4.3 – Métodos de Estruturação do Comando dos SAP Neste sub-capítulo são apresentados dois métodos de estruturação do comando dos SAP; um para sistemas mais rígidos e pouco flexíveis (GEMMA) e outro para sistemas mais complexos e mais flexíveis (Multi-Agentes). Este último é actualmente objecto de estudos aprofundados e está ainda em fase de desenvolvimento a sua implementação nos SAP. Há, no entanto, outros métodos, que não são aqui referidos, como por exemplo estruturar o modelo de comando em função da estrutura da parte operativa. 4.3.1 – GEMMA [40] O GEMMA (Guide d`Étude des Modes de Marches et d`Arrêts) – desenvolvido em França, numa perspectiva de complemento ao Grafcet - é um método que permite definir os modos/estados de funcionamento e paragem de um SAP . É constituído por uma grelha, que é analisada progressivamente, aquando da concepção do sistema e permite uma descrição conjunta da parte operativa e da parte comando. Começa-se por definir os modos ou estados de funcionamento ou paragem do sistema, usando critérios perfeitamente definidos, independentes do tipo de sistema estudado e da tecnologia de comando. O GEMMA permite, assim, uma descrição do comportamento do conjunto (PO+PC). Em termos industriais - na maior parte dos casos das empresas que projectam e realizam equipamentos – aquando da concepção e realização de um SAP os modos de funcionamento ou estados ou paragem do sistema ou não existem ou não são devidamente especificados. Após a concepção do sistema, os custos de algumas modificações levam à evidente necessidade de uma sistematização de procedimentos. O projectista necessita de uma aproximação guiada e sistematizada, do tipo “checklist”, para prever todas as consequências, quer para a parte operativa, quer para a parte comando do sistema. A implementação do GEMMA é sempre feita por uma posterior elaboração de um ou vários Grafcets - nos casos em que essa transformação for possível, pois há estados que correspondem, por exemplo, a uma determinada acção do operador ou várias combinações de tarefas - que descrevam os modos/estados de marcha e paragem que se
pretende implementar. Essa transposição para diversos Grafcets pode ser feita “Verticalmente” ou “Horizontalmente” [40]. 4.3.1.1 – Conceitos de base
Conceito nº 1: - Os modos de marcha são vistos por uma parte de comando em ordem de marcha. Todos os sistemas podem ser decompostos em duas partes: Parte Operativa(PO) e Parte Comando(PC). Os modos de marcha e paragem referem-se ao sistema (parte operativa + parte comando), mas são vistos pela parte comando. Por consequência, isso implica que a parte comando está preparada para ordem de marcha, com todos os seus componentes convenientemente alimentados, mesmo se a parte operativa se encontra sem energia, ou - por defeito - se encontra parada. Assim, a grelha GEMMA é constituída por duas zonas distintas: -
Uma zona correspondente aos estados da parte comando; Não figura na Grelha.
-
Uma zona que permite descrever o que se passa quando a parte comando funciona normalmente; Ocupa quase a totalidade da Grelha. A colocação da parte comando com energia e a existência de um estado inicial
permitem definir a fronteira entre ambas. (figura seguinte) Podemos ter a parte operativa com ou sem energia.
Figura 4.24) Fronteira entre as duas zonas da parte comando.
Conceito nº2: - O critério “Produção”. Um SAP é concebido, fundamentalmente, para produzir um certo valor acrescentado. É a razão principal da construção do sistema. Esta produção de valor acrescentado pode ser variada: modificação dos produtos, controlo, manutenção, ... Então diz-se que um sistema está “em produção” se o valor acrescentado para o qual o sistema foi concebido é obtido. Caso contrário, diz-se que o sistema está “fora de produção”. (figura 4.25)
Figura 4.25) Critério “Produção”.
Conceito nº 3: - Os três grandes agrupamentos de modos de marcha e paragem. Agrupamentos F, A e D. -
Agrupamento F: Agrupam-se, aqui, todos os modos ou estados indispensáveis à obtenção de valor acrescentado, ou, por outras palavras, todos aqueles sem os quais não é possível obter o valor acrescentado para o qual o equipamento foi construído. Estes modos são agrupados na grelha na zona F. ( Procedimentos de funcionamento). Note-se que pode não ser possível produzir em todos os modos deste agrupamento, pois existem rotinas de preparação da máquina, rotinas de testes ... Estes modos não deixam, por isso, de ser importantes.
