CAPÍTULO 2

1. CAPÍTULO 2 Antigos e Novos Sistemas de Manufatura Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

2. INTRODUÇÃO • Mudanças têm ocorrido no projeto de sistemas de manufatura, motivadas pelas seguintes tendências: • No & Variedade de produtos   lote  • Tolerâncias  (precisão  e qualidade ) • Variedade de materiais  (p.ex. materiais compostos)  proliferação de processos de manufatura Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

3. INTRODUÇÃO • Esforços para atingir uma maior confiabilidade do produto  processos na justiça sobre o mau funcionamento do produto    • Tempo entre a fase conceitual de projeto e o produto fabricado  Engenharia Simultânea; • Mercados globalizados serão supridos por produtos globalizados. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

4. INTRODUÇÃO • Respostas em termos de sistemas de manufatura ? • Melhoria contínua do produto  contínuo reprojeto e melhoria do sistema de manufatura; • Capaz de produzir produtos com qualidade , custos , entrega no tempo certo em resposta à demanda do cliente; • Sistema projetado para ser flexível e compreensível, bem como mais confiável. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

5. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • 1a Revolução Industrial  máquinas-ferramenta básicas foram inventadas e desenvolvidas  primeiros níveis de mecanização e automação. • Fábricas desenvolveram-se com os processos de manufatura. • Fábricas localizadas no local onde a energia estava disponível (p.ex. energia hidráulica  rios) Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

6. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Máquinas semelhantes agrupadas próximas umas das outras (lógico e adequado)  layout funcional. • Operador desenvolveu diferentes habilidades dependendo do tipo de tarefa (p.ex. trabalho com couro, com ferro ou fundição). • Invenção do motor e dos componentes elétricos melhoria do equipamento de produção  máquina com o seu próprio acionamento  pôde-se configurar fábrica de diversas formas. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

7. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Intercambiabilidade de peças & Divisão de mão-de-obra  princípio da linha dedicada produtos de alta qualidade a preços mais baixos para muitas pessoas que não podiam pagar por produtos caros feitos sob encomenda. • Investimento em linhas dedicadas   custo da alteração   No de opções de escolha pelo consumidor  Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

8. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Mercado saturado de produtos padronizados  fabricantes introduziram inúmeros variantes dos produtos com características especiais  incorporação de flexibilidade ao sistema de manufatura. • Invenção do transistor construção de controladores de máquinas  reprogramação limitada  produtos diferentes. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

9. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Controle Numérico (NC) - M.I.T. (1952)  software e hardware foram combinados com sucesso numa única unidade de controle  usinagem de peças complexas em pequenos volumes  flexibilidade  • Circuitos bastante compactos (VLSI - “very large-scale integration”)  famílias de computadores pequenos, médios e grandes  controle dos processos de manufatura. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

10. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Progressos na automação  hardware e software poderiam racionalizar ainda mais as operações, resultando em fábricas realmente programáveis. • Projeto de sistemas computacionais e de software de controle + combinação com a tecnologia convencional de manufatura  muito difícil e demorado  habilidades especiais Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

11. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Controle do processo de manufatura pelo computador: • máquinas com interfaces especiais para torná-las compatíveis com o computador • o homem teve que ter ferramentas capazes de comunicar com o computador e com o processo. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

12. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Várias tecnologias básicas foram desenvolvidas para a comunicação homem-máquina: • processamento de dados gráficos, • construção de bases de dados, • engenharia do conhecimento, • comunicação de fábrica, • microeletrônica, • programação, • modelagem, • simulação • sensores. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

13. UMA PEQUENA EXCURSÃO HISTÓRICA • Ciclos de vida destas tecnologias básicas   freqüentemente difícil implementá-las. • Em muitos casos  evolução de tal tecnologia nova muito rápida  aplicações iniciadas vários anos antes tinham tornado-se obsoletas  tiveram que ser desenvolvidas de novo. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

