UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU TIAGO LUCAS PEREIRA VIEIRA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU TIAGO LUCAS PEREIRA VIEIRA CIM MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Ouro Preto, 2013

TIAGO LUCAS PEREIRA VIEIRA CIM MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro de Controle e Automação. Orientador: Profª Drª Karla Boaventura Pimenta Palmieri Ouro Preto Escola de Minas UFOP Setembro/2013

V658c Vieira, Tiago Lucas Pereira. CIM manufatura integrada por computador. [manuscrito] / Tiago Lucas Pereira Viera. 2013. 44f. : il., color. Orientador: Prof. Dr. Karla Boaventura Pimenta Palmieri.. Monografia (Graduação) Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Colegiado do Curso de Engenharia de Controle e Automação. Área de concentração: Engenharia de Controle e Automação. 1.Automação industrial. 2. Banco de dados. 3. Produtos Fonte de catalogação: industrializados. bibem@sisbin.ufop.br 4. Sistemas integrados. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título. CDU: 681.5

AGRADECIMENTOS Aos meus pais pela dedicação e confiança ao longo desses anos. Meus heróis! A toda minha família que me apoiou nos momentos mais difíceis. A Universidade Federal de Ouro Preto pelo ensino público de qualidade. A professora Karla Boaventura Pimenta Palmieri e aos mestres da Escola de Minas de Ouro Preto pelos ensinamentos. A república Federal Vira Saia pela formação pessoal e irmandade conquistada.

O sábio não é o homem que fornece as verdadeiras respostas, é o que formula as verdadeiras perguntas. Claude Lévi-Strauss

RESUMO A evolução da produção tem se apoiado em novas tecnologias, na automação e nos sistemas de informação. Aliando-se essas ferramentas, elas podem ajudar no desenvolvimento de novos produtos, no aumento da qualidade e produtividade, na diminuição dos custos e nos prazos de entrega, resultando em um melhor desempenho operacional das organizações. Esse é objetivo do CIM (Computer Integrated Manufacturing), integrar, por meio de ferramentas computacionais, todos os setores industriais. Devido à evolução dos sistemas de automação, tornou-se possível conectar todas as linhas de produção por meio de controladores lógicos digitais, sistemas de aquisição de dados e redes industriais. Neste trabalho são conceituados todos os subsistemas que compõe a Manufatura Integrada por Computador, de forma que sejam analisados todos os benefícios e empecilhos de implantação. Considerado como uma filosofia de gerenciamento, a aplicação do CIM é gradual, buscando reduzir os custos operacionais de uma planta e permitindo um melhor desempenho dos padrões produtivos. Palavras-chave: CAx, CIM, banco de dados, gerenciamento de ativos, sistemas flexíveis de manufatura.

ABSTRACT The evolution of production has been supported by new technologies, automation and information systems. Combining these tools, they can help in the developing of new products, increasing quality and productivity, reducing costs and deadline, resulting in a better organization s operational performance. This is the goal of CIM (Computer Integrated Manufacturing), to integrate, through computational tools, all industrial sectors. Due the evolution of automation systems, it became possible to connect all production lines using digital logic controllers, data acquisition systems and industrial networks. In this article all the sub-systems that define the Computer Integrated Manufacturing are conceptualized, in order to analyze all the benefits and drawbacks of its implementation. Considered as a management philosophy, the deployment of CIM is gradual, seeking the reduction of the plant s operational costs and allowing a better productive performance. Key Words: CAx, CIM, database, asset management, flexible manufacturing systems.

LISTA DE ABREVIATURAS AGV CAD CAE CAL CAM CAPP CAQ CASA CAx CEP CIM CLP CNC DAS DCS DNC ERP FMC FMS ICAM JIT MEF MRP MRPII PCP RH SME TG WAN Automated Guided Vehicle Computer-Aided Design Computer-Aided Engineering Computer-Aided Logistics Computer-Aided Manufacturing Computer-Aided Process Planning Computer Aided Quality Automation Systems Association Computer-Aided anything Controle Estatístico de Processo Computer Integrated Manufacturing Controlador Lógico Programável Computerized Numerical Control Data Acquisition System Distributed Control System Distributed Numerical Control Enterprise Resources Planning Flexible Manufacturing Cell Flexible Manufacturing System Integrated Computer Aided Manufacturing Just-In-Time Método dos Elementos Finitos Material Requirement Planning Manufacturing Resources Planning Planejamento e Controle de Produção Recursos Humanos Society of Manufacturing Engineers Tecnologia de Grupo Wide area network

