio de materiais ◦ Correias transportadoras, robôs, AGV’s ◦ Sistemas automatizados de armazenamento
Inspeção e teste Coordenação e controle ◦ Controle de estoque, planejamento da produção
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Tecnologia por meio da qual um processo ou procedimento é alcançado sem a assistência humana.
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Energia
Processo Sistemas de
controle Programa de instruções
Energia ◦ Fonte de energia para funcionamento do sistema de
produção.
Processo ◦ Conjunto de transformações físicas e/ou químicas e
as operações para conversão da matéria-prima em produto final.
Programa de instrução ◦ Sequência das operações para cada ciclo de
trabalho (1 peça).
Sistema de controle ◦ Executa o programa de instrução.
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Exemplo – máquina CNC
◦ Energia: elétrica para acionamento da máquina.
◦ Programa de instruções: programa CNC.
◦ Sistemas de controle: controle do movimento x-y (motores), controle da ferramenta, acionamento de fluido.
◦ Processo: usinagem, fresagem, etc.
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Processo de produção e operações de montagem
Tecnologias de automação e controle
Tecnologias de manuseio de materiais
Sistemas de manufatura
Sistema de controle de qualidade
Sistemas de apoio à produção
Apoio à produção
Instalação
Controle ◦ Programa de instrução ◦ Controle do processo
Monitoramento e segurança ◦ Alarmes ◦ Modificação ou parada completa do sistema
Manutenção e diagnósticos ◦ Testes, relatórios ◦ Avisos informativos
Detecção e recuperação de falhas ◦ Ajustes durante ou ao final de cada ciclo de trabalho ◦ Paradas para correção ou troca de ferramenta
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1. Especialização das operações: equipamentos especiais.
2. Combinação de operações: redução do n° de máquinas.
3. Operações simultâneas: mais de uma operação realizada sobre uma peça.
4. Aumento da flexibilidade: mesmo equipamento empregado para produzir peças diferentes.
5. Armazenamento e manuseio: diminuir tempo com tais operações.
6. Inspeção durante a fabricação
7. CIM: manufatura integrada por computador
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Classificação dos sistemas de produção automatizados ◦ Automação rígida
◦ Automação programável
◦ Automação flexível
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Sequência fixa de operações.
Operações unitárias com pouca complexidade.
Características: ◦ Alto investimento.
◦ Altas taxas de produção
◦ Impossibilidade de modificar a sequência de operações.
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Sequência de operações modificável. Diferentes configurações de produto. Sequência de operações controlada por um
programa.
Novo produto novo programa.
Características ◦ Investimento elevado. ◦ Taxas de produção: baixa e média. ◦ Flexibilidade para fabricação de produtos diferentes ◦ Adaptação elevada para produção em lotes.
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Extensão da automação programável.
Pouca variabilidade nos produtos menor variação das configurações das máquinas e modificações dos programas.
Menor tempo de setup das máquinas.
Características ◦ Alto investimento.
◦ Taxas média de produção.
◦ Produção contínua de produtos variados.
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Tipos de automação
Características Vantagens Desvantagens
Fixa • Grande volume de produção • Produtos padronizados e sem variabilidade • Longos ciclos de vida do produto
• Eficiência máxima • Preço unitário baixo
• Investimento inicial elevado • Falta de flexibilidade
Programável • Produção em lotes pequenos com variabilidade média •Produtos com diferentes opções (famílias de produtos)
• Flexibilidade para modificações no produto • Custo unitário baixo para grandes lotes
• Tempo de setup longo para novos produtos • Custo unitário elevado se comparado a automação fixa
Flexível • Baixa taxa de produção • Produtos diferentes • Demanda variável
• Flexibilidade para variações de projeto • Produtos personalizados
• Tempo de setup longo para novos produtos • Investimento inicial elevado • Custo unitário elevado
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Vari
edade d
e p
roduto
Volume de produção (unidades)
1 100 10.000 1.000.000
Automação rígida
Automação flexível
Automação programável
Automação fixa: 1.000.000 de lâmpadas do mesmo tipo produzidas pela GE.
Programável / flexível: mais de 100 tipos de motos produzidas em 1,5 ano.
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GROOVER, M. P. Automação industrial e sistemas de manufatura. 3ª ed. São Paulo: Pearson, 2011.
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