1. Sistemas de Produção

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENG. DE PRODUÇÃO E SISTEMAS - DEPS INFORMÁTICA INDUSTRIAL IFD 1. Sistemas de Produção Igor Kondrasovas

2 O que é Automação? 2

3 O que é Automação? Engenharia de automação é o estudo das técnicas que visam otimizar um processo de negócio, aumentando sua produtividade, promovendo a valorização da força de trabalho humano, e assegurando uma operação ambientalmente segura. A automação tem por foco o processo, os ativos de produção e os especialistas envolvidos nas atividades de operação e gerenciamento do negócio. A automação restitui ao homem sua condição de ser pensante no processo industrial. 3

4 O que é Automação? Realiza tarefas repetitivas. Deixa para o homem, fazer no máximo intervenções sob demanda, análise e tomada de decisões. Fonte: material de aula do prof. Constantino Seixas Filho - UFMG A automação é o uso da potência elétrica ou mecânica controlada por um sistema de controle inteligente (geralmente eletrônico) para aumentar a produtividade e diminuir os custos. 4

5 Impactos para a Sociedade Benefícios: - Os avanços na eletrônica tornaram possível o controle de sistemas complexos, a um baixo custo, resultando em redução de custos; - Aumento de produtividade; - Reduz a exposição a trabalhos monótonos, repetitivos e até mesmo perigosos; - Mais tempo livre; - Aumento de salários. Problemas: - Aumento de desemprego, principalmente para pessoas de baixa qualificação. Pessoas melhor qualificadas geralmente não são afetadas; - Experiência de um empregador tem vida curta; - Fim de alguns tipos de empregos (Ex: telefonista) - Problemas sociais e psicológicos em decorrência da submissão ao ritmo das máquinas. 5

6 Impactos para a Sociedade A automação sempre foi inspirada pela exigência ou demanda de: 1. aumentar a segurança 2. proteger o ambiente 3. melhorar a saúde e trabalho do operador 4. melhorar a qualidade do produto 5. aumentar a eficiência e produtividade 6. controlar os tempos de entrega. 6

7 História da Automação Automação através da história Desde a pré-história, o homem se preocupa em poupar o esforço: Invenção da roda Moinho de vento Uso de força animal Rodas d água 7

8 História da Automação A automação ganhou destaque somente na era industrial, a partir de meados do século 18. Os sistemas inteiramente automáticos só surgiram no início do século XX. Antes, os dispositivos eram semiautomáticos. A motivação foi a necessidade de aumentar a produção e a produtividade, o que forçou o ser humano a criar uma séries de inovações: Máquinas cada vez mais modernas, capazes de executar com mais precisão e rapidez os trabalhos manuais; Uso de energias alternativas à energia hidráulica e dos músculos. 8

9 História da Automação Por volta de 1788, James Watt desenvolveu um mecanismo de regulagem do fluxo de vapor em máquinas. Marcou o começo da era da força motriz 9

10 História da Automação No século XX, os computadores se tornaram o alicerce da automação, junto com os servomecanismos e controladores programáveis. A origem do computador está relacionada a necessidade de automatizar os cálculos, evidenciada inicialmente pelo uso de ábacos pelos babilônios, entre 2000 e 3000 A.C. Em 1880, Herman Hollerith criou um novo método, baseado na utilização de cartões perfurados, para automatizar algumas tarefas de tabulação do censo dos EUA que antes duravam 10 anos. Com o método, o processo era concluído em seis anos. 10

11 História da Automação Em 1946, foi desenvolvido o primeiro computador de grande porte totalmente eletrônico usando válvulas. O Eniac ocupava uma sala e pesava 30 toneladas. Consumia 150Kw para realizar 5000 cálculos por segundo. A segunda geração veio com os computadores baseados em transistores Menos potência 100 vezes menor Não precisava aquecer 11

12 História da Automação A Terceira geração: Integração de milhões de transistores em um único transistor Aumento de capacidade de processamento. Em 1975, surgiu a quarta geração VSLI (Very-Large-Scale Integration) Baixo custo Maior potência em computação Computadores pessoais Comparação O Eniac fazia cálculos/s enquanto que os computadores de hoje (4ª geração) atingem 50 milhões de cálculos/s 12

13 História da Automação Nos anos 70, os setores governamentais e industriais passaram a reconhecer a importância da computação gráfica com forma de aumentar a produtividade. Nos anos 80 surgiu o CAD/CAM (Projeto e Manufatura Auxiliado por Computador). Depois surgiu o conceito CAE (Engenharia auxiliado por computador) Permite criar modelos geométricos tridimensionais Exemplos de aplicação Análise e simulação de mecanismos; Projeto e análise de injeção de moldes; Aplicação do método dos elementos finitos. 13

14 História da Automação Evolução dos sistemas de controle desde o final do século 19: 14

15 Exigências do Mercado: Quantidade Tamanho da produção brasileira Brasil precisa aumentar exportações de manufaturados para maior participação no ranking mundial. em 2011 o Brasil teve participação de 1,6% nas exportações mundiais, o melhor índice nas vendas globais desde Nesse ano, a participação era de 2,26%. liderança de países exportadores é exercida pela China, que detinha a 28ª classificação, em