LISTA DE FIGURAS Figura 1.1: Modelo do Sistema CIM... 2 Figura 2. 1: Modelo Organizacional proposto por Eugene Merchant.... 9 Figura 2. 2: Modelo Organizacional ICAM... 10 Figura 2. 3: Modelo Organizacional CASA-SME.... 11 Figura 2. 4: O Modelo em Y proposto pelo Prof. A. W. Scheer... 12 Figura 3. 1: Visualização da deformação do casco de um navio obtida por elementos finitos no CAE... 16 Figura 3. 2: Exemplo de analise de tensão em uma peça por sistema CAE.... 17 Figura 3. 3: Modelo tridimensional realizado por ferramenta CAD.... 19 Figura 3. 4: Modelo tridimensional realizado por ferramenta CAD.... 19 Figura 3. 5: Melhorias acumuladas pela adoção da Tecnologia de Grupo.... 23 Figura 3. 6: Modelos típicos de Sistema de Transporte.... 26 Figura 3. 7: Hierarquia do CIM e suas tecnologias correntes.... 27 Figura 3.8: Representação típica da estrutura de redes de computador usadas na indústria... 33

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO... 1 1.1. Objetivo... 2 1.2. Justificativa... 3 1.3. Metodologia... 3 1.4. Estrutura do trabalho... 4 2. MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR... 5 2.1. Histórico... 5 2.2. Evolução do CIM... 6 2.2.1. Eugene Merchant International Institute for Production Engineering (1975)... 8 2.2.2. The U.S. Air Force s Integrated Computer Aided Manufacturing - ICAM (1976)... 9 2.2.3. CASA-SME... 10 2.2.4. Modelo Y de Scheer (1991)... 12 3. ELEMENTOS QUE COMPÕE O CIM... 15 3.1. Ferramentas computacionais... 15 3.1.1. Engenharia Auxiliada por Computador - (Computer Aided Engineering) - CAE... 15 3.1.2. Projeto Auxiliado por Computador - (Computer Aided Design) - CAD... 17 3.1.3. Planejamento do Processo Auxiliado por Computador - (Computer Aided Process Planning) - CAPP... 19 3.1.4. Manufatura Auxiliada por Computador - (Computer Aided Manufacturing) - CAM... 21 3.1.5. Qualidade Auxiliada por Computador - (Computer Aided Quality) - CAQ... 22 3.1.6. Tecnologia de Grupo - TG... 22 3.2. Transporte como elemento de integração... 24 3.3. Gestão hierarquizada... 27 3.4. Comunicação... 32 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS... 35 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 37

1 - INTRODUÇÃO A necessidade de inovação se tornou essencial no mercado, hoje, cada vez mais competitivo. A busca constante pelo aumento de produtividade e qualidade dos produtos reduzindo seu custo de produção é um fator presente em todas as empresas. Buscando elevar o nível de eficiência na produção, surgiu o conceito de Manufatura Integrada por Computador CIM (Computer Integrated Manufacturing). Considerada como uma filosofia de gerenciamento o CIM tem como objetivo a integração e otimização de todos os setores de produção através de sistemas de informação, computação, controle de produção e automação. Segundo Vieira (1996), o CIM pode ser definido como a integração de todas as atividades envolvidas na manufatura, tais como compras, vendas, projetos, planejamento, administração, finanças, marketing e produção. Essa integração ocorre por meio de uma rede de comunicação e de um software de gerenciamento com o objetivo de melhorar a eficiência organizacional, pessoal e produtiva. A Manufatura Integrada por Computador é responsável pela administração da execução, supervisão e controle das atividades nos diversos setores da empresa, possibilitando o interfaceamento desses setores de maneira que eles possam estar perfeitamente integrados. Neste trabalho procura-se introduzir, ordenar e resumir os diversos conceitos associados à manufatura atual, pela forma que é empregada do chão de fábrica até o nível gerencial. Essa integração se torna possível através de diversas ferramentas computacionais que são utilizadas em conjunto por meio de uma constante troca de informação. Uma peça fundamental para a implantação e sucesso do sistema CIM é o banco de dados. Um recurso que possibilita uma tomada de decisões mais rápida. Uma vez que, uma mudança no processo já seja conhecida, caso essa seja solicitada novamente, todas as informações necessárias estão à disposição dos operadores para as devidas atitudes à 1

serem tomadas. Isso possibilita uma maior flexibilidade no processo produção, que é outro benefício proporcionado pela implantação da Manufatura Integrada por Computador. A arquitetura CIM é complexa. Sua implantação nas empresas só é possível após todo um planejamento de produção. É necessário todo um estudo prévio antes de adotar essas ferramentas. Esse texto busca esclarecer as medidas tecnológicas do sistema. A figura 1 representa esquematicamente o conceito da Manufatura Integrada por Computador. Figura 1.1: Modelo do sistema CIM, Fonte: VIEIRA, 1996. 1.1 OBJETIVO Estudar a arquitetura típica dos sistemas CIM e como sua aplicação em ambiente industrial pode beneficiar uma linha de produção. Explorar as ferramentas computacionais utilizadas em diferentes níveis organizacionais de uma empresa e analisar suas prioridades de implantação. Analisar os conceitos e aplicações de todos os elementos que copões a Manufatura Integrada por Computador detalhando seus benefícios e dificuldades de implantação. 2

1.2 JUSTIFICATIVA A competitividade do mercado exige uma evolução do setor produtivo. As exigências crescentes dos clientes, o aumento do nível de desempenhos dos concorrentes e as frequentes novidades impostas pela tecnologia criam a necessidade de atualização e agilidade nos processos de produção. A busca pelo aumento de produtividade com menores gastos em menor tempo são os princípios para o sucesso da produção. O CIM faz uso das ferramentas necessárias para que isso ocorra. Demonstrar que a automação não é só mais um sistema de operação como também parte integrante do nível gestão industrial. 1.3 METODOLOGIA Para o desenvolvimento do trabalho será pesquisadas as mais importantes e comumente encontradas ferramentas computacionais e subsistemas que compõe o CIM nos processos produtivos. Foi utilizada a pesquisa bibliográfica como metodologia baseada em material composto por livros, artigos, dissertações, revistas e pesquisas eletrônicas (disponibilizado pela Internet). 3

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO No capítulo 1 é feita uma introdução sobre o assunto abordado durante o trabalho, assim como o objetivo, a metodologia adotada e a justificativa para tal estudo. No capítulo 2 tem-se um breve histórico da manufatura e sistemas de produção. A evolução do CIM é tratada de forma cronológica, de acordo com os avanços tecnológicos a filosofia da Manufatura Integrada por Computador se tornava mais acessível. No capítulo 3 faz-se uma abordagem aprofundada sobre o sistema CIM e os elementos que o compõe. São definidas e detalhadas as ferramentas computacionais que fazem parte dessa arquitetura. Serão abordados também os recursos que possibilitam a integração de todo o sistema de produção. No capítulo 4 são mostradas as considerações finais a respeito do trabalho e posteriormente as referências bibliográficas. 4

2 MANUFATURA INTEGRADA POR COMPUTADOR 2.1 HISTÓRICO A transição da era da agricultura para a era industrial foi acompanhada de profundas transformações no mundo comercial. No início do século XX o pensamento científico expandiu por todos os processos produtivos. Tornou-se necessário criar um plano de produção. A necessidade de se organizar foi o fator que revolucionou o mundo industrial. Surgiram inúmeras estratégicas de produção, algumas foram seguidas e outras melhoradas. A ideia de produção em massa revolucionou o pensamento na forma de produção. De acordo com Martins (1993), a era da produção em massa pode ser divida em três fases: a primeira se dá com o surgimento da indústria têxtil britânica por meio da mecanização dos teares; a segunda fase reflete o surgimento da administração científica difundida por Taylor e sua aplicação por Henry Ford na criação das linhas de montagem. Por fim, a consolidação por meio da criação das grandes corporações, com Alfred Sloan na General Motors, criando divisões descentralizadas e gerenciadas por índices de controle emitidos por meio de relatórios. Esse novo modelo de produção, em largas escalas, trouxe outras necessidades e descobertas para o mundo industrial. Veio a necessidade de investir em tecnologia, mudar a linha de produção, antigamente manual, restrita, para uma produção mecanizada, mais dinâmica e com maiores potenciais. A produção em grandes escalas derivou em uma série de decisões organizacionais, tais como maior especialização das linhas e das atividades de suporte, estoques e qualidade. E que, na verdade, a introdução de tais aperfeiçoamentos não estaria necessariamente ligada a plantas maiores. A ampliação de uma linha produção requer um gasto inicial muito alto. A busca pela redução de custos e implantação da qualidade durante a produção gerou a idéia de fábricas automatizadas. 5

