Módulo 2/3: Automação nos Sistemas de Produção. Prof. André Pedro Fernandes Neto

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1 Módulo 2/3: Automação nos Sistemas de Produção Prof. André Pedro Fernandes Neto

2 Razões para Automatizar Alto custo de mão de obra Investimentos em máquinas que possam automatizar a produção com um custo mais baixo por unidade do produto Aumento da Produtividade Produção de maior quantidade de produtos por unidade de tempo Aumento da necessidade de MO no setor de serviços Aumento crescente na inclusão de serviços oferecidos juntamente com os bens físicos Segurança no trabalho Transferência do trabalhador para a função de supervisão

3 Razões para Automatizar Melhoria na qualidade do produto Redução de refugo e reprocesso Redução no tempo de manufatura A produção automatizada produz com consistência e conformidade necessária de acordo com as especificações de qualidade exigidas O alto custo da matéria prima obriga as empresas a terem um melhor aproveitamento da mesma A produção em taxas mais altas permite uma produção em um tempo menor Redução dos estoques em processo Não há necessidade de investimentos em estoques intermediários devido a grande velocidade de produção e menor retrabalho

4 Cuidados a serem tomados no processo de automação Elaboração de um plano mestre de automação Avaliação dos riscos de automatizar Departamento de Tecnologia da informação O plano deve indicar quais operações devem ser automatizadas, quando e em qual sequência e quais as mudanças sofridas pela automação na organização Observar qual o risco de obsolescência, perigo de cópia das tecnologias pelos concorrentes... Esclarecer informações sobre tecnologia, treinar e fornecer assistência técnica Acompanhar os projeto de automação Estabelecer tempo suficiente para instalar, equipar, depurar, programar e colocar a máquina na velocidade de produção

5 Estratégias de Automação 1. Especialização de operações: uso de equipamento de um fim especial, projetado para executar uma operação com maior eficiência possível Equipamentos especializados para a produção de produtos específicos...

6 Estratégias de Automação 2. Operações Combinadas: redução do número de máquinas de produção Em uma gráfica, como a automação por operação combinada pode acontecer

7 Estratégias de Automação 3. Operações silmultâneas: execução de operações combinadas em uma estação de trabalho ao mesmo tempo

8 Estratégias de Automação 4. Integração de Operações: unir várias estações de trabalho em um único mecanismo integrado

9 Estratégias de Automação 5. Aumento da Flexibilidade: maximização da utilização do equipamento para job shop e situações de médio volume Uma das principais características job shop é o baixo volume de produção, isto é, os tamanhos dos lotes de manufatura são pequenos e determinados conforme os pedidos dos clientes Devido ao grande número de tarefas realizados nestes tipos de sistemas, os equipamentos utilizados na produção, precisam ser flexíveis e de propósito geral para poder realizar as diversas operações necessárias e, assim atender os requerimentos dos clientes.

10 Estratégias de Automação 6. Manuseio, transporte e armazenamento: equipamentos para movimentação de materiais

11 Estratégias de Automação 7. Inspeções on line: inspeção incorporada ao processo produtivo, permitindo correções durante o processo

12 Estratégias de Automação 8. Controle de Processo: Utiliza-se uma grande quantidade de processo de controle para operar os processos individuais e os equipamentos associados

13 Estratégias de Automação 9. Controle de Operações: Estratégia voltada para o controle da planta industrial. Tenta administra e coordenar de maneira eficaz as operações realizadas

14 Estratégias de Automação 10. Manufatura Integrada por Computador: Controle das operações da planta em um nível mais elevado, onde há integração com as demais funções da empresa e com projeto de engenharia

