Introdução. EME006 - Automação Industrial. Calendário Objetivos da disciplina. Bibliografia Básica

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1 UNIFEI EME006 - Automação Industrial Introdução Aula 01 Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior Semana 01 05/08 Semana 02 12/08 Semana 03 19/08 Semana 04 26/08 Semana 05 02/09 Semana 06 09/09 Semana 07 16/09 Semana 08 23/09 Semana 09 30/09 Calendário 2015 Semana 10 07/10 Semana 11 14/10 Semana 12 21/10 Semana 13 28/10 Semana 14 04/11 Semana 15 11/11 Semana 16 18/11 Semana 17 25/11 Semana 18 02/12 Objetivos da disciplina Apresentar os principais conceitos relacionados com a automação da manufatura Fornecer subsídios para que os alunos possam participar da definição, implantação, gerenciamento, operação e avaliação de sistemas automatizados Bibliografia Básica MECATRÔNICA ATUAL. São Paulo: Editora Saber; inicio de circulação: out/2201. periodicidade bimestral. DORF, Richard C. ; KUSIAK, Andrew. Handbook of design, manufacturing and automation. New York CAPELLI, Alexandre. Mecatrônica Industrial. Editora Saber. São Paulo GROOVER, M. P., Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hall, New Jersy, GROOVER, M. P. et al, CAD/CAM: Computer-Aided Design and Manufacturing, Prentice Hall, New Jersy, RICH, E. KNIGHT, K., Inteligência Artificial, Makron Books, São Paulo, 1993.

2 Bibliografia Básica Engenharia de Produção DOEBELIN, E. O., Measurement Systems, McGraw-Hill, 4ª Edição, BOLLMANN, A., Fundamentos da automação industrial pneutrônica, ABHP, São Paulo, SILVEIRA, P. R., SANTOS, W. E., Automação e controle discreto, Editora Érica, Ltda, São Paulo, NATALE, Fernando. Automação Industrial. Editora Érica. 7º edição. São Paulo GEORGINI, M., Automação Aplicada, Editora Érica, São Paulo, Finanças Gestão Ambiental Gestão da Qualidade Engenharia de Produção Processos Planejamento e Controle da Produção Segurança do Trabalho Engenharia de Produção Compete à Engenharia de Produção o projeto, a implantação, a operação, a melhoria e a manutenção de sistemas produtivos integrados de bens e serviços, envolvendo homens, materiais, tecnologia, informação e energia. Compete ainda especificar, prever e avaliar resultados obtidos destes sistemas para a sociedade e o meio ambiente, recorrendo a conhecimentos especializados da matemática, física, ciências humanas e sociais, conjuntamente com os princípios e métodos de análise e projeto da Engenharia. Mecanização Uso de máquinas para substituir o trabalho manual ou animal, e também pode-se referir ao uso delas para auxiliar uma operação humana.

3 Colheita de cana (manual) Colheita de cana (mecanizada) Automação Sistemas implementados com componentes mecânicos, eletrônicos e lógicos capazes de realizar tarefas controlando seu próprio funcionamento, quase sem a interferência do homem. Exemplos Automação bancária; Automação de supermercados; Automação residencial; Automação da manufatura.

4 Automação bancária Máquinas de contabilidade Setor de contabilidade com máquinas perfuradoras (1957) Automação bancária O Itaú adquiriu um IBM 360 em 1966

5 Automação Residencial Sistema de monitoramento e alarme (invasão, incêndio etc.); Controle de acesso (portões automáticos, senhas, impressão digital etc.); Sistemas de irrigação, iluminação, cortinas, temperatura ambiente, bomba de piscina etc.; Internet, som ambiente distribuído, eletrodomésticos, central telefônica etc. Automação de Supermercados Cadastro de mercadorias, preços, fornecedores e clientes; Controle de estoques; Pedidos e entregas; Contas a pagar/receber, apuração de impostos; Integração de equipamentos (caixas, leitores de cartões, leitores de código de barras, balanças, terminais de consulta etc.). Exemplos simples Luz da geladeira/luz de cortesia dos carros; Iluminação pública; Chuveiro; Torneira temporizada; Secador de mão.

6 Lâmpada de geladeira Lâmpada de cortesia do carro Iluminação pública (querosene) Iluminação pública (elétrica)

7 Portão eletrônico Portão eletrônico deslizante Portão eletrônico basculante Chuveiro elétrico

8 Chuveiro elétrico Torneira temporizada Torneira automática Exemplo de automação de 09:26 até 10:58 Conceito de automação de 02:40 até 02:58