14. O PAPEL DO COMPUTADOR NA MANUFATURA • Computador  capaz de efetuar tarefas repetitivas eficientemente  impacto substancial em quase todas as atividades de uma fábrica. • Introdução do computador  alteração da estrutura organizacional de um departamento + necessidade da adoção de estruturas completamente novas de gerenciamento. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

15. O PAPEL DO COMPUTADOR NA MANUFATURA • Futuro da tecnologia de computadores na manufatura  difícil de ser predito  depende de: • desenvolvimento de hardware e software; • habilidade de combinar tecnologia de computadores com o know-how convencional de manufatura; • possibilidade de simplificar e padronizar os processos de manufatura e procedimentos. • Importante  cooperação eficiente de várias habilidades de engenharia necessárias para configurar um sistema C.I.M. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

16. O PAPEL DO COMPUTADOR NA MANUFATURA • Benefícios do uso do C.I.M.: • redução nos custos de projeto de uma peça de 15-30%; • redução no tempo de permanência na fábrica de 30-60%; • aumento da produtividade em 40-70%; • melhoria na qualidade do produto; redução de refugo de 20-50%; • melhoria no projeto do produto (p.ex. o uso do método de elementos finitos permite calcular 3-30 vezes mais rápido diferentes projetos, comparado com métodos convencionais). Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

17. DEFINIÇÃO DE SISTEMAS • “Sistema” = agrupamento relativamente complexo de elementos físicos caracterizados por parâmetros mensuráveis (Rubinstein, 1975), e tal definição é bem apropriada para sistemas de manufatura (ver figura 2.1). • Elementos físicos importantes para todos os sistemas de manufatura são pessoas, processos e materiais. • Matéria-prima e produtos são entradas, materiais intermediários e saídas do sistema. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

18. Entradas Perturbações Saídas Um Sistema de Manufatura é: Um arranjo complexo de elementos físicos* caracterizados por parâmetros mensuráveis#. Consumidor Externo Bons produtos Informações Serviço ao consumidor Refugo Materiais Energia Demanda Social Situação Política/Econômica UM SISTEMA DE MANUFATURA *Elementos físicos: àMáquinas-ferramenta para processamento àFerramental àEquipamentos para o manuseio de materiais àPessoas (consumidores internos) #Parâmetros mensuráveis do sistema: àTempo de produção àTaxa de produção àEstoque intermediário à% de defeitos à% de entregas no tempo certo àVolumes de produção diários/semanais/mensais àCusto total ou custo unitário Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

19. SISTEMAS DE MANUFATURA E CHÃO-DE-FÁBRICA • Chão de fábrica: • Entrada materiais, informações e energia num conjunto complexo de elementos (máquinas e pessoas)  Os materiais são processados e aumentam o seu valor . • Saídas  bens de consumo ou entradas para algum outro processo. • Sistema de manufatura: contém e serve o chão de fábrica  As funções de controle de materiais são críticas para o desempenho do chão de fábrica. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

20. SISTEMAS DE MANUFATURA E CHÃO-DE-FÁBRICA • Sistema L-CMS permite a integração das funções de controle no sistema, que são: • Controle de Qualidade (nenhum defeito no material); • Controle da Produção (quando, onde e quanto) • Controle de Estoque (quantidade de estoque intermediário) • Confiabilidade da máquina-ferramenta (manter o material fluindo) Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

21. SISTEMAS DE MANUFATURA E CHÃO-DE-FÁBRICA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

22. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Manufatura moderna  muito complexa  envolve várias disciplinas de engenharia. • Computador planejador e agendador para organizar e supervisionar o processo produtivo & controlador dos equipamentos & verificador para assegurar a qualidade. • Exemplo de uma fábrica pequena  discutir suas funções principais & explicar a terminologia mais importante que tem sido sendo usada conjuntamente com uma fábrica operada por computador. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

23. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Infelizmente  terminologia não é usada uniformemente  será feita uma tentativa para ser conciso quanto a todas funções. • Serão discutidos nesta disciplina as atividades individuais em detalhes. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

24. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

25. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Fábrica modelo  produz válvulas padronizadas e por encomenda (ver figura). • Engenharia + Agendamento + Controle + Chão de Fábrica. • Chão de fábrica  3 máquinas-ferramenta; 1 robô; 1 estação de medição; 1 unidade de armazenamento de matéria-prima; 1 AGV para transporte de materiais; 1 unidade de armazenamento de peças acabadas. • Fluxo do produto  esquerda para a direita • AGV faz a movimentação das peças. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

26. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Peças completadas  depositadas no estoque de peças acabadas para envio para o consumidor externo. • Planejamento & Controle  ajuda de uma rede de computadores que interliga todas as funções de manufatura da fábrica, incluindo os equipamentos de fabricação. • Fábrica bastante automatizada; possui uma base de dados contendo arquivos mestre do produto, métodos de engenharia, recursos e métodos de manufatura, recursos da fábrica, objetivos de qualidade e produtividade. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

27. SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Para processar os dados: • algoritmos para atividades de engenharia • métodos de planejamento e agendamento • decisões sobre comprar ou fazer • operações de controle de qualidade • Atividades principais de supervisão do sistema: • Engenharia • Planejamento • Agendamento • Controle Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

28. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

29. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Retângulo  Atividade • Dados permanentes  introduzidos por cima • Dados relacionados à encomenda e informações sobre novos processos e equipamentos  introduzidos pela esquerda • Atividades são disparadas por um ou mais eventos e ativados por algoritmos de controle. • Saída dos algoritmos de controle  enviada para a próxima atividade mais abaixo. • Sistema real  informações são realimentadas. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

30. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

31. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Encomenda introduzida por um consumidor  válvulas padronizadas ou encomendadas. • Válvula encomendada  descrição do produto para a engenharia. • Engenharia  projeta o produto (com CAD) usando métodos e algoritmos conhecidos. • Saída  documentos de engenharia (desenho e a lista de materiais - “BOM”). • Planejamento de processos  base de dados de manufatura (recursos e métodos)  plano de processos contendo a descrição dos processos e seqüência de usinagem. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

32. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Plano  Agendamento • Neste ponto, a encomenda estará competindo com outras encomendas  uma agenda deve ser encontrada visando satisfazer as datas de entrega. • Agenda  Liberação de encomendas. • comprar ou fabricar (p.ex. boa proposta de um fornecedor para peças especiais, ou devido às datas apertadas de entrega). • peças a serem fabricadas na fábrica são liberadas para produção. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

33. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • matérias-prima são trazidas para as máquinas  usinadas seqüencialmente até as suas formas e propriedades finais. • Finalmente o robô monta as peças. • Usinagem da peça  simulada no computador • Programas NC  introduzidos nas máquinas para produzir os contornos desejados. • Algoritmos de controle para as máquinas  fornecidos com os parâmetros de controle para produzir a quantidade desejada. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

34. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Atividade de verificação  compara a qualidade obtida com os dados de qualidade do consumidor  se necessário propõe correções ao controle. • Além disso, verifica-se o desempenho dos equipamentos para apontar problemas e sugerir correções. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

35. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Válvulas padronizadas  atividades de engenharia e planejamento podem ser dispensadas  todos os documentos de engenharia e planejamento já estão disponíveis. • Informações realimentadas ? • utilização dos recursos de manufatura • qualidade do produto Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

36. ATIVIDADES NUM SISTEMA BÁSICO DE MANUFATURA • Como estas informações podem ser utilizadas ? • defeito no produto pode ser devido a um projeto ruim  o projeto teria que ser melhorado. • utilização elevada dos equipamentos pode ser devida à seleção inadequada do processo de manufatura  pode resultar num novo plano. • agenda não pode ser satisfeita devido a uma falha da máquina  pode resultar num reagendamento (envio de peças a fornecedores externos). • degradação do processo de manufatura (difícil obter as dimensões especificadas ou outros parâmetros de qualidade)  máquina pode necessitar de um ajuste ou novos parâmetros de controle. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