16 Exigências do Mercado: Rapidez Ciclo de vida curto (1) 16

17 Exigências do Mercado: Rapidez Ciclo de vida curto (2) 17

18 Exigências do Mercado: Qualidade Com o aumento da complexidade de produtos manufaturados e da competitividade tecnológica, as companhias que pretendem sobreviver em seus respectivos mercados precisam alcançar objetivos como: - Aumento da qualidade do produto - Aumento da lucratividade e redução de custos 18

19 Exigências do Mercado: Eficiência (1) Aumento do controle sobre os custos de projeto e da manufatura/produção; Aumento da reputação/imagem da companhia e de seus produtos; Aumentar o controle financeiro e organizacional de todo o processo de desenvolvimento Promoção do espírito de equipe Melhoria na Comunicação 19

20 Comunicação Exigências do Mercado: Eficiência (2) 20

21 Exigências do Mercado: Um Panorama Geral 21

22 Evolução da Manufatura 22

23 Automação Hoje Atualmente o CIM (Manufatura Integrada por Computador) engloba os requisitos relativos à automação industrial. Áreas da indústrias que são utilizados: - Automobilística - Petroquímica - Eletroeletrônico - Supermercados - Comunicações - Transportes - etc 23

24 Sistemas de Automação Os sistemas de automação podem ser geralmente classificados como: - Máquinas com controle numérico - Controlador lógico programável - Sistema automático de armazenagem e recuperação - Robótica - Sistemas flexíveis de manufatura 24

25 Sistemas de Automação 1. Máquinas com Controle Numérico: Uso de máquinas-ferramenta acionadas por potência para remover material por furo, acabamento, modelagem ou inserir peças em um conjunto. Se for usado um computador dedicado para controle da máquina, o sistema é chamado de controle numérico computadorizado (CNC). O controle númerico é realizado pela especificação das coordenadas x, y e z (comprimento, largura e profundidade), posicionando assim a ferramenta no local correto. 25

26 Sistemas de Automação 2. Controlador Lógico Programável: Equipamento eletrônico, digital e microprocessado que pode controlar um processo ou uma máquina, ser programado e reprogamado rapidamente quando necessário e ter memória para guardar o programa. O programa é inserido no controlador através de microcomputador, teclado numérico portátil ou programador dedicado. São relativamente baratos, fáceis de projetar e instalar. 26

27 Sistemas de Automação 3. Sistema de armazenagem e recuperação de dados: Em sistemas automáticos, um computador remoto controla empilhadeiras e prateleiras para receber, armazenar e recuperar itens de almoxarifado. O controle da relação é exato e os itens podem ser usados ou despachados de acordo com os dados recebidos. Ex.: os restaurantes da cadeia McDonald s têm uma dispensa automática para armazenar batatas fritas congeladas. 27

28 Sistemas de Automação 4. Robótica: Um robô é um dispositivo controlado a computador capaz de se movimentar em uma ou mais direções, fazendo uma sequência de operações. Uma máquina CNC pode ser considerada um robô, mas usualmente o uso do termo robô é restrito aos dispositivos que tenham movimentos parecidos com os dos humanos, principalmente os de braço e mão. As tarefas que os robôs fazem podem ser tarefas de usinagem, como furar, soldar, pegar e colocar, montar, inspecionar e pintar. Bastante usados em tarefas repetitivas e perigosas. 28

29 Sistemas de Automação 5. Sistema flexível de manufatura (FMS): A incorporação de máquinas CNC, robótica e computadores em uma linha de montagem automatizada resulta no que é chamado sistema de manufatura flexível. Ele é considerado flexível por causa das muitas mudanças que podem ser feitas com relativamente pouco investimento de tempo e dinheiro. 29

30 Categorias de Automação Categorias de automação para cada tipo de produção 30

31 Exemplos de Aplicações Para automatizar uma academia de ginástica: - Leitor ótico a laser para identificar o cliente; - O leitor ótico (sensor) envia as informações para o computador; - O cliente é identificado pelo software (programa); - Caso a matrícula esteja em ordem, a catraca é liberada pelo computador (acionamento); - É registrada a ocorrência no banco de dados. 31

32 Exemplos de Aplicações Outros exemplos: - Produtos de consumo Eletrodomésticos: DVD, televisores e microcomputadores Carros com sistemas de injeção microprocessados. - Indústria mecânica Robôs controlados por computador CAD/CAM, que integra o ambiente de projeto com manufatura CNC Controle numérico por computador - Bancos Caixas automáticas - Comunicações Chaveamento de chamadas / Comunicação via satélite / Telefonia celular Correios - Transportes Controle de tráfego de veículos / Sistemas de radar / Pilotos automáticos Sistemas de automáticos de segurança - Medicina Diagnóstico e exame 32

33 Atividade Complementar Assistir: - Ler: 33