9 Histórico da automação AC Surgem as máquinas ferramentas; Produção em massa (Fenícios); 1306 Máquina de produção de pinos (Alemã); 1613 Serra lança os princípios da produção em massa; 1760 Revolução Industrial (UK); 1765 Principio da intercambialidade (França); 1774 Wilkinson: cria a mandriladora (UK); Evans: cria um sistema automático para moer grãos e peneirar farinha (USA); 1797 Maudsley: cria o torno mecânico (UK); 1800 È criado o Tear Jacquard (França); Histórico da automação Movimento Luddite( tecnofobia), nascida na Inglaterra, onde tecelões começaram a destruir as máquinas modernas cuja implementação gerava desemprego; 1818 Whitney cria a fresadora (USA); 1855 Lawrence apresenta o torno revolver (USA); 1864 Nasce a retífica cilíndrica (USA); 1866 Spencer apresenta o torno automático (USA); Surgem diversas máquinas dedicadas; 1913 Ford introduz a linha de montagem (USA); 1921 Surge o termo Robot com Capek; 1930 Patente do controle numérico (USA); Histórico da automação 1945 Nasce a fresadora com CN (USA); 1946 A Ford implanta a primeira linha automática; 1950 Primeira prensa completamente automática; Começa o processo de automação (USA); 1952 Parsons: Fresadora de três eixos CN (USA); 1954 Devol: Patente do Robô industrial (USA); 1958 Linguagem APT (USA); 1959 Robô com coordenadas polares (USA); 1960 Controle Adaptativo (Bendix Co USA); 1962 CAD bi-dimensional (USA); 1963 Sutherland apresenta o Sketchpad (USA); Histórico da automação 1966 EXAPT (Alemanha); 1967 DNC (UK); 1967 CADAM (Lockheed USA) CAD/CAM; 1969 CAM (USA); 1970 Patente do FMS; 1973 Harrington: surge a terminologia CIM (USA); 1973 CAD 3D (Japão e UK); 1980 Manuf. Autom. Protocol MAP (GM USA); 1980 CAE (SDRC USA); 1989 Patente do CIM (AT&T USA); 1991 Intel. Manuf. System IMS (Japão, USA e CE);

10 Histórico da automação década 90 instrumentos/componentes inteligentes sistemas distribuídos abertos substituição SDCDs monolíticos integração chão-de-fábrica com redes locais de sistemas comerciais Trabalho manual vai acabar? Tarefas que são tecnologicamente difíceis de automatizar; Automação pode ser de alto custo; Há produtos com ciclo de vida curto; Há produtos personalizados; Há casos de demanda muito variável; Aguardar o mercado aceitar o produto. Classificação Rígida Rígida ou flexível Processos contínuos ou eventos discretos Para execução ou para auxílio

11 Flexível Flexibilidade Capacidade que um sistema produtivo possui para se adequar a mudanças, sem deterioração significativa, presente ou futura, de custos, qualidade e tempos (SALERNO, 1991). de 5:57 até 7:06 Processo contínuo As transformações ou variações são regidas por leis físicas e as variáveis podem ser relacionas entre si e/ou com os resultados através de um modelo matemático e/ou físico. Processos contínuos Processo discreto Existe uma interdependência entre as variáveis mas esta não podem ser modeladas ou equacionadas.

12 Eventos discretos A automação de sistemas constituídos por processos discretos é comumente denominada de AUTOMAÇÃO DA MANUFATURA. Manufatura 1- Trabalho manual. 2- Obra feita à mão. 3- Grande estabelecimento industrial; fábrica, indústria. 4- Produto de estabelecimento dessa espécie; artefato. Para execução Para auxílio

13 Ludismo: rebelião contra o futuro "Possuímos informações de que você é um dos proprietários desses detestáveis teares mecânicos e meus homens me encarregaram de escrever-lhe, fazendo uma advertência para que você se desfaça deles. Atente para que, se eles não forem despachados até o final da próxima semana, enviarei um dos meus tenentes com uns 300 homens para destruí-los. Além disso, tome nota de que se você nos causar problemas aumentaremos o seu infortúnio queimando o seu edifício, reduzindo-o a cinzas. Se você tiver o atrevimento de disparar contra os meus homens, eles têm ordem de assassiná-lo e de queimar a sua casa. Assim, você terá a bondade de informar aos seus vizinhos de que esperem o mesmo destino se os seus tricotadores não forem rapidamente desativados." General Ludd (março de 1812). de 2:51 até 4:00 e de 13:20 até 14:54 Quando automatizar? Automatizar para: Aumentar a produtividade; Reduzir os custos de manufatura; Melhorar a qualidade do produto; Aumentar a flexibilidade; Diminuir o tempo de produção; Substituir o homem em trabalho perigoso ou tedioso. Organização Projeto Gerência Produção Montagem Qualidade Armazenamento

14 Organização Sopa de letras CAE CAD CAM CAQC CAE CAD CAM TG CIM CAPP CAQC CAI CAT CLP CAPCP CNC CAP TG AMHSS CAPP FMS SDCD SCADA IHM CIM AGV AD/DA RGV AS/RS IA SCARA Sopa de letras Sopa de letras CAE Computer-Aided Engineering CAPP Computer-Aided Process Planning CAD Computer-Aided Design FMS Flexible Manufacturing System CAM Computer-Aided Manufacturing SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído CAQC Computer-Aided Quality Control SCADA Supervisory Control and Data Acquisition CAI Computer-Aided Inspection IHM Interface Homem-Máquina CAT Computer-Aided Testing CIM Computer-Integrated Manufacturing CLP Controlador Lógico Programável AGV Automatic Guided Vehicle CAPCP Computer-Aided Planning Control Production AD/DA Analógico/Digital e Digital/Analógico CNC Comando Numérico Computadorizado RGV Rail Guided Vehicle CAP Computer-Aided Production AS/RS Automated Storage/Retrieval System TG Tecnologia de Grupo IA Inteligência Artificial AMHSS Automated Material Handling and Storage Systems SCARA Selective Compliant Assembly Robot Arm

15 Estratégia para automatizar: princípio USA Compreender o processo existente (Understand); UNIFEI Simplificar/Otimizar o processo (Simplify); Automatizar o processo (Automate).

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