15 ESTRATÉGIA Estratégias de Automação RESULTADO ESPERADO 1. Especialização de Operações Redução do tempo de operações 2. Operações Combinadas Redução do número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação 3. Operações Simultâneas Redução de tempo de operação, número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação 4. Integração de Operações Redução do número de máquinas, tempo de trabalho manual e tempo de não operação 5. Aumento de Flexibilidade Redução do tempo de produção, o trabalho em processo e a utilização 6. Melhoramento do manuseio de material e armazenamento Reduz o tempo de não operação, o tempo de produção e o trabalho em processo 7. Inspeção on line Redução de tempo de não operação, perdas e desperdício 8. Controle de processo e otimização Redução do tempo de operação, perdas e desperdício 9. Controle das operações de planta Redução do tempo de não operação, produção e utilização 10. Manufatura integrada por computador Redução do tempo de operação, tempo de projeto, utilização, tempo de planejamento da produção

16 Acessórios de Máquina Este tipo de dispositivo substitui o homem em atividades muito específicas; São, relativamente, baratos e reduzem o tempo de execução da operação. Mandril Pistola de Solda É um tipo de ferro de solda que aquece a ponteira quando apertamos um botão. Este ferro é indicado para soldas mais pesadas, ou seja, componentes grandes com terminais mais grossos Possui duas partes, os mordentes, que se deslocam aproximando-se uma da outra para segurar ou apertar peças e componentes a serem trabalhados. Morsa O mandril compreende um corpo que contém uma porca girável e uma pluralidade de mandíbulas deslizáveis, acionadas pela porca girável.

17 Máquinas de Controle Numérico São máquinas previamente programadas para executar um ciclo de operações de forma repetitiva. Possui um sistema de instruções e as converte em operações de máquina

18 Robôs Industriais Manipulador reprogramável, multifuncional para movimentar materiais, peças, ferramentas,..., por meio de movimentos programados variáveis para desempenhar variadas tarefas.

19 Veículos Guiados Automaticamente São veículos pequenos e autônomos que movem materiais de e para operações agregadoras de valor; São, usualmente, guiados por trilhas magnéticas no chão de fábrica e recebem instruções de um computador central

20 Inspeção Automatizada do Controle de Qualidade São máquinas integradas dentro de um processo de controle de qualidade; Podem ser utilizadas para Avaliar dimensões físicas de produtos e comparálas à padrões préestabelecidos;

21 Sistemas Automáticos de Identificação Estes sistemas se utilizam de código de barras, radiofrequência, reconhecimento ótico, etc, com o objetivo captar dados e associá-los a banco de dados

22 Máquinas Individuais x Integração de processos Linhas automatizadas de fluxo; Sistemas automatizados de montagem; Sistemas automatizados de armazenagem; Sistemas flexíveis de manufatura; Fabricação em grande quantidade de um determinados produtos industrial - Manufatura integrada por computador.

23 Linhas automatizadas de fluxo Inclui diversas máquinas automatizadas unidas às outras, de transferência e manipulação de peças; Utiliza alimentadoras automáticas de matéria-prima; Sistema comum na indústria automobilística

24 Sistemas Automatizados de Montagem Sistemas de máquinas ligadas por equipamentos de manipulação de materiais; Para que este tipo de sistema seja bem sucedido são necessárias modificações de projeto do produto, visando: 1. Reduzir a quantidade de montagem no produto; 2. Reduzir o número de fixadores, substituindo-se por encaixes; 3. Projetar componentes para que sejam automaticamente entregues e posicionados; 4. Projetar produtos para a montagem em camadas e inspeção vertical de peças; 5. Projetar peças de forma que elas se alinhem automaticamente;

25 Sistemas Automatizados de Armazenagem e Recuperação São sistemas construídos para receberem pedidos de materiais de qualquer parte de sua operação, coletá-los de um armazém e entregá-los às estações de trabalho; São compostos por três elementos-chave: Computadores e sistemas de comunicação Fazer pedidos, controlar o sistema de estoque e autorizar liberações Sistema de manipulação e entrega Movimentação e manipulação Sistema de armazenamento Localizar cada material de maneira precisa no armazém, etc.

26 E afinal, qual o ganho representado pela utilização destes tipos de equipamentos? Quando se deve optar por utilizar ou não cada um destes dispositivos? Pequise um artigo sobre os motivos e vantagem da Automação

27 Custos da Automação A análise dos custos de um projeto de automação fornece informações preciosas para a gerência através dos relatórios de ROI. Mas, num projeto novo, muitas vezes a automação é lembrada depois de tudo pronto e muitas das soluções ficam com sua aplicação aquém do esperado; é como se devessem ser feitos dois estudos de ROI: um dos ganhos que serão obtidos e outro dos ganhos que seriam possíveis se a solução de automação tivesse sido estudada em conjunto com o design inicial da planta.

28 Custo da Automação É preciso olhar o ciclo de vida todo da planta, não só o custo inicial. Algumas empresas estão começando a abrir os olhos para isso, mas não o suficiente. A maioria ainda não se apercebeu e apenas subiu um pouco a porcentagem da participação da automação no montante total do investimento.

29 Custo da Automação Qualquer solução é julgada pelo preço inicial; raramente alguém olha o custo total. Na hora da concorrência o que vale é o custo inicial. A evolução tecnológica tem reduzido significativamente o custo da automação. O volume de investimento e retorno varia em cada tipo de indústria. Uma automação de 10 mil pontos (um ponto equivale a uma função dentro do processo de produção) custava US$ 1 milhão no início dos anos 90, hoje está por US$ 200 mil e pode cair mais. De maneira geral, as indústrias procuram, em primeiro lugar, melhor controle do seu processo produtivo e, depois, ganhos de escala. A indústria de papel e celulose, por exemplo, que é bastante automatizada, investe muito para ganhar apenas 1% a 2% de escala.

30 Objetivos e Meios na Automação O objetivo da automação é o aumento da competitividade (em termos de custos, qualidade, disponibilidade e inovação), os meios são, eventualmente automatizar, informatizar, robotizar, equipar, racionalizar, organizar, etc. O comportamento natural de um especialista (p. ex. em automação industrial) é o de considerar a sua técnica com sendo objetivo principal, quando na realidade ela é um meio ao serviço do objetivo.

31 Ferramentas para Análise de Projetos Os sistemas automatizados não estão livres da aleatoriedade. Em suma tanto as ferramentas do nível 0 como o nível 1 não levam em conta o caráter dinâmico e aleatório dos sistemas automatizados, podendo-se gerar resultados completamente fora da realidade. de Automação

32 Simulação em Projetos de Automação Em suma, as principais vantagens de se utilizar a simulação em projetos de sistemas automatizados de manufatura são: 1. Procurar obter a melhor configuração do sistema sem interferência com sistema real; 2. Minimizar os custos de Investimentos em Equipamentos de Automação; 3. A simulação irá mostrar realmente como o sistema real iria operar e não como achamos que ele opera; 4. A simulação irá funcionar como ferramenta de comunicação e promoverá um melhor entendimento sobre o sistema em análise; 5. As lógicas de controle podem ser testadas sem presença do sistema real (planta) no caso da emulação. a Emulação é o casamento de duas disciplinas: Simulação e Projeto do Sistema de Controle.

33 Escolha uma empresa e Identifique e caracterize o tipo de processo produtivo, avaliando como deve ser o nível de automação no mesmo; 2. Identifique e caracterize a estratégia de automação empregada pela empresa e relacione a mesma com dispositivos, máquinas e tecnologias utilizados no processo de automação da empresa estudada; 3. Caracterize como a automação facilita a integração dentro do processo produtivo estudado; 4. Identifique que tipos de elementos de automação existem no sistema e qual a função deles; 5. Exemplifique a automação de campo, de técnica e de gestão na empresa analisada; 6. Defina o tipo de automação presente na empresa e explique o porquê; 7. Trazer o contexto da automação na empresa. Trabalho em dupla para ser entregue em forma de relatório para o dia 13 de abril de 2010; O trabalho vale 30% da nota da primeira avaliação. Os demais 70% da composição da nota será uma avaliação escrita no dia 20 de abril