Estudo sobre sistemas flexíveis de manufatura

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1 Estudo sobre sistemas flexíveis de manufatura Autor: Alessandro Ferreira - Engenharia de Controle e Automação Professor Orientador: Ms. Luiz Paulo Cadioli Faculdade Politécnica de Matão Resumo Este trabalho aborda de forma geral, sistemas flexíveis de manufatura. Também foram feitos testes e um programa para integração de um sistema flexível de manufatura em um laboratório de automação. Ainda traz uma breve abordagem sobre robótica. Palavras-chave: Sistemas flexíveis de manufatura; manufatura integrada; automação; robótica, fresa CNC, torno CNC. Introdução Este trabalho aborda de forma geral, sistemas flexíveis de manufatura. Dentro desse contexto, apresenta-se a definição de um sistema flexível de manufatura, partindo do seu histórico, considerando também o que tem impulsionado e sustentado o seu desenvolvimento, bem como seu planejamento, aplicações e vantagens decorrentes desse sistema. Também foram feitos testes e um programa para integração de um sistema flexível de manufatura em um laboratório de automação, no intuito de sentir as dificuldades e facilidades desse sistema. Na extremidade oposta ao do conceito de produção em massa, encontra-se a produção sob encomenda. Normalmente trata-se de um lote unitário, ou seja, composto por um único produto. Para essa produção sob encomenda precisa-se esperar por um tempo maior e pagar mais caro. Ao mencionar produção em massa nos faz lembrar do império de Henri Ford com seu modelo Ford T, que era projetado para manufatura. Porém o mesmo começou a ter sérios problemas com a fragmentação do mercado, pois seu sistema de manufatura era completamente inflexível, que normalmente podia realizar apenas uma operação, sendo assim tinha enormes dificuldades em modificar seu produto. Foi quando começou a perder mercado para GM e Chrysler, já que estes acrescentavam alguns opcionais aos seus produtos que apesar de pagar um pouco mais podiam atrair seus clientes. E finalmente na década de 50 foi quando a Toyota implementou o sistema de produção sob encomenda, este funcionava no sistema just in time, reduzindo preços e prazos. Foi a partir daí que começou-se a estudar a viabilidade de métodos de fabricação que aliassem o baixo custo e o prazo de entrega da produção em massa com respeito aos desejos íntimos do consumidor, pois este justifica todos os esforços dispensados nas indústrias. Segundo Freitas Filho, P. J. apud CARRIE 1988, um sistema significa um conjunto de coisas ou partes conectadas ou interdependentes, de tal maneira que formem uma unidade complexa. Costuma-se utilizar a palavra manufatura para significar produção, embora seu sentido original - fazer à mão - a palavra não represente a realidade atual, 240

2 em que cada vez mais as máquinas substituem a habilidade manual do operador. Assim a expressão sistema de manufatura não é nova. A novidade está no adjetivo flexível. Essa característica foi se incorporando aos sistemas de produção à medida que a presença dos computadores nesses sistemas se tornaram mais freqüentes. Anuário Objetivos Este trabalho tem como objetivo despertar o interesse de pesquisas sobre o tema, a fim de aprimorar a técnica e para que haja um desenvolvimento constante. Pois é inevitável o avanço e implementação de sistemas flexíveis de manufatura nas indústrias de hoje, já que os sistemas de manufatura estão diretamente ligados ao custo e conseqüentemente ao poder competitivo das empresas que é a capacidade de sustentar-se no mercado. Metodologia Para realização desse trabalho utilizou-se de pesquisa bibliográfica através de livros da área, artigos e teses pertinentes ao assunto. Também foi feito um programa em um laboratório de automação integrando os seguintes equipamentos: - 1 centro de usinagem CNC; - 1 braço robótico; - 1 computador; - 1 esteira rolante; -1 carrossel. Segue abaixo fotos do laboratório de automação: Desenvolvimento Segundo Freitas Filho, P. J. apud GERWIN, 1982, flexibilidade é literalmente definida como a capacidade de dobrar-se sem quebrar, isto é, adaptar-se. Flexibilidade de um sistema de produção, é a sua capacidade de adaptação à um grande número de mudanças. É de extrema importância a flexibilidade na manufatura no que se refere às forças de uma empresa e seu papel na estratégia de competição. Flexibilidade é uma das dimensões da estratégia competitiva 241