-
Agrupamento A: Raramente uma máquina automática funciona 24 horas sobre 24 horas. Torna-se, pois necessário parar, de tempos a tempos, por razões exteriores ao próprio sistema, simplesmente porque acabou o turno de trabalho, ou por falta de aprovisionamento ou por outra razão exterior. Neste agrupamento estão todos os modos que conduzem ou traduzem um estado de paragem do sistema, por razões exteriores. Zona A da grelha. (Procedimentos de paragem).
-
Agrupamento D: É pouco comum que um sistema funcione sem incidentes durante toda a sua vida. É indispensável a previsão de avarias. Neste agrupamento incluemse todos os modos que conduzem ou traduzem uma paragem do sistema por razões
interiores do sistema; por outras palavras, em caso de falha da parte operativa. Estes modos são agrupados na zona D da grelha do GEMMA. (Procedimentos de
falha) Figura 4.26) Grelha do GEMMA dividida nas três zonas características. 4.3.1.2 – Rectângulos-Estados
Sobre a grelha do GEMMA, cada modo de funcionamento ou de paragem pode ser descrito por um dos rectângulos-estados, previstos para esse fim. O posicionamento de cada rectângulo-estado na grelha define: -
O seu aparecimento num dos três agrupamentos: Funcionamento, Paragem ou Falha.
-
O facto de estar “em produção” ou “fora de produção”.
Cada rectângulo-estado implica uma designação de marcha ou de paragem, utilizando um vocabulário que não pode gerar confusão de interpretação. São utilizadas expressões em cada rectângulo-estado. As expressões utilizadas podem aparecer em “linguagem máquina”, para uma determinada aplicação, como por exemplo: -
Além de aparecer < Produção Normal >, deve aparecer também a descrição do processo, como por exemplo: Moldação automática. Na figura seguinte pode observar-se um extracto da representação da grelha do
GEMMA. Figura 4.27) Extracto da representação da grelha do GEMMA.
No exemplo apresentado na figura anterior, o estado F1 < Produção normal >, é aquele pelo qual a máquina foi concebida. Representado por um rectângulo de traço mais espesso, encontra-se na intersecção das zonas de “Procedimentos de funcionamento” e “em produção”. O estado A2 < Paragem efectuada no fim do ciclo > é representado por um rectângulo que se encontra na intersecção das zonas “em produção” e “Procedimentos de paragem”. De facto, nestas condições, a máquina encontra-se em condições de produzir, apesar de ter sido dada ordem de paragem. O estado A1 < Paragem no estado inicial > é representado por um rectângulo na zona “Procedimentos de paragem” e fora da zona de “em produção”, porque a máquina se encontra parada. 4.3.1.3 – Os Modos e Estados de funcionamento e paragem
A grelha do GEMMA apresenta os rectângulos-estados, nos quais estão exprimidos os modos e estados de funcionamento e paragem para um determinado SAP. Na prática, para uma determinada máquina, não são adoptados todos os estados, mas só alguns, adequados ao caso em estudo . No interior de cada rectângulo-estado é colocado o nome correspondente. Para efectuar a escolha adequada a cada máquina, em particular, é necessário conhecer o significado de cada estado, como é seguidamente apresentado. Rectângulo-estado tipo
Figura 4.27) Rectângulo-estado tipo.
Na figura anterior, F2 é a indicação do rectângulo-estado, em que F significa que o estado proposto faz parte dos procedimentos de funcionamento. ( A para os procedimentos de paragem e D para os procedimentos de falhas ) < Modo de preparação > é a denominação geral do estado proposto. A indicação < >, significa o uso da “linguagem geral” (Proposta pela grelha do GEMMA, aplica-se a todas as máquinas e sistemas automatizados. A “linguagem máquina” é aquela que se considera para cada máquina em particular. As duas linguagens complementam-se em cada rectângulo-estado, para que se obtenha uma definição precisa e clara, para todos, dos modos de marcha e paragem). As principais possibilidades de ligação a outros estados são sugeridas pelas setas a traço interrompido. Utilização de um rectângulo-estado. O estado existe, nesta máquina. Ele é especificado em termos de “linguagem máquina”
As ligações retidas são indicadas a traço espesso
As condições de evolução entre estados são indicadas sobre as ligações.
Figura 4.28) Utilização de um rectângulo-estado. Estados F São os modos de marcha situados na zona “Procedimentos de funcionamento”, na grelha do GEMMA.
F1 < Produção normal > Neste modo, a máquina produz normalmente: ou seja, é o estado para o qual a máquina foi concebida. Este rectângulo estado tem uma função particularmente reforçada. Pode-se fazer corresponder, a esta situação, o Grafcet de base.
F2 < Modo de Preparação > Este modo é necessário nas máquinas que necessitam de uma preparação anterior ao seu funcionamento normal, por exemplo um préaquecimento de um molde.
F3 < Modo de Encerramento > Este modo é necessário para certas máquinas que necessitem de ser limpas ou escoadas no fim de um determinado número de ciclos, ou no fim de uma série, ou turno. Exemplo: Esvaziar um certo fluido de um determinado reservatório após um certo número de operações.
F4 < Modo de Verificação Desordenada > Este modo permite verificar certas e determinadas funções ou determinados movimentos da máquina, sem respeitar a ordem normal de funcionamento ou do ciclo. Exemplo: Verificação das subrotinas críticas em termos de funcionamento, segurança, manutenção, ...
F5 < Modo de Verificação Ordenada > Neste modo, o ciclo de produção pode ser explorado ao ritmo pretendido pelo operador que faz a verificação e a máquina pode, ou não, produzir. Exemplo: Verificação de um programa CNC numa máquina-ferramenta.
F6 < Modo de Teste > Este estado verifica-se em máquinas que seja necessário aferir valores, por exemplo em máquinas de medir tridimensionais, que devem ser reguladas periodicamente. Este modo permite as operações de regulação e aferimento. Estados A Situados na zona “Procedimentos de Paragem da Parte Operativa”, estes estados correspondem às paragens normais, ou às evoluções que conduzem às paragens normais.
A1 < Paragem no estado inicial > É o estado de repouso da máquina. Corresponde à situação inicial do Grafcet: é por isso que - como no estado inicial – este rectânguloestado é contornado por um traço duplo. Para uma maior facilidade do estudo de uma máquina, é aconselhável representá-la neste estado.
A2 < Paragem Ordenada no Fim-de-ciclo > Logo que a paragem seja ordenada, a máquina continua a produzir até ao fim do ciclo. O estado A2, é pois um estado transitório para o estado A1.
A3 < Paragem Ordenada num determinado estado > Após ordem de paragem, máquina continua a produzir até um estado previamente definido, diferente do fim-deciclo. É um estado transitório para o estado A4.
A4 < Paragem Obtida > A máquina encontra-se parada num estado diferente do fimde-ciclo.
A5 < Preparação para colocação em funcionamento após falha > É neste estado que se efectuam todas as operações necessárias à re-colocação em funcionamento do sistema. Esvaziamento de tanques, desencravamentos, retirar de peças do circuito, ...
A6 < Colocação da Parte Operativa no Estado Inicial > Neste estado remete-se manual ou automaticamente a parte operativa para o seu estado inicial, de forma a poder ser possível recomeçar o ciclo.
A7 < Colocação da Parte Operativa num determinado estado > Neste estado remetese manual ou automaticamente a parte operativa para um estado previamente definido – diferente do estado inicial - de forma a ser possível recomeçar o ciclo a partir daquele momento. Estados D São os modos/estados de Funcionamento e Paragem situados na zona “Procedimentos de falha”, da Parte Operativa.
D1 < Paragem de Emergência > É o estado consequente de uma acção – do operador – de paragem de emergência. Deve-se prever, não só as paragens, mas também os ciclos em causa, nomeadamente nas precauções a ter, se - de um momento para outro - faltar energia aos diferentes componentes da máquina.
D2 < Diagnóstico e/ou tratamento de Avarias/Falhas > É neste estado que a máquina pode ser examinada após falha e que se pode adoptar um tratamento que permita o reinício.
D3 < Produção de Qualquer Forma > Pode ser necessário continuar a produzir, mesmo após a detecção de uma falha. Neste caso, temos uma “Produção degradada” ou “Produção forçada” ou uma produção auxiliada por operadores não previstos no modo “Produção Normal”. Seguidamente é apresentada uma grelha geral do GEMMA, adaptada de [40]. A aplicação deste método não é tão simples como possa parecer porque - apesar de ser um procedimento de seguimento de uma grelha previamente estipulada – depende essencialmente da experiência e sensibilidade do projectista, no que se refere ao SAP que está a ser desenvolvido.
Figura 4.29) Grelha geral do GEMMA. (Adaptado de [40])
[40] – ADEPA – Agence nationale pour le Développement de la Production
Automatisée (France) “GEMMA” – Guide d`Études des Modes de Marches et d`Arrêts” Edition 2 B. P. 54 – 92123 MONTROUGE CEDEX