Tornou-se necessário utilizar toda tecnologia disponível para permanecer no mercado competitivo. Criaram o CIM (Computer Integrated Manufacturing). O seu objetivo; Padronizar a forma de produção, aumentar o fluxo de trocas de informação entre os setores, aumentar a qualidade, controlar estoque, ou seja, integrar todos os níveis operacionais da empresa e mantê-los conectados durante toda produção. 2.2 EVOLUÇÃO DO CIM O CIM pode ser descrito como sendo uma filosofia gerencial. Segundo Agostinho (2007), é um agrupamento de todas as técnicas, os hardwares, os componentes, as estruturas de dados, a programação, equipamentos, e se estende até o nível gerencial com o objetivo de integrar toda uma linha de produção. A Manufatura Integrada por computador, na maior parte das empresas, continua sendo mais um conceito do que uma técnica comprovada. Hoje, ainda limitados pelo nível tecnológico, se torna quase impossível manter uma integração completa de toda uma linha de produção. Existem inúmeras variáveis que precisam de tempo para ser calculadas, tratadas e respondidas. Cabe lembrar que para criar um sistema de produção integrado muitas teorias de planejamento e controle de produção são levadas em considerações. O estudo de produtividade e competitividade é muito mais complexo e essencial para inicio de qualquer tipo de atividade industrial. As estratégias de manufatura têm que, forçosamente levar estes aspectos em consideração. No inicio da industrialização, nas décadas de 30 e 40, o nível de organização era relativamente simples. As empresas estavam iniciando o processo de formação de grandes corporações, após a sedimentação dos conceitos gerenciais de Taylor, Fayol, Ford entre outros (PALMIERI, 2006). A passagem da informação era feita na forma escrita, de departamento a departamento. Os cargos (Jobs) foram amplamente difundidos, e os recursos de especialização 6

cresceram, de forma a suportar através de sistemas essencialmente burocráticos a organização necessária. Esta época foi caracterizada pela produção em massa, grandes organizações, uso de mão de obra intensiva, operações repetidas e contínuas. Até o fim da década de 50 todas as atividades do sistema de manufatura eram feitas essencialmente com algum dispositivo ou aparelho de origem mecânica, máquinas operatrizes, esteiras rolantes, limitadores de curso, pastas, pranchetas, réguas, esquadros, calculadoras mecânicas, tabelas, dentre outros equipamentos desprovidos de tecnologia digital. Durante os anos 60, 70 e 80, com o aparecimento dos computadores de grande porte, caracterizou-se a época do processamento de dados, o foco, nesse caso, era automatizar o fluxo de informações (dados) transformado ou arquivado manualmente. Cada departamento da organização necessitava de um computador (ou terminais) para suportar suas atividades; finanças com contabilidade, controladoria, chão de fábrica com controle de inventários, programação da produção, engenharia com apoio computacional para projeto e desenho. Essas funções deveriam ser transplantadas para um conjunto hardware-software, sempre, porém com os softwares escritos manualmente. Naturalmente, esta automação de atividades, espalhadas em departamentos diferentes, de maneira aleatória, procurava a automação aleatória das atividades e sub-atividades do Sistema de Manufatura. De acordo com as tendências alguns pesquisadores já anteviam o que geralmente designam como Manufatura Integrada por Computador. Porém, devido às limitações tecnológicas da época foram inúmeros os problemas que surgiram antes de atingir o CIM atual. Foram automatizadas via computador operações tal como eram feitas manualmente; ou seja, havia-se automatizado as contradições, confusões e inconsistências das atividades existentes. Nas áreas de chão-de-fábrica, muitos aplicativos de Planejamento de Controle de Produção (PCP) não tinham desempenho adequado devido à falta de 7

ligação com atividades e dados importantes. Dentre esses problemas deve-se lembrar da falta de flexibilidade dos computadores (hardwares) e dos programas (softwares). Diante dos problemas apontados, iniciou-se na década de 70 a apresentação de modelos funcionais que pudessem representar as principais atividades de manufatura, com suas respectivas integrações, utilizando-se a tecnologia da informação como recursos de automação. Várias definições sobre Manufatura Integrada por Computador foram apresentadas. 2.2.1 EUGENE MERCHANT INTERNATIONAL INSTITUTE FOR PRODUCTION ENGINEERING (1975) Durante a década de 70 e 80, foi o principal cientista no setor de Pesquisa de Manufatura, Merchant começou a estudar a forma de trazer o poder dos computadores para suportarem os problemas de fabricação. Analisando uma linha de produção ele percebeu que os produtos gastavam muito mais tempo esperando ou sendo transportados do que realmente passando por algum processo de usinagem. Ele visualizou o Sistema de Manufatura Integrada por Computador muito antes que os outros acreditassem que esse poder poderia ser prático (GROOVER, 2001). Baseou-se na ideia de sistemas computacionais na automação de Sistema de Manufatura completo. Um sistema que se inicia com o modelamento geométrico e projeto de produto, e envolve todos os estágios da atividade industrial. A figura 2.1 ilustra a divisão e as ligações entre as atividades proposta por Eugene Merchant. Esse modelo possibilita uma avalição mais específica de cada processo. Pode-se apontar os erros específicos em cada etapa e corrigi-los conforme a demanda, levando-se em consideração os custos e as capacidades disponíveis. 8

Figura 2.1: Modelo Organizacional proposto por Eugene Merchant Fonte: PALMIERI, 2006. 2.2.2 THE U.S. AIR FORCE S INTEGRATED COMPUTER AIDED MANUFACTURING ICAM (1976) O programa ICAM foi visionário em mostrar que uma nova abordagem seria necessária para alcançar a integração em empresas de manufatura. Mudou o foco da produção de uma série de operações sequenciais para processamentos paralelos. Nesta nova concepção, observa-se a integração da arquitetura do chão-de-fábrica, por base de dados, que deve centralizar todo o esforço de integração. Os dados deveriam ser comuns e partilhados entre as diversas funções e atividades, como pode ser observado na figura 2.2 (PALMIERI, 2006). 9

Figura 2. 2: Modelo organizacional ICAM Fonte: PALMIERI, 2006. 2.2.3 CASA-SME O modelo proposto pela Automation Systems Association (CASA), da Society of Manufacturing Engineers (SME); CASA-SME; evoluiu na visão de automação da Engenharia e Chão-de-Fábrica, incluindo atividades de toda a organização. Esse modelo inclui não somente as atividades citadas, mas também outras atividades como: marketing, suprimentos, finanças, planejamento estratégico, gerenciamento de RH e gerência geral (REHG, 1994). A estrutura base é dividida em 5 setores: Gerenciamento Geral do Negócio: Marketing, finanças, gerenciamento de RH, planejamento estratégico; Planejamento e Controle de Manufatura: Chão-de-fábrica, suprimento de matérias, programação, planejamento de qualidade e facilidades; Definição de Processos e Produtos: Projeto do produto, simulação e análise, documentação; Automação da Fábrica: Manuseio de matérias, montagem, inspeção e testes, processamento de materiais; 10

Gerenciamento de Informações e Dados: Base de dados comuns, trânsito de informações, ferramenta de informação. Figura 2. 3: Modelo Organizacional CASA-SME, Fonte: PALMIERI, 2006. Essa departamentalização, ilustrada pela figura 2.3, mudou o pensamento científico da produção. Eram vários setores buscando trabalhar em conjunto com alto fluxo de informação. A ideia da filosofia CIM estava implantada. 11

2.2.4 MODELO Y DE SCHEER - 1991 O Modelo em Y proposto pelo Prof. A. W. Scheer, da Universidade de Saarbrucken, na Alemanha, descreve o conceito moderno do CIM. Um conceito funcional, onde a integração global da manufatura precisa ser entendida como um objetivo. Figura 2. 4: O Modelo em Y proposto pelo Prof. A. W. Scheer, Fonte: SCHEER, 1993. 12

O modelo Y representa a integração de todos os sistemas de produção, de forma que, do lado esquerdo estão as atividades de planejamento e controle de produção e do lado direito as atividades técnicas do processo. Os dois segmentos superiores apresentam o nível de planejamento e a parte inferior as atividades de implementação dos programas. O topo é representado pela parte gerencial e de finanças, responsável pelas tomada de decisões e recursos. O centro do modelo Y se resume na arquitetura CIM, composta por um banco de dados integrando todos os sistemas produção através de um sistema único de informação. As atividades componentes do sistema obedecem a uma sequência e a uma articulação interna que Pereira e Erdmann (1995) assim apresentam: O sistema de produção inicia pela elaboração do projeto (especificação de materiais, dimensões, análises, etc.) mediante o auxílio de sistemas CAE e CAD; Geração de lista de materiais e respectivos custos; A partir do projeto do produto e de forma interativa com esse, passa-se à definição do processo (operações necessárias, sequências possíveis, máquinas necessárias) através do CAPP, gerando os roteiros de produção; O CAM, com as informações armazenadas no banco de dados pelo projeto do produto e do processo, gera os programas para as máquinas CNC/Robôs para serem utilizados no momento oportuno; O PCP, com o produto já projetado, recebe os pedidos, fixa o preço com base no banco de dados e estima o prazo de entrega (mediante consulta ao módulo de capacidade); Gera-se um plano de fabricação (tipos de produto, respectivas quantidades e prazos), considerando os estoques existentes; Emissão de ordens de fabricação, montagem e compras e respectiva inserção no módulo de planejamento de capacidade; Ajuste de capacidade e sequenciamento para determinação da data de entrega do produto; Envio da programação à produção para processamento, segundo o estabelecido anteriormente, com a utilização do CAM e suas diversas possibilidades; Execução dos controles mediante coleta de dados da produção e realimentação das etapas anteriores. 13

Todas as atividades seguem uma linha lógica de ligações. Essa integração das atividades será compreendida mais claramente no próximo capitulo, uma vez que será abordado um conceito mais aprofundado dos subsistemas da Manufatura Integrada por Computador. 14

3 ELEMENTOS QUE COMPÕE O CIM 3.1 FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS 3.1.1 ENGENHARIA AUXILIADA POR COMPUTADOR - (COMPUTER AIDED ENGINEERING) - CAE Uma vez definido o produto que será produzido torna-se necessário um estudo mais detalhado do material que está em questão. Engenharia Auxiliada por Computador CAE é baseada na construção e teste de protótipos virtuais através de alguns softwares, onde é possível a simulação de resistência dos materiais por meio da variação de temperatura e força, minimizando os custos e o tempo de projeto, ao passo que se aprimora a qualidade do produto (PEREIRA ; ERDMANN, 1998). Esse estudo prévio é de suma importância para o projeto do produto que será produzido. São depois dos testes de resistências e durabilidade que se pode definir os parâmetros do produto final. O tamanho da peça, as propriedades específicas do material e sua geometria são simuladas em situações reais de uso. Após os teste computacionais é possível ver o comportamento da peça e definir se precisa ou não modificar alguma variável ou propriedade do material. De acordo com Costa (1995), o CAE auxilia na determinação de especificações tecnológicas do produto, tais como sua resistividade, dimensões e análise de tensões, proporcionando um considerável ganho de tempo no desenvolvimento dos produtos e levando à vantagem competitiva decorrente do lançamento de produtos mais rapidamente. O CAE é um importante apoio ao CAD, uma ferramenta muito útil que será a próxima ferramenta estudada nesse trabalho, pois evita sobrecargas com protótipos e testes, que passam a ser simulados computacionalmente. Esses dois sistemas trabalham em 15

conjunto. É necessário que haja troca de informações constantes entre os profissionais que desenvolvem e projetam o produto. Geralmente, a construção do modelo no CAE é feita através do modelo construído no CAD. É por isso que vários softwares CAE possuem agregados um CAD mais simplificado para evitar transferências de um software para outro. Afora esse aspecto, o CAE não influencia diretamente no contexto da manufatura. Entre os tipos de CAE existe o mais comumente utilizado é CAE baseado nos Métodos de Elementos Finitos (MEF) que permite simular diversos fenômenos físicos em engenharia tais como deformação de estruturas mecânicas sujeitas a um determinado carregamento, distribuição de temperaturas em um motor, campo acústico gerado no interior de um ambiente, escoamento de ar ao redor das asas de um avião, etc. (SILVA, 2001). As figuras 3.1 e 3.2 são exemplos de projetos utilizados pelas ferramentas CAE para simular situações em que os materiais estariam submetidos às atividades cotidianas. Podem ser simuladas também situações extremas para definir pontos máximos de resistência, deformação do material, entre outras propriedades do produto em teste. Figura 3.1: Visualização da deformação do casco de um navio obtida por elementos finitos no CAE Fonte: SCIARRA, 2007. 16

Figura 3.2: Exemplo de analise te tensão em uma peça por sistema CAE. Fonte: MIONI, 2012. 3.1.2 PROJETO AUXILIADO POR COMPUTADOR - (COMPUTER AIDED DESIGN) - CAD O CAD pode ser definido como qualquer atividade de projeto que envolva efetivamente o uso de computadores para criar, modificar ou documentar um projeto. Relacionado com a parte física do produto, o uso de softwares para a criação e detalhamento está diretamente relacionado com a sua produção. É necessário que projeto do produto tenha todas as informações necessárias, tais como: modelagem geométrica e uma documentação a fim de desenvolver uma descrição matemática da geometria do projeto e preparar rapidamente desenhos de alta precisão (MOREIRA, 1993). É de extrema importância o conhecimento dessas funções para os processos posteriores de produção. São essas variáveis que irão definir a forma do produto trabalhado. Uma vez que o modelo 3D esteja concluído, o calculo estrutural do produto se torna teoricamente fácil. É necessário ter o conhecimento de tensões, escoamento, temperatura, volume e propriedades físicas da matéria para a produção de qualquer componente da peça. Outro aspecto relevante no sistema CAD é o banco de dados. Devido ao grande número de variáveis relacionadas ao dimensionamento do produto, é providencial, que todos os 17

detalhes sejam armazenados em um banco de dados para que os outros departamentos ou fornecedores possam acessa-los para seu próprio uso (BLACK, 1998). Com o auxilio do computador, os sistemas CAD possibilitam criar e modificar desenhos de produtos. Permitem adicionar formas tais como pontos, arcos, linhas, círculos e textos, para representação do produto na tela do computador. Essas formas podem ser copiadas, transferidas de lugar, giradas, aumentadas ou alongadas. Usualmente, o sistema pode utilizar o zoom para ampliar e reduzir, revelando diferentes níveis de detalhes no desenho. Esses projetos podem ser armazenados na memória do sistema e utilizados posteriormente, dando a liberdade de construir uma biblioteca de desenhos padronizados de peças e componentes (MOREIRA, 1993). Segundo Lepikson (2008), o uso do CAD se justifica pelas seguintes razões principais: Aumento da produtividade do projetista, conseguido pelo apoio oferecido, no caso da aplicação em mecânica, à concepção do produto e seus componentes e pela redução do tempo para sintetizar, analisar, detalhar e documentar o projeto; Aumento da qualidade do projeto, dadas às ferramentas de análise disponíveis e pela opção de analisar várias alternativas de forma prática e efetiva; Melhoria da documentação de projeto, pela possibilidade de padronizar procedimentos, macros de projeto e intercâmbio de informações; Criação das bases de dados de projeto e manufatura, pela organização de estruturas de arquivos, especificações e listas de materiais, dados de processo e outros mais. As figuras 3.3 e 3.4 são exemplos de projetos criados pelo CAD para determinar as dimensões específicas de cada peça do projeto. Essas definições serão essenciais para determinar as programações posteriores na produção. 18