3 de um negócio, além de um dos mais notáveis critérios para avaliar-se um sistema de manufatura. Com relação ao tipo de flexibilidade, Freitas Filho, P. J. apud BROWNE,1984, cita as clássicas por aparecerem em vários trabalhos que tratam do tema. Dentre os vários tipos de flexibilidade propostas por esses autores, as quatro citadas abaixo são as mais importantes no que se refere especificamente a sistemas de manufatura. - Flexibilidade de Máquinas; -Flexibilidade de Processo; -Flexibilidade na Variação das Rotas; -Flexibilidade de Volume; Outros tipos como, por exemplo, a flexibilidade operacional de uma peça, a qual se refere à possibilidade de se produzir uma peça de diferentes formas, é considerada uma propriedade da peça à ser produzida e não do sistema que a produz. Existem alguns tipos de flexibilidade que são considerados decorrentes das demais, isto é, só existem se outras estiverem presentes no sistema. Como exemplo temos a flexibilidade de produção, cuja existência depende, praticamente, de todas as outras, mais a flexibilidade operacional das peças. Segundo Boaretto, N. apud MARTINS, Um sistema flexível é um agrupamento de estações de trabalho semiindependeentes controladas por computador, interligadas por um sistema automatizado de transporte (ou manuseio). Sua implantação é indicada quando se tem alta variedade de peças à produzir em volumes de produção baixo e médio. Componentes de um Sistema Flexível de Manufatura Segundo Boaretto, N. apud SLAK,1999, os componentes básicos de um sistema flexível de manufatura são: - estação de trabalho CNC, sejam máquinas-ferramentas ou centros de trabalho mais sofisticados, automatizados, que desempenham operações mecânicas ; - instalação de carga/descarga, freqüentemente robôs, que movem peças de e para estações de trabalho; - instalações de transporte/manuseio de materiais, que movem peças entre estações de trabalho (podem ser VAGs Veículos Auto Guiados, esteiras em trilhos transportadores ou, se as distancias forem pequenas, robôs); - um sistema central de controle por computador, que controla e coordena as atividades do sistema (estações de trabalho, VAGs, robôs), e também o planejamento e o sequenciamento de produção e o roteamento das peças através do sistema. Política Tecnológica Segundo Santos e Silveira, 1998, quanto maior a flexibilidade de um sistema, maior o seu custo. Desempenho, custos, qualidade, velocidade, confiabilidade, segurança, entre outros itens, contribuem para o sistema de produção. Afinal, que equipamentos e sistemas devem ser adotados e qual grau de automação e integração requerido pelo sistema é exigido para que se possa estabelecer uma direção de desenvolvimento do processo. As respostas às essas indagações encontram-se associadas à inúmeras políticas tomadas dentro de uma organização de forma estratégica. - política de instalações; - política de capacidade; - política de qualidade; - política de planejamento e controle da produção; - política de desenvolvimento de novos produtos; - política de controle e investimentos (métodos de medição de desempenho); - política de recursos humanos, entre outras. Uma estratégia da produção deve ser entendida como o resultado concreto dessas políticas ao longo do tempo sob a interação do planejar e executar. Abaixo segue uma ilustração de um modelo de planejamento de um sistema flexível de manufatura: 242

4 Resultados Anuário Robótica Em sistemas flexíveis de manufatura é extremamente notável o emprego de computadores para controle e robôs para transporte e manuseio, pois os mesmos são elementos fundamentais para integração de um sistema de manufatura. A maior aplicação dos robôs hoje, está na robótica industrial. Normalmente estes robôs têm a forma de um braço e são utilizados para tarefas mecânicas de montagem, soldagem, pintura, carregamento e descarregamento de células de manufatura integrada por computador. Geralmente podem levantar grandes pesos e deslocar-se com grande precisão e velocidade. A robótica industrial continua em alto crescimento. Pois o número de robôs instalados nas indústrias no mundo é muito grande. Só para ter uma idéia veja o gráfico abaixo do número de vendas de robôs industriais no mundo, liderada pelo Japão. Embora o Japão ganhe no número de unidades, são a Europa e os EUA que determinam o ritmo de crescimento estável da indústria robótica. Encontrou-se na investigação sobre sistemas flexíveis de manufatura, por parte dos autores, uma definição muito ampla e abrangente sobre o tema, e que há grandes necessidades em literaturas e conhecimentos sobre esta área que está em grande expansão. Também percebe-se que o campo da automação é muito promissor e necessita de profissionais altamente atualizados e qualificados. Notou-se ao construir um programa para integração de um sistema flexível de manufatura que o primeiro componente do sistema que tem que ser flexível é o profissional que está envolvido com o mesmo. Ainda percebe-se que os constantes desenvolvimentos dos sistemas flexíveis de manufatura foram e são impulsionados pela exigência e competitividade do mercado quanto a preço, prazo e qualidade. Porém, consolidados à medida que o computador e os robôs são inseridos em seu contexto. O profissional de automação tem que ser multifuncional, necessitando de sólidos conhecimentos em mecânica, eletrônica, sistemas e gerenciamento, afim de que tudo funcione em perfeita harmonia e que seja atingido o nível máximo de satisfação e retorno dos esforços e investimentos dispensados na automação. A compreensão e prática dessa nova tecnologia trarão vantagens competitivas, no que diz respeito à empresa na sua capacidade de manter-se no mercado e a profissionais no sentido de colocação no mercado de trabalho. 243

5 Referências Bibliográficas Automação e Controle Discreto - Paulo R. da Silveira e Winderson E. Santos Ed. Érica - 5º edição Boaretto, Neury. Sistemas Flexíveis de Manufatura: O caso da unidade de Pato Branco do CEFET-PR. tem_outros/cursprofissionalizante/tc2000/ automacao/autoa18.pdf Folder.html

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