37. COMPONENTES ORGANIZACIONAIS E DE ENGENHARIA DE UM SISTEMA DE MANUFATURA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

38. COMPONENTES ORGANIZACIONAIS E DE ENGENHARIA • Lado esquerdo  atividades organizacionais necessárias para encaminhar uma encomenda desde sua entrada até o seu término. • Funções: • planejamento de encomendas • liberação e controle de encomenda • controle da manufatura • No centro  base de dados: • processamento de encomenda • engenharia • know-how de manufatura. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

39. COMPONENTES ORGANIZACIONAIS E DE ENGENHARIA • Atividades específicas à encomenda  conexão com a engenharia e manufatura para coordenar estas funções. • Planejamento estratégico  operação a longo prazo. • Lado direito  funções que efetuam a engenharia e manufatura do produto  devem cooperar fortemente para assegurar a fabricação econômica do produto. • A engenharia deve ter um conhecimento profundo dos processos de manufatura. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

40. COMPONENTES ORGANIZACIONAIS E DE ENGENHARIA • Teoricamente  possível para a engenharia gerar automaticamente os documentos necessários para a manufatura (desenho, a lista de materiais, o plano de processos e o plano de controle de qualidade) • Área hachurada logística  fluxo de dados e materiais ao longo da fábrica  tenta obter um fluxo do produto desobstruído e otimizado ao logo da fábrica, desde o projeto até a entrega  deve assegurar que a peça certa está na estação certa no tempo certo  fornece as informações necessárias para o processamento de todas as peças. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

41. COMPONENTES ORGANIZACIONAIS E DE ENGENHARIA • Área escura  as atividades de controle de qualidade efetuadas durante a fabricação do produto. • Último juiz para estabelecer os padrões de qualidade  consumidor externo. • Engenharia  tenta determinar um limiar entre um produto bom de um ruim. • Problemas com o produto  relatados pelo consumidor externo (mercado) de volta para garantia da qualidade. • Com esta informação tenta-se incorporar qualidade ao produto. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

42. TERMINOLOGIA DE COMPUTADORES NA MANUFATURA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

43. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • 5 tipos de layout de sistemas de manufatura podem ser identificados: • job shop; • flow shop; • células interligadas; • fixo; • processos contínuos. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

44. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA Job Shop Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

45. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Job Shop é o mais comum nos EUA Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

46. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Job Shops: • variedade de produtos ; • lotes  freqüentemente “one-of-a-kind” (Q = 1). • Encomendas específicas do consumidor • Muitos job shops produzem visando preencher estoques de produtos acabados. • Variedade de processos de manufatura   equipamentos flexíveis de manufatura. • Colaboradores  habilidade  para efetuar diferentes tarefas. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

47. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Produtos: veículos espaciais, aeronaves, máquinas-ferramenta, ferramentas especiais e equipamentos. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

48. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Layout funcional  Vantagem: variedade de produtos  • Cada peça diferente  seqüência singular de operações  roteadas através dos respectivos departamentos na ordem correta. • Folhas de roteamento  usadas para controlar o movimentos dos materiais. • Empilhadeiras e pequenos carros são utilizados para mover os materiais de uma máquina para outra. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

49. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Crescimento da empresa  o job shop evolui para um job shop de produção (PJS). • PJS  difícil de se gerenciar  tempos de produção ; estoque intermediário . • PJS  volumes de produtos  (lotes de 50 a 200 unidades). • Lotes podem ser produzidos somente uma vez, ou em intervalos regulares. • Produção em lotes  satisfazer a demanda contínua do consumidor por um item. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

50. LAYOUTS DE SISTEMAS DE MANUFATURA • Taxa de produção pode exceder a taxa de demanda do consumidor  fábrica produz estoque para o item A, então muda para o produto B para satisfazer outras encomendas. • Mudança completa dos setups em muitas máquinas para fabricar A e resetá-las para B. • Quando o estoque do primeiro item se esgota, as máquinas são preparadas de novo para o produto A, e o estoque para A é preenchido novamente. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira