Sistema Flexivel de Manufatura

Sistemas flexíveis de manufatura


Curso Técnico em Mecatrônica - Sistemas flexíveis de manufatura © SENAI-SP,

2006

3a Edição Trabalho atualizado por CFPs 1.01, 1.09, 1.23, 3.01, 4.02, 5 .01, 6.01 e editorado por Meios Educacionais da Gerência de Educação e da Diretoria Técnica do SENAI-SP. Coord oorden enaç ação ão Organ rganiz izaç açã ão Vali Valida daçã ção o Coord oorden enaç açã ão edit editor oria iall Capa apa

© SENAI-SP,

Airt Airton on Alme lmeida ida de Morae oraess (G (GED) ED) Carlo arloss Alb Alber erto to Pere Pereir ira a (CF (CFP P 1.0 1.01 1) Edua Eduard rdo o Gavi Gavirra Bon Bonan anii (CFP (CFP 6.0 6.01) Carlos Aurélio Gonzales Cardozo (CFP 1.23) Gilva ilvan n Lim Lima a da da Sil Silva va (GED (GED)) Jos José Joaq oaquim Pece ecegueiro (GED)

2003

2a Edição Trabalho organizado e atualizado a partir de co nteúdos extraídos da Intranet por Meios Educacionais da Gerência de Educação e CFPs 1.01, 1.09, 1.23, 3.01, 4. 02, 5.01 e 6.01 da Diretoria Técnica do SENAI-SP. Coordena enação Sele Seleçção de con conte teúd údo os Revisão de texto

© SENAI-SP,

Airt irton Al Almeida de de Mo Moraes Carlo arloss Alb Alber ertto Per Pere eira ira Marcos cos Luesch sch Reis

2000

1a Edição Trabalho elaborado pela Faculdade SENAI de Tecnologia Mecatrônica do Departamento Regional do SENAI-SP. Elaboração

Eládio Villas Bôas

Contato: [email protected]

SENAI

Telefone Telefax SENAI on-line E-mail Home page

Serviço Nacio cional de Aprendizagem Indust ustrial Departamento Regional de São Paulo Av. Paulista, 1.313 - Cerqueira César São Paulo - SP CEP 01311-923 (0XX11) 3146-7000 (0XX11) 3146-7230 0800-55-1000 [email protected] http://www.sp.senai.br SENAI-SP - INTRANET AA235-05


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Sumário

Apresentação História da manufatura Fundamentos dos sistemas de manufatura Layout de manufatura A flexibilidade flexibilidade dos sistemas de manufatura Elaboração do fluxograma do processo de manufatura Cálculo da necessidade de materiais MRP Automação da manufatura manufatura Células flexíveis de manufatura Sistemas flexíveis de manufatura Tecnologia de dispositivos Dimensionamento de um FMS Tecnologia de grupo Projeto de célula de manufatura Manutenção Exemplo de funcionamento de sistemas FMS Referências bibliográficas

SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Apresentação

O objetivo deste material é fornecer informações a respeito de Sistemas de Manufatura, enfocando sua importância atual para enfrentar a concorrência numa economia globalizada que vem pressionando empresas de diversos setores para investirem em novas tecnologias que garantam diferenciais competitivos, e com isso, sua sobrevivência. Nesse acirrado cenário, surgem os Sistemas Inteligentes de Manufatura e, com eles, modelos de produção inovadores, os quais são capazes de se reconfigurarem de forma ágil conforme as mudanças do ambiente onde se inserem. Neste texto apresentamos um breve resumo desses modernos sistemas inteligentes de manufatura: Manufatura Ágil, Empresas Virtuais e Sistemas Holônicos de Manufatura. Assim como outros, não tão modernos, que são os Sistemas Flexíveis de Manufatura e as Células Flexíveis de Manufatura, e a aplicação da Tecnologia de Grupo nos projetos de células ou sistemas de manufatura. E ainda, a importância da Automação da Manufatura para tornar esses sistemas mais confiáveis, flexíveis e produtivos. Procuramos, portanto, evidenciar a tendência moderna rumo às “fábricas sem homens”, ou seja, plantas produtivas onde o operador, afastando-se a cada dia da transformação direta da matéria-prima em produto, passa a programar, remotamente, máquinas, sistemas de transporte e de alimentação, sistemas que oferecem inúmeros ganhos de qualidade e produtividade, aumentando a competitividade da empresa e possibilitando o aumento dos níveis de negócios e de lucros.


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História da manufatura

A manufatura, possivelmente, teve sua origem com os artesãos, homens e mulheres habilidosos que fabricavam, em pequena escala, produtos que atendiam às necessidades dos moradores de sua vizinhança. Em geral, esses produtos eram utensílios, tecidos, f erramentas manuais e armas. Esses artesãos tinham como forma de subsistência a fabricação de alguns produtos e, pela troca e comercialização desses produtos, obtinham outros de que necessitavam, além de alimentos. Provavelmente, viajantes, tomando conhecimento dos produtos confeccionados em determinadas regiões, passaram a levá-los de um lugar para outro e, pelo sistema de trocas, tais viajantes enriqueceram, tornando-se grandes mercadores. Com o surgimento desses mercadores, os produtos dos artesãos atravessaram as fronteiras, trazendo fama para seus fabricantes e também para suas cidades, uma vez que delas partiam os produtos comercializados. O enriquecimento dos mercadores e o grande volume de mercadorias acumuladas levaram esses comerciantes a estabelecerem-se, criando instalações para o comércio de diversos produtos. Com a expansão do comércio e o crescimento das cidades, era necessária a fabricação em maior escala. Assim, os comerciantes criaram unidades de produção, e contrataram empregados. Surgiam, dessa forma, as fábricas. Vários e muito interessantes são os documentos que descrevem o surgimento das fábricas, esse período mostra as primeiras manifestações dos artesãos, já subjugados pelo poder dos ricos comerciantes. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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A crescente demanda e o aumento da população, principalmente nas grandes cidades, levaram inventores, engenheiros e cientistas a idealizarem e construírem diversos mecanismos que, associados entre si, eram capazes de acionar ferramentas. Surgiam, dessa maneira, as máquinas, cujo mecanismo, era, então, movido pela força humana ou animal. Mais tarde, a força humana passou a ser substituída pela força motriz. As máquinas a vapor, pioneiras, marcaram a Revolução Industrial e decisivamente o fim do trabalho artesanal; outras máquinas de transformação de energia surgiram, tais como atuadores hidráulicos e pneumáticos, motores elétricos e à combustão, etc.

Desenvolvimento tecnológico Desde as mais remotas civilizações, o homem tem procurado aprimorar os seus instrumentos e métodos de trabalho, com o propósito de melhorar a performance de seu trabalho e buscando a melhoria na qualidade da vida. Da evolução histórica, notase a cada descoberta, a sociedade alterar o seu padrão de comportamento, caracterizando nova fase de desenvolvimento nas diversas áreas, principalmente, na área tecnológica. Dentro desse contexto, citam-se as revoluções industriais mais recentes: a primeira, por volta de 1760, na Inglaterra, marcada pelo uso de tear mecânico e do aperfeiçoamento da máquina a vapor; a segunda, em 1860, pelo aperfeiçoamento da siderurgia, e pela invenção do motor de combustão interna, do dínamo e outros inventos, que forçou o surgimento das industrias de transformação; a terceira, em 1950, pela descoberta do computador que revolucionou o tratamento das informações, e teve reflexos diretos na organização industrial. A partir dessa invenção, desenvolvese o Comando Numérico (CN), o qual foi introduzido nas máquinas-ferramenta, aumentando a sua produtividade. Na década de 60, desenvolve-se o CAD (Computer Aided Design) - Projeto Assistido por Computador e o CAM (Computer Aided Manufaturing) - Fabricação Assistida por Computador, reduzindo o trabalho demorado e cansativo dos projetistas, para que pudessem concentrar-se nas tarefas criativas. Mais tarde, com o avanço da informática e da engenharia, surge o CAE (Computer Aided Engineering) - Engenharia Assistida por Computador, que realiza ensaios em componentes a partir do projeto do mesmo; a robotização torna-se uma realidade, tem sua aplicação cada vez maior nos trabalhos em que se desejam precisão e grande repetibilidade. 8



Em relação ao projeto e dimensionamento de estruturas de produção, é possível identificar duas tendências principais: A primeira, dentro de uma perspectiva histórica, refere-se à evolução tecnológica dos sistemas produtivos, desde sua primeira manifestação tecnologicamente organizada datada de 1911, com a introdução das primeiras linhas de montagem e o aparecimento da produção em massa. Podemos destacar, o surgimento da automação rígida (1950), propiciando o grande desenvolvimento do parque industrial americano pós-segunda guerra mundial, tanto na fabricação de bens de consumo, quanto de máquinasferramenta e as linhas de transferência de grande volume de produção. Este modelo de industrialização caracterizou a época de fastígio da sociedade americana, o chamado "American way of life" , que influenciou todo o mundo ocidental. A segunda tendência é o aparecimento nos Estados Unidos das máquinas-ferramenta comandadas numericamente (NC). Esse conceito de projeto alterava substancialmente o projeto das máquinas-ferramenta, introduzindo a chamada automação flexível, em que as instruções poderiam ser alteradas através de programas de instrução (programa CN), sem necessidade de alteração de seus componentes, característica da automação rígida. Outras tecnologias surgiram para melhorar a aplicabilidade das anteriores e obter melhores resultados, entre elas: Tecnologia de grupo, com as técnicas de agrupamento e semelhança, que permitiram a alteração dos sistemas produtivos com a formação de células de manufatura; Técnicas estatísticas e de controle da Qualidade, como Controle Estatístico de Processo e todas as tecnologias que se seguiram, tais como Controle de Qualidade Total (Total Quality Control-TQC), Análise de Experimentos, etc.; Práticas de redução de inventários em processo, e controle da produção, tais como as técnicas japonesas de Kanban e Just in Time Production; Técnicas e metodologia de engenharia simultânea, que contam com a participação de várias atividades básicas, tais como Manufatura, Suprimentos, Engenharia de Manufatura, no desenvolvimento de novos projetos, a fim de reduzir o seu tempo de implementação, o que foi necessário na década de 90. O desenvolvimento em paralelo (ou simultâneo) de atividades que antes eram feitas de maneira serial é a base conceitual dessa metodologia. •

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Essas tecnologias aplicadas aos sistemas produtivos atribuíram aos países que as utilizaram maior competitividade, maiores possibilidades de produtos diversificados; essa alteração de oferta provocou conseqüentemente a alteração do perfil de consumo.

Desenvolvimento dos sistemas sociais Os chamados sistemas sociais desenvolveram-se devido à evolução tecnológica, e à necessidade de implantação de estruturas diferenciadas de trabalho e mão-de-obra; conseqüentes das alterações das necessidades humanas. As necessidades humanas atreladas aos sistemas de manufatura têm crescido com o passar do tempo. No início, essas exigências eram de garantia de vida e diminuição da monotonia no local de trabalho; posteriormente, os objetivos foram alterados no sentido de maiores responsabilidades e maior amplitude nas tomadas de decisão com relação ao desempenho do trabalho executado. Na sua obra "A riqueza das Nações", Adam Smith teoriza sobre a divisão e a subdivisão do trabalho, um dos principais conceitos da Revolução Industrial. Ele utiliza como modelo a fábrica de pinos, na qual o processo de manufatura é quebrado numa seqüência de fases simples, cada um deles executado por um especialista que somente perfaz este estágio de fabricação. É perfeitamente natural organizar o trabalho numa empresa pequena e pertencente a um proprietário, tal como uma fábrica de sapatos, ou uma pequena tecelagem, de acordo com a idéia de divisão do trabalho. O proprietário coordena as várias atividades necessárias, tais como compra de matérias-primas, divisão do trabalho e venda dos produtos. As forças de mercado determinam a interação entre esta e outras empresas, conforme sugerido pelo conceito da "mão invisível", de Adam Smith.

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Com o advento das grandes empresas, principalmente nos Estados Unidos e Europa, tais como ferrovias, empresas de telégrafo, e outras, por exemplo Procter and Gamble, Eastream Kodak, John Deere, etc., surgiu também o conceito de especialização de funções para atividades de apoio à produção, tais como Engenharia, Planejamento, Contabilidade, etc. O conceito de especialização proveio das teorias formuladas por Taylor.

Esquema das divisões e das subdivisões do trabalho em uma fábrica de pinos (Adam Smith – 1860)

Essas empresas tinham problemas de organização de altos volumes de produção com distribuição nacional e internacional. Essas empresas evoluíram em direção à distribuição e obtenção de materiais em bruto. Esta “integração vertical” ajudou a reduzir custos, aumentar lucro e erguer barreiras contra competidores potenciais. À medida que evoluíram, essas empresas empregaram mão-de-obra de alto e médio nível gerencial para monitorar e controlar o trabalho em suas fábricas. Gradualmente, empresas multinacionais começaram a dividir o trabalho entre suas diversas funções. Esta forma de organização trouxe muitas vantagens: custos unitários puderam ser mantidos baixos através da coordenação de compra e distribuição, o f luxo interno de bens entre unidades pôde ser coordenado através de planejamento e controle efetivos, e as instalações, o pessoal e o fluxo de caixa puderam ser gerenciados com maior efetividade. Estas necessidades trouxeram, como teoria de administração, a chamada "divisão e subdivisão de gerenciamento", que se contrapôs ao conceito de Adam Smith de "divisão e subdivisão de trabalho", especialmente com relação a duas características principais: trabalho seqüencial e tarefas definidas de modo bastante restrito. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Tendo-se iniciado com a Administração Científica (Taylor), que se caracteriza pela divisão e especialização do trabalho, o envolvimento das pessoas nas condições de trabalho tornou-se mais intensivo com o passar do tempo. Um dos marcos dessa evolução é o conceito de "Sistemas Sociotecnológicos", desenvolvido pelos Institutos Tavistock e Max Planck.

Divisão e Subdivisão do gerenciamento e trabalho com trabalho seqüencial e especialização de funções

O conceito sócio-tecnológico refere-se, genericamente, a todo sistema organizacional no qual o homem e a máquina (tecnologia) trabalham juntos para se atingir os objetivos fixados.

Interação entre os sistemas sociais, técnicos e organizacionais Quando aliados às tendências tecnológicas atuais, com a consolidação de células e sistemas flexíveis de manufatura, os sistemas sociais devem buscar a humanização do trabalho, e maiores responsabilidades e maior poder de decisão das pessoas diretamente ligadas aos meios produtivos. Para que se possa obter uma correta participação desses dois elementos, os aspectos organizacionais terão que ser envolvidos na arquitetura dos Sistemas de Manufatura. Dentro dessa conceituação geral começaram a aparecer, a partir da década de 80, novas formas de organização e gerenciamento de atividades. Os princípios de Taylor e Smith sobre divisão e subdivisão de gerenciamento e trabalho começaram a perder efetividade, principalmente diante das novas necessidades de mercado. Teorias mais

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recentes, tais como formação de grupos virtuais, que se formam para perfazer determinada tarefa ou projeto, desfazendo-se em seguida, são algumas delas.

Alta tecnologia necessita do toque humano Black (1991) descreve que o fator importante no sucesso (econômico) da manufatura é a forma como seus recursos humanos, materiais e de capital são organizados e gerenciados proporcionando coordenação, responsabilidade e controle efetivos. Parte deste sucesso do SPMI (Sistemas Produtivos de Manufatura Integrada) pode ser atribuído a uma abordagem administrativa diferenciada. Essa abordagem é caracterizada por uma abordagem holística das pessoas e inclui: Tomada de decisão baseadas no consenso de equipes administrativas, acoplada a tomadas de decisão no nível mais baixo possível; Confiança, integridade e lealdade mútua entre trabalhadores e administradores; Trabalho em grupos ou em equipes, um resultado natural das células interligadas; Pagamento de incentivos em forma de bônus pelo desempenho da empresa; Eliminação de pagamento ou trabalho horário; •

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Emprego estável vitalício para empregados de tempo integral, acoplado a um grande grupo de trabalhadores temporários de tempo parcial.

Ainda Black (1991) afirma que muitas empresas nos EUA aplicam alguns ou todos estes elementos, e uma empresa pode ser organizada e administrada de diversas formas. O verdadeiro segredo do SPMI está em projetar um sistema fabril simplificado, em que todos entendam como ele funciona e como ele é controlado, e onde a tomada de decisão é realizada no nível correto. No jogo de manufatura, produtos de baixo custo e qualidade superior são resultados de trabalhos em equipe com um Sistema Produtivo de Manufatura Integrada. Esta é a chave para produzir qualidade superior pelo menor custo e com entrega dentro do prazo.

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Fundamentos dos sistemas de manufatura

Define-se sistema de manufatura de bens quando há integração dos seus diferentes estágios, necessitando para isso dados de entrada definidos para se obter resultados esperados. Os dados de entrada podem ser materiais em bruto e/ou dados, como programas de CNC para usinagem de peças, que devem ser processados, utilizando-se de vários componentes auxiliares do sistema, tais como ferramentas de corte, dispositivos de fixação e sensores de dados para retorno de informações. Os resultados podem também ser dados e/ou materiais que podem ser processados em outras unidades do Sistema de Manufatura.

Modelo conceitual de manufatura


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A relação entre os dados de entrada, os estágios de fabricação e saída/resultados se dão na forma de informações de entrada e feedback . O fluxo de informações entre os dados de entrada e saída do sistema de manufatura caracteriza os controles, sejam de qualidade ou de manufatura, que serão detalhados a seguir. O Sistema de Manufatura como um todo também recebe influências e informações externas, assim como as devolve na forma de "feedback" . A partir da definição de manufatura como sistema, ele pode ser entendido como composição das seguintes atividades básicas.

Sistemas de manufatura 1. 2. 3. 4.

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Engenharia; Chão de Fábrica; Suporte; Negócios.



Engenharia A atividade correspondente à Engenharia é responsável pela criação e desenvolvimento dos produtos a serem fabricados, assim como o desenvolvimento dos meios de manufatura necessários (processos de fabricação, ferramental, equipamentos, etc.). Essa atividade deve englobar as Engenharias de Produto e as de Fabricação. A atividade de Engenharia pode ser desdobrada nas seguintes sub-atividades principais:

Geração do produto Na sub-atividade de geração do produto, pode-se estabelecer outras sub-atividades a ela subordinada, tais como: Projeto conceitual; Projeto básico; Projeto preliminar; Projeto detalhado; Teste funcional e comprovação de confiabilidade. •

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Geração dos meios de manufatura Na sub-atividade de geração dos meios de manufatura podem-se estabelecer outras sub-atividades a ela subordinada, tais como: Definição do roteiro de manufatura; Definição do processo de manufatura; Determinação das condições operacionais e tempos de manufatura; Comunicação com o Chão-de-Fábrica. •

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Chão-de-fábrica (S h o p f l o o r ) As atividades de Manufatura, também conhecidas como "Chão-de-fábrica" ou " Shop Floor ", são responsáveis por fabricar os produtos determinados nos prazos e quantidades determinadas. Os recursos disponíveis, além das máquinas e equipamentos, são também a mão-de-obra direta (operadores) e indireta (suporte diretamente relacionado à manufatura). Atividades de suporte direto a manufatura, seja tecnológico ou administrativo, fazem parte destas atividades.


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A atividade correspondente ao chão-de-fábrica pode ser subdividida em:

Transformação de forma e características das peças A sub-atividade de transformação inclui tecnologias de máquinas-ferramenta, processos, ferramentas, dispositivos, sensores e controle, utilizados para f abricar e montar um determinado produto, além do próprio pessoal empregado. Inclui também tecnologias de carga e descarga. A transformação de forma e características das peças será efetuada em estações de trabalho, quer variam com a operação a ser feita, de acordo com o roteiro de fabricação, dentro dos seguintes tipos: Conformação a quente; Conformação a frio; Usinagem; Tratamentos térmicos; Tratamentos químicos; Montagem. •

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Carga e descarga Na sub-atividade de carga e descarga, faz-se a alimentação das peças nas estações de trabalho (máquinas de transformação). E poderá ser feita: manualmente; automaticamente, através de dispositivos mecânicos rígidos ou programáveis. •

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Fluxo de materiais O fluxo de materiais e controles inclui tecnologias de armazenagem e de transporte, destinadas aos processos de suprimento, administração de inventários e remoção de resíduos. O transporte das peças até as estações de trabalho poderá ser feito por: Transporte manual; Transporte automatizado, através de dispositivos de transferência mecânica (ou rígida) e programáveis. •

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A estocagem de peças e/ou ferramenta poderá ser efetuado por armazéns controladores de estoques, durante o fluxo produtivo ou em localizações centralizadas. A sua alimentação, analogamente às sub-atividades anteriores, poderá ser feita

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manualmente ou automaticamente, seja por elementos mecânicos (rígidos) ou programáveis.

Gerenciamento e controle da informação O gerenciamento e controle da informação incluem: tecnologias de planejamento, programação, supervisão, monitoramento, coordenação, análise e reportagem.

Suporte O Suporte para as atividades de chão-de-fábrica é responsável por manter o seu desempenho e características; tanto de qualidade, quanto operacionais dos equipamentos. Assim ela poderá ser subdividida em sub-atividades: Suporte à qualidade; Suporte à operação; Suporte a facilidades. •

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Negócios A atividade de Negócios deve ser a interface do Sistema de Manufatura com o mundo exterior, tanto do mercado consumidor (clientes) quanto do mercado supridor (fornecedores). Assim, ela compreenderá as sub-atividades de: Marketing - conexão entre o sistema de manufatura e o mercado consumidor; Suprimentos - conexão entre o Sistema de Manufatura e o mercado supridor. •

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Planejamento A atividade de planejamento e controle da manufatura será responsável pela ligação da atividade de negócios ao Chão-de-Fábrica. Em vários casos, em empresas com conceitos de integração de funções mais definidos, as atividades de planejamento e de controle da manufatura podem estar integradas às atividades de manufatura. Inter-relações entre atividades As diversas atividades, Engenharia, Chão-de-Fábrica, Negócios e Suporte, do Sistema de Manufatura devem ser classificados tanto pela sua inter-relação interna como pela sua inter-relação externa.


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As quatro atividades citadas devem relacionar-se sinergicamente entre si para viabilizar a operação do sistema de manufatura como um todo; as inter-relações internas e externas e seus respectivos vínculos operacionais são os responsáveis pela operação do sistema de manufatura.

Máquinas, equipamentos, instalações, etc. Representam a parte fisicamente visível do sistema de manufatura; apesar de não ter capacidade de gerar bens por "moto próprio", é a parte onde são feitos os investimentos. Representam o veículo (ou meio) pelo qual o Sistema transforma entradas (inputs) em saídas (outputs).

Informações Representa a parte não visível do Sistema de Manufatura; porém, por meio de informações que transitam pelas suas diversas partes, o Sistema de Manufatura, atua e exerce a sua função em produzir bens, utilizando-se dos meios citados. A capacidade do sistema em transmitir informações reflete, com boa aproximação, o seu nível de organização. A adequação da organização, e como conseqüência, das informações do sistema às necessidades de mercado se dará por ajuste do seu estado de organização, de tal modo que as informações transitem pelos diversos componentes do Sistema de Manufatura. Por ser uma condição estrutural, não é visível em primeira análise. Quanto mais o Sistema de Manufatura estiver integrado, maior será sua capacidade de prover os atributos de competitividade; assim maiores serão os seus "outputs" , na forma de produtos e volume de manufatura, para os mesmos recursos, maior será a sua produtividade. Por isso, pode-se afirmar que: é, na sua essência, um sistema de informações. O seu “Um Sistema de Manufatura nível de integração depende, essencialmente, da sinergia do fluxo de informações”

(Agostinho, 1996).

Fatores de influência nos sistemas de manufatura Nas organizações da década de 90, os sistemas de manufatura são bastante complexos, envolvendo numa série de atividades independentes e dependentes entre si. A sua complexidade será tanto maior quanto mais complexos forem os produtos a

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serem fabricados e a estrutura de manufatura vinculada a esses produtos. Assim, algumas características principais determinam a sua maior ou menor complexidade.

Complexidade do produto a ser fabricado Esse fator é expresso pelas tolerâncias, especificações de qualidade do produto a ser fabricado; como conseqüência, ter-se-á roteiros de fabricação com maior ou menor número de operações. Assim, produtos cujas peças componentes têm poucas operações no seu roteiro de fabricação serão, por conseqüência, menos complexos. Diversificação de produtos Um sistema de manufatura será tão mais complexo quanto maior for o número de produtos diferentes sendo fabricados. Esta complexidade será conseqüente do maior número de roteiros de fabricação, com a necessidade de envolvimento de maior número de máquinas-ferramenta e controles. Variação de quantidade de produtos fabricados Tende a aumentar a complexidade de operação dos sistemas de manufatura, na medida que gera situações de variação de carga nas máquinas-ferramenta empregadas. Essa flutuação de carga provocará sobrecarga e ociosidade, o que gera maior dificuldade de planejamento. Introdução de novos produtos No sistema de manufatura aumentará sua complexidade, visto que interferirá diretamente nos itens anteriores.

Tipos de manufatura e métodos de operação São caracterizados usualmente três tipos básicos de manufatura: Manufatura Individual; Manufatura em Lotes; Manufatura em Massa. •

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Os métodos de operação são, obviamente, ligados a esses tipos de manufatura. Muitos autores assumem que manufatura em massa resulta em f luxo de manufatura contínuo. Por exemplo, afirma-se que "numa fábrica organizada para manufatura em massa, uma operação deve ser sempre feita em máquina específica". Define-se


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manufatura em massa como "manufatura na qual a maioria dos equipamentos é colocada para operações específicas". Efetivamente não se pode afirmar que sempre seja assim. A característica de massa na saída (output ) nem sempre determina o método de manufatura. Assim, na manufatura de autoveículos, a estampagem de pequenos componentes a partir de chapas e a manufatura de parafusos e porcas em tornos automáticos de barra são feitos por lotes, sem se alocarem operações para equipamentos específicos. Da mesma maneira, para o caso de máquinas produzidas em lotes, os seus componentes são freqüentemente alocados em linhas de fluxos contínuos nas fábricas. Os tipos e métodos de manufatura, portanto, não devem ser confundidos. A manufatura é chamada de individual se a quantidade mensal ou anual for constituída por uma pequena quantidade de produtos. A manufatura de máquinas protótipos em fábricas experimentais ou seção de fábricas destinadas a teste de produtos, a manufatura de turbinas hidroelétricas e hidrogeradores, ou grandes máquinas-ferramentas são exemplos de manufatura individual. A manufatura é chamada por lotes, quando efetivada em séries ou lotes. Dependendo do tamanho do lote, a manufatura será em pequenos ou grandes lotes. Como exemplo, pode-se citar a manufatura de máquinas-ferramenta, geradores de vapor, máquinas de impressão, bombas hidráulicas, etc. A manufatura é chamada de massa quando se tem uma grande quantidade de produtos de um tipo ou de tipos semelhantes. A manufatura de automóveis, tratores, máquinas de costura, aparelhos eletrodomésticos, são exemplos de manufatura em massa. Esse tipo de manufatura pressupõe a montagem e expedição de uma grande quantidade de produtos de um mesmo tipo por um longo período.

Os métodos básicos de manufatura Manufatura em fluxo descontínuo Define-se manufatura em fluxo descontínuo a manufatura na qual os componentes são produzidos em lotes por operação, onde as máquinas são alocadas em grupos, sem relação definida como roteiro de operações previamente definido.

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Para o caso de método de fluxo descontínuo (ou funcional) a montagem dos produtos é feita em lotes em pontos de montagem imóveis. Assim como a montagem, os componentes são também produzidos em lotes nos setores de fabricação. Na primeira operação todo o lote, depois na segunda, terceira e assim por diante. As máquinas são normalmente alocadas em grupos de acordo com o seu tipo. Tornos Mandriladoras

Fresadoras Tornos pesados, verticais Retíficas Trat. térmico Inspeção, estocagem, montagem, etc.

Arranjo físico (layout ) de máquinas para o método de fluxo descontínuo ou funcional No método de fluxo descontínuo o processo de manufatura de componentes envolve, além de operações de usinagem, também operações auxiliares, tais como o transporte de itens da usinagem para as bancadas de inspeção, os estoques operacionais entre operações que compreendem estocagem e retiradas de peças. Evolução do arranjo físico (layout), para o arranjo em grupo, onde a divisão dos equipamentos é feita por famílias de peças. Arranjo físico (layout) por grupo de peças. Eixos simples Eixos complexos Carcaças Tampas setores, etc. Trat. térmico Operações finais - retíficas Montagem

Engrenagens Polias

Manufatura em fluxo O método de manufatura é chamado de fluxo contínuo quando as operações de usinagem ou montagem são alocadas para locais de trabalho e os equipamentos definidos são colocados na ordem de execução das operações, em que o componente usinado ou montado é passado de uma operação para a próxima diretamente após a finalização da anterior. Normalmente, nesses casos acrescenta-se, para facilitar o transporte das peças, um sistema de movimentação de materiais.


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Linha de Usinagem A figura abaixo mostra esquematicamente várias linhas de usinagem para peças distintas.

Se a manufatura em massa for feita pelo método de fluxo contínuo, tal manufatura será chamada de manufatura em massa e em fluxo. Se alguns tipos de peças ou produtos similares, sob o aspecto tecnológico, são produzidos alternativamente em linhas com fluxo contínuo, essa manufatura é chamada de fluxo alternativo. Uma linha de usinagem é composta geralmente de três a cinco peças, e por até doze máquinas-ferramenta alocadas na ordem de execução das operações de processamento das peças. Esta linha poderá ser equipada com sistemas de movimentação de materiais. Uma linha de montagem é uma série de partes ou estações, com equipamentos, dispositivos, ferramentas de montagem e sistemas de levantamento de peças e subconjuntos para a montagem respectiva. Costuma-se utilizar os seguintes tipos de linhas de usinagem ou montagem: a. Linhas individuais, para usinagem de uma única peça; b. Linhas duplas ou gêmeas, para usinagem de peças pertencentes à mesma família; c. Linhas em grupo de máquinas, para usinagem simultânea de alguns, algumas vezes até 7-8, ou mais componentes; d. Linhas alternativas para grupo de máquinas, para usinagem de vários componentes numa ordem pré-fixada. 24



Uma linha que inclua diferentes tipos de usinagem será chamada complexa.


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L a y o u t de de manufatura

Layout , em sentido amplo, é a distribuição física de elementos em um determinado

espaço. O layout de de manufatura é a maneira pela qual, homens, máquinas e equipamentos são dispostos em uma fábrica. O layout deve deve ser feito para se encontrar a colocação relativa mais econômica dos diversos setores de produção, ou a melhor utilização do espaço disponível que proporcione um processamento mais efetivo num percurso menor e no menor tempo possível. O objetivo do layout é é permitir uma redução do custo de produção, uma produtividade maior através: Da utilização mais racional do espaço disponível; Da redução na movimentação movimentaç ão de materiais, produtos e pessoal; Do fluxo mais racional; Do tempo menor de produção; De condições de trabalho mais eficazes. •

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Tipos de layout Para fins didáticos admitem-se três tipos de layout , mas na prática o que se verifica é uma combinação dos três. Tais tipos dependem do movimento existente na área de transformação da indústria, que pode ser: do produto, das máquinas ou das pessoas. São os seguintes os tipos de layout : Layout posicional ou fixo; Layout por produto ou linear ; Layout por processo ou funcional. •

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posicional ou fixo Layout É o layout em que o produto final fica parado (é contraproducente movimentar o produto), enquanto operadores e máquinas se movimentam.

Podem ser citadas como indústrias que utilizam, preferencialmente, o layout posicional ou fixo: Fabricação de navios; Fabricação de grandes máquinas; Construção civil. •

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L a y o u t por processo ou funcional

É o layout em que as máquinas são agrupadas em seções específicas para realizar operações semelhantes em um mesmo local. O material movimenta-se através de seções especializadas.

Arranjo funcional do sistema produtivo

Podem ser citadas como indústrias que utilizam o layout funcional: Fábrica de sapatos; Indústrias têxteis; Indústrias mecânicas. •

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por produto ou linear Layout É o layout aplicado em indústrias que operam no sistema de linha de montagem. As máquinas são dispostas de acordo com a seqüência de operações a serem realizadas até a obtenção do produto. O material a ser transformado movimenta-se, enquanto as máquinas permanecem fixas. O layout linear é o mais usado na produção em série. Exemplo de indústrias que utilizam, preferencialmente, o layout linear: Montadoras de automóveis; Fábricas de eletrodomésticos; Refinarias de petróleo. •

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Produção em série O arranjo funcional aplicado a produtos pouco diversificados e que possuem grande número de operações demonstrou baixa eficiência; para eliminar as desvantagens da organização funcional surgiu, com Ford, o modelo de produção seriada, que se caracteriza pela disposição das máquinas, de acordo com a precedência de operação, ao longo, da trajetória do produto (Agostinho, 1996).

Sistema de produção em sSérie

Este modo de disposição física das máquinas, ou seja, arranjadas na seqüência das operações sobre a peça, reduz muito o tempo de processo sobre o produto. No entanto, as maiores desvantagens são: a baixa flexibilidade de produção e a paralisação em caso de quebra de máquina.

Manufatura celular No início da década de 50, através das publicações de Mitrofanov, surgiu o conceito de Célula de Manufatura juntamente com o desenvolvimento da Tecnologia de Grupo. A Tecnologia de Grupo consiste em agrupar um conjunto de máquinas que processam uma família de peças com operações e formas similares de modo a aumentar a eficiência na operação de lotes (Batocchio, 1996); as operações são dispostas na seqüência em que estas operações são efetuadas sobre a família de peças, formando uma célula de manufatura.

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O arranjo físico celular permite conciliar as vantagens do sistema funcional com as vantagens do sistema em série, como a alta flexibilidade da linha de produção (característica do sistema funcional) com um baixo tempo de processo (vantagem do sistema em série).

Sistema celular de produção

Ao sistema de produção foram incorporados, através de Taichi Ono, conceitos como o Just in Time e a Automação, surgindo assim o modelo Toyota de Produção, que nos anos 90 recebeu a denominação de Manufatura Enxuta em conseqüência dos níveis quase zero de estoque com que esse sistema opera (Womack, 1998; Zilbovicius, 1999).

Princípios básicos na elaboração do layout Na elaboração de um layout devem ser seguidos seis princípios básicos. São eles: 1. Integração: homens, materiais e máquinas devem estar bem integrados. A fábrica deve operar como se fosse uma unidade. 2. Mínima distância: deve-se reduzir ao mínimo a distância entre operações subseqüentes, assim como manter apenas os movimentos indispensáveis. 3. Fluxo: nos setores de produções, as áreas de trabalho devem ser arranjadas de modo que permitam um fluxo sem interrupções de material, evitando-se os inconvenientes de esperas prolongadas ou de estocagens. Evitar também cruzamentos e retornos de material. 4. Uso do espaço cúbico: recomenda-se o uso das três dimensões: horizontal, vertical e longitudinal. A utilização do subsolo ou do espaço superior é SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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aconselhável no transporte através de uma seção, porquanto evita cruzamentos. A superfície necessária à estocagem é reduzida quando a dimensão vertical é utilizada. 5. Satisfação e segurança: o layout não deve deixar em segundo plano o homem, um dos fatores primordiais da produção. As condições de trabalho devem ser favoráveis; com obediência às normas de segurança, com isso o trabalhador fica mais satisfeito e produz mais e melhor. Por essa razão, não se deve expor o trabalhador a altas temperaturas, ruído, chuva, pouco ou demasiada ventilação, etc. O ambiente de trabalho deve ser mantido limpo e arrumado. A iluminação deve ser suficiente para permitir a visão do trabalho sem esforço. Recomenda-se também o uso de cores apropriadas porque reduz a fadiga ocular e evita acidentes. 6. Flexibilidade: o arranjo deve ser flexível às mudanças que se tornarem necessárias em razão de modificações no processo, na quantidade a ser produzida ou na ampliação da própria fabricação, com a aquisição e instalação de novas máquinas.

Planejamento Conhecidos os seis princípios básicos, pode-se iniciar o planejamento do layout . Seis etapas devem ser cumpridas: 1. Definição: definir os objetivos, as limitações e os fatores que satisfaçam as limitações físicas e econômicas da indústria. 2. Levantamento de dados: obter os dados referentes aos fatores especificados no item um: Quantidade de produção; Componentes que interferem na fábrica; Espaço necessário Processo de fabricação; Layout já existente; Pessoal envolvido na fabricação; Localização da fábrica; Especificações do edifício. •

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3. Exame crítico: depois de feito o levantamento dos dados, examiná-los criticamente e verificar se não houve mudança dos objetivos. 4. Desenvolvimento: desenvolver um layout mais efetivo. Colocar o fluxo do material em diagramas. Fazer diversos layouts e, comparando-os, escolher o melhor.

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5. Instalação: lembrar que, para um caso de rearranjo, a instalação deve ser feita sem prejudicar a produção. 6. Mantenimento: manter o arranjo real o mais parecido com o layout planejado. O levantamento de dados compreende ainda uma série de verificações assim especificadas: Material: devem ser considerados todos os materiais que são processados e manipulados na fábrica: matérias-primas, materiais em processo, produtos finais, embalagens, etc. Verifica-se nesses materiais: dimensões, pesos, quantidades, características físicas e químicas. Máquinas: leva-se em conta todos os equipamentos utilizados no processo de fabricação, na manutenção, no controle e no transporte. Relaciona-se as informações: - identificação do equipamento: nome, tipo e acessório; - dimensão e peso; - espaços necessários para operação e manutenção; - número de operadores necessários. Suprimento de energia: elétrica (característica de alimentação), água (volume e temperatura), gás, ar comprimido, vapor, lubrificantes, etc. - possibilidade de desmontagem de equipamento; - periculosidade, ruído, calor, etc. - características operacionais: tipos de operação e velocidade; - tempo de ocupação previsto para a máquina. Pessoal: devem ser obtidas todas as informações referentes a: - condições de trabalho: verifica-se o ambiente de trabalho, tendo-se em vista, principalmente, os aspectos de segurança e bem-estar; - pessoal necessário: verifica-se o número de pessoas, qualificação e sexo. Movimentação: é um dos principais fatores que devem ser levados em consideração quando da elaboração do layout . Verifica-se: - o percurso a ser seguido pelo material, máquinas e pessoal; - os tipos de transporte utilizado; - manuseio (freqüência, razão, esforço físico necessário e o tempo utilizado); - espaço existente para que a movimentação seja realizada: vãos, espaço no ar, no subsolo, ao longo das paredes ou dos tetos. Armazenamento: considera-se o armazenamento de todos os materiais, inclusive daqueles que se encontram em fase de processamento (estoques intermediários existentes antes de uma operação). Verificam-se os seguintes aspectos: - localização (que dependerá do fluxo e do material); •

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- dimensões;

método de armazenagem; - tempo de espera; - cuidados especiais quanto à segurança. Serviços auxiliares: esses serviços referem-se basicamente a: - pessoal: vestiário, restaurante, lavatórios e pronto-socorro; - material e equipamento: necessários para os trabalhos de inspeção, manutenção e limpeza. -

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Considerações finais para seleção de layout Por que planejar o layout ? Atender as necessidades da organização; Prever/definir o espaço útil necessário e demais áreas do chão de fábrica; Definir o tipo de layout , o fluxo, o sistema de transporte/movimentação, entradas e saídas, corredores, emergência, etc; Tipo de construção, de piso, iluminação e demais facilidades; Tipos de máquinas, sistemas de carga/descarga, movimentação e armazenagem; Sistemas de segurança e tratamento de dejetos; Determinação dos custos envolvidos no projeto do layout e cronograma. •

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Fatores a serem considerados Expansão futura; Flexibilidade do layout ; Fluxo de material; Utilização de espaço; Condições de trabalho e satisfação de empregados; Integração de suporte/facilidades. •

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Expansão futura Vinculado com potencial de longo prazo de uso do espaço; Habilidade de incluir áreas adjacentes (acima, abaixo, ao lado); Liberdade de fixar características nos edifícios (ex.: divisórias). •

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Flexibilidade do layout Facilidade de rearranjo físico para acomodar mudanças em: mobilidade de máquinas e/ou equipamentos; padronização em equipamentos, conteiners, etc. 34



Fluxo de material Grande intensidade de fluxo com mínima distância; Proximidade das áreas, onde o fluxo é envolvido (material, pessoas, etc); Acesso ao recebimento, despacho e áreas chaves; Uso de sistema de manuseio simples entre e através das áreas. •

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Utilização de espaço Definição de espaço útil adequado; Áreas adequadas para corredores; adequadas para manutenção e detritos, etc; Evitar áreas “mortas” sem função. •

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Condições de trabalho e satisfação de empregados Efeito do layout nas atitudes, desempenho e moral dos funcionários; Condições de trabalho adequadas ao tipo de operação; Adequado espaço para acesso, movimentação e operação; Equipamentos de proteção e condições ambientais adequadas. •

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Integração de suporte/facilidades Planejamento, procedimentos e controles voltados para um trabalho efetivo; Integrar com áreas suporte via medidas de desempenho, custo, ordens, prazos; Áreas de serviços próximas das necessidades das demais áreas no layout. •

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A flexibilidade dos sistemas de manufatura

Aqui, serão apresentados os conceitos fundamentais de flexibilidade dos Sistemas de Manufatura, focalizando-se, conforme definição anterior, nas condições do chão-defábrica. O conceito de flexibilidade dos sistemas produtivos tem sido discutido com bastante freqüência na literatura específica. As principais citações neste campo têm sua origem na implantação de produção por lotes, no início da década de 70, quando se afirmava que uma das vantagens desse tipo de produção era sua flexibilidade, ou seja, uma fábrica é capaz de produzir grande variedade de produtos, sem a necessidade de rearranjar fisicamente seus equipamentos. As necessidades de flexibilidade foram se tornando mais importantes à medida que a diversificação da produção aumentava, principalmente a partir do início da década de 60, com a implantação de Tecnologia de Grupo na indústria soviética, e posteriormente com o desenvolvimento das técnicas japonesas de manufatura. A comparação entre os sistemas de manufatura, destinados às altas séries e aos sistemas flexíveis já era uma constante, principalmente com a introdução dos estudos de fluxo de peças no sistema produtivo. São ainda feitos estudos, onde se enfocam os problemas de flexibilidade na aplicação direta em administração industrial. Muitos estudos foram então desenvolvidos, tomando-se como base a implantação de sistemas de manufatura que tivessem como item fundamental de projeto a flexibilidade. Desenvolveram-se ainda alguns conceitos de flexibilidade apresentados no CIRP a partir de 1985, tais como: Flexibilidade: habilidade de responder efetivamente às circunstâncias de mudanças; •


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Flexibilidade de ação: a capacidade de assumir novas circunstâncias; Estado de flexibilidade: a capacidade de continuar funcionando efetivamente a pesar das mudanças; Flexibilidade de trabalho: habilidade dos sistemas de se adequar aos trabalhos (operações) a serem processados; Flexibilidade da célula: habilidade do sistema de se adequar às mudanças e às alterações nas máquinas, estações de trabalho, ao nível de outros componentes da máquina.

No dimensionamento da flexibilidade dos sistemas de manufatura, devem ainda ser considerados os fatores que podem levar à natureza e à fonte da flexibilidade necessárias, como se segue: Flexibilidade da família de peças: estabelecida quando se reduz ao mínimo o problema de mudança de uma peça para outra, dentro da mesma família, no processo produtivo. Flexibilidade dentro do grupo de peças: definida pela possibilidade de se introduzir peças novas e diferentes, dentro de uma classificação em grupos com limites mais amplos, que o anterior. Flexibilidade de roteiro: envolve possibilidade de se alterar o roteiro de fabricação, ou ainda, de se alterar as máquinas utilizadas; desta maneira é possível balancear melhor a capacidade produtiva com a demanda necessária. Flexibilidade à mudança de desenho/projeto: possibilidade de se incorporar alterações nos projetos. Flexibilidade de volume: possibilidade de acomodar variações de volume sem afetar drasticamente a capacidade produtiva, a utilização do equipamento ou o custo unitário das peças. •

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Tomando-se em consideração a flexibilidade como uma variável quantificável para se obter condições para se gerar economia e eficiência ao nível de chão-de-fábrica, para tanto, é necessário defini-la de maneira a levar em conta suas principais influências. Para se conceituar flexibilidade deve-se observar que ela não é uma propriedade única e homogênea dos sistemas produtivos. Podem-se separar as necessidades de flexibilidade em vários itens distintos: Flexibilidade em montagens ( setup) de máquinas para novas peças; Flexibilidade para mudanças do produto; •

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Flexibilidade para operações sazonais, que se reflete em flexibilidade durante as flutuações de carga de trabalho; Flexibilidade para compensar maus funcionamentos do sistema produtivo; Flexibilidade para suportar erros de previsão.

A “flexibilidade para erros de previsão" e a "flexibilidade para mau funcionamento" têm caráter preventivo. A "flexibilidade em montagem" e a "f lexibilidade em mudança de produto" são baseadas em seqüências de produção especificamente planejadas. A "flexibilidade para flutuações de carga" devem cobrir elementos que podem ser planejados (operações sazonais) e variações estatísticas. Quando se atende aos vários componentes da flexibilidade, deve-se levar em conta que certas medidas podem ter efeito em vários elementos simultaneamente.

Principais componentes da flexibilidade nos sistemas de manufatura A fim de se evitar dificuldades de compreensão, os componentes centrais de flexibilidade em sistemas de manufatura, ou seja, a flexibilidade em montagens de máquinas e a flexibilidade para mudança de produto são separados um do outro. 1. Flexibilidade à mudanças de produto; 2. Flexibilidade à montagens ( setup).

Variação da flexibilidade à montagem (setup) e flexibilidade à mudança em instalações de manufatura


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As duas variáveis a serem consideradas (a) Flexibilidade à troca de peças (setup ) É a medida do esforço necessário na mudança entre peças programadas e conhecidas, dentro da estrutura de um programa de produção normal. Este esforço é essencialmente dirigido para preparações e montagens de máquinas (setup), tal como troca de ferramentas, reacerto ou troca de dispositivos, troca de programas de controle NC, etc. (b) Flexibilidade à troca de produto É a medida do esforço necessário para alterar a sua instalação para a fabricação de novos produtos. Tomando isoladamente (a) Flexibilidade à troca de peças ( setup) e (b) Flexibilidade à troca de produto, as necessidades de flexibilidade podem ser expressas, conforme esta figura.

Este esforço é essencialmente dirigido para preparações e montagens de máquina (setup), tal como troca de ferramentas, reacerto ou troca de dispositivos, troca de programas NC, etc. A flexibilidade às mudanças de produto (que influi fundamentalmente na flexibilidade em longo prazo) é a medida do esforço necessário para mudar para novos objetivos de produção ainda não conhecidos quando o sistema produtivo foi instalado, que se tornaram necessários por alteração do programa de produção.

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Um dos critérios para se obter a "flexibilidade às mudanças" é a análise dos custos de reinvestimento e adaptações para mudança para novas peças. Os objetivos típicos, envolvidos em tais mudanças são além dos objetivos de reduções de montagem de máquinas e outros envolvimentos incluídos nessas reduções, também a conversão, reposição, movimentação e suplementação de máquinas-ferramenta e/ou estações de máquinas-ferramenta. Pode-se acrescentar características organizacionais às características técnicas da flexibilidade. Por exemplo, o planejamento do trabalho da produção, por meio de aplicação de técnicas de planejamento adequadas (por exemplo, planejamento por caminho crítico) terá influência considerável nos dispêndios de capital. Deve-se ainda determinar as influências importantes no planejamento, nos componentes individuais de flexibilidade e no projeto dos módulos em questão de um sistema de manufatura. Alguns fatores de seleção deve ser quantificados simultaneamente, tanto para produtos conhecidos como para produtos futuros, utilizando-se de dados de planejamento confiáveis. Com exceção de especificações de usinagem para produtos conhecidos, o planejamento da flexibilidade deve ser com base em previsões de dados projetados ou previstos. Mesmo para produtos existentes, informações como quantidades a serem produzidas dentro da vida útil do produto serão sujeitas a incertezas. A extensão para a qual os erros de previsão devem ser suportados por flexibilidade adequada é, em última análise, uma decisão gerencial. Essa pode definir o equilíbrio entre o risco de uma faixa estreita de adaptação ou um investimento, necessário para se ter grande segurança na previsão de futuros eventos não planejados. A decisão, portanto, determina qual desvio de dados previstos será tolerado pela fábrica (flexibilidade na ocorrência de erros de previsão). A partir daí, todas as variáveis que afetam a flexibilidade deverão ser disponíveis, por meio de dados quantitativos planejados. Com base nesses dados, diferentes sistemas de manufatura podem ser projetados através de simulações para objetivos de produção conhecidos e condições limites.


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Será também possível manter um banco de dados referente aos efeitos das medidas referentes à flexibilidade e avaliá-las em termos de custo. Por exemplo, a flexibilidade à montagens é evidenciada no valor quantitativo dos tempos de montagem (setup) que se manifesta na forma de perdas de utilização maiores ou menores. O objetivo deve ser a "descoberta" projetada da configuração de fábrica mais eficiente e econômica a longo prazo, feita através de simulação. Resulta daí, portanto, uma flexibilidade mais eficiente.

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Elaboração do fluxograma do processo de manufatura

O fluxograma do processo de manufatura é uma das técnicas mais difundidas para representar cada componente de um sistema de processamento da manufatura. São gráficos desenhados pelos analistas de processo, que permitem a visualização do sistema como um todo. Usa-se o fluxograma para a construção de um modelo lógico desenvolvido na fase de análise do projeto da manufatura depois partindo para a forma física. Para resolver um problema como a confecção de um eixo, temos que partir de um modelo lógico que é o diagrama de fluxo de processos, com o objetivo de sair do abstrato para o concreto. Na construção do fluxograma, os componentes são representados por símbolos, facilitando a visualização dos analistas de sistemas. Além disso, o fluxograma torna-se um importante documento para uma grande empresa, permitindo assim vários profissionais trabalharem em cima dele.

Normas para a construção do fluxograma de manufatura 1. Os passos devem ser descritos numa seqüência lógica, de cima para baixo da página e da esquerda para a direita. 2. Cada símbolo deve indicar as operações a serem realizadas. 3. A conexão entre uma parte e outra do fluxograma deve ser feita com os símbolos de conectores. 4. Os fluxogramas devem ser indicados com um título, além do nome do autor, código do sistema e data da sua construção. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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5. Devem ser evitados os cruzamentos de linhas de fluxo. 6. A simbologia pode ser desenvolvida com qualquer tamanho, contanto que se mantenha a proporção.

Simbologia utilizada para elaboração do fluxograma para a manufatura

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Exemplo de um fluxograma, para fabricação de um eixo devemos:

Especificação do produto Desenho 01 - Eixo Aço ABNT 1020 Ø 1 ½ ” x 120mm Tratamento superficial: Oxidação preta

Desenho (02) para fabricação tornearia

Desenho (03) para fabricação fresadora.


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Primeiro passo: Estudo do produto para definir o processo. Material a ser fabricado (Aço 1020); • Dimensões da matéria-prima ( ∅ 1 1/2” x 120mm); • Máquinas (torno CNC e centro de usinagem); • Ferramentas (tornear, sangrar, neutra, fresa de topo ∅ 6mm) ; • Tipos de operações (tornear, fresar, oxidação preta, embalagem – 1 peça por • embalagem); • Cada operação deverá ter controle da conformidade; Tamanho do lote (20 peças). • Segundo passo: Definição do processo. 1. Buscar matéria prima no almoxarifado; 2. Transportar MP para setor Tornearia; 3. Usinar o eixo conforme o desenho; 4. Verificar as medidas; 5. Transportar eixo para setor fresamento; 6. Usinar a chaveta o desenho; 7. Verificar as medidas da chaveta; 8. Transportar o eixo para setor oxidação; 9. Oxidar eixo; 10. Verificar a oxidação; 11. Transportar o eixo para setor de embalagem 12. Embalar; 13. Transportar o eixo para o depósito; 14. Fim.

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Terceiro passo : Elaborar o fluxograma.


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Cálculo da necessidade de materiais - MRP

O cálculo das necessidades de materiais ou MRP (Material Requirements Planning), e MRP II (Manufacturing Resources Planning , ou planejamento dos recursos de manufatura) são os sistemas de administração da produção de grande porte que mais vêm sendo implantados pelas empresas ao redor do mundo, desde os anos 60. O MRP permite que as empresas calculem quanto material de determinado tipo é necessário e em que momento. Para fazer isso, utiliza os pedidos em carteira, assim como previsões de pedidos que a empresa acha que irá receber. O MRP verifica, então, todos os ingredientes ou componentes necessários para completar esses pedidos, garantindo que sejam providenciados a tempo. Os objetivos principais dos sistemas de cálculo de necessidades são: A técnica MRP é uma técnica de programação de materiais cujo objetivo é gerar o plano de materiais necessários para atender à demanda prevista dada a posição corrente de estoques, produção e compras; Permitir o cumprimento dos prazos de entrega dos pedidos dos clientes com a mínima formação de estoque; Planejar as compras e a produção de itens componentes para que ocorram apenas nos momentos e nas quantidades necessárias, nem mais, nem menos, nem antes, nem depois. •

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O cálculo de necessidades dos componentes é feito a partir das necessidades dos produtos finais. Suponhamos que determinado processo produtivo (que manufature o produto hipotético A) consista em três etapas: compra de materiais, que leva dois dias, fabricação dos componentes, que leva dois dias e montagem do produto final A que leva um dia.

Princípio básico •

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Parte-se das necessidades de entrega dos produtos finais (quantidade e datas); Calcula-se para trás, no tempo, as datas em que as etapas do processo de produção devem começar e acabar; Determinam-se os recursos e respectivas quantidades necessárias para que se execute cada etapa.

Para executar os cálculos de quantidade e tempo descritos, os sistemas de planejamento das necessidades de materiais (MRP I), normalmente, requerem que a empresa mantenha certos dados em arquivo de computador, os quais, quando o programa MRP I é rodado, são recuperados, usados e recuperados e atualizados. Para que se possa compreender a complexidade de um sistema MRP, é necessário que se entenda esses registros e arquivos de computador que são: Carteira de pedidos; Programa mestre de produção; Previsão de vendas; Lista de materiais; Ordens de compra; Planos de materiais; Registro de estoque; Ordens de trabalho. •

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Para se fazer o cálculo do MRP é necessário definir algumas variáveis: Período: indica os períodos que o MRP vai considerar para o planejamento. Recebimentos programados: ordens firmes - como, por exemplo, as ordens já abertas de reposição de estoque para o item com recebimento programado para o início do período. Estoque projetado disponível/Estoque mínimo disponível: a posição e os níveis projetados de estoque do item, disponível ao final de cada período. Plano de liberação de ordens: ordens planejadas a serem liberadas no início de cada período. Tempo de ressuprimento: O lead time, ou tempo de ressuprimento de um item, é o tempo necessário para seu ressuprimento. Se um item é comprado, o lead time refere-se ao tempo decorrido desde a colocação do pedido de compra até o recebimento do material comprado. Se tratar de item fabricado, o lead time referese ao tempo decorrido desde a liberação de uma ordem de produção até que o item fabricado esteja pronto e disponível para uso. Tamanho do lote (lote econômico): idealmente, as ordens colocadas seriam do tamanho exato necessário, nem mais nem menos. Entretanto a empresa pode optar por trabalhar com lotes de produção, para fazer frente a eventuais custos fixos. Estrutura do produto: é uma estrutura que descreve todas as relações pai-filho, entre itens que são componentes de um mesmo produto final, a figura abaixo representa a estrutura do produto final A •

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Necessidades brutas: são as quantidades necessárias dos itens “filhos” (componentes) para atender a determinada quantidade de um item “pai” que necessita ser produzido, desconsiderando as quantidades em estoques dos itens “filhos”, ao longo do tempo. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Necessidades líquidas: são as necessidades de itens-filhos (componentes) para suprir a produção de determinada quantidade de um item-pai, descontadas as posições de estoques já existentes de itens “filhos” e que, portanto, não necessitam ser produzidos ou efetivamente obtidas, via compra ou manufatura, para a produção do item-pai. Portanto: (necessidade líquida = necessidades brutas - quantidade em estoque).

O MRP baseia-se num registro básico que representa a posição e os planos com respeito à produção e aos estoques de cada item, seja ele um item de matéria-prima, semi-acabado ou acabado, ao longo do tempo. Este registro é chamado registro básico do MRP período a período. Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens Tempo de ressuprimento = 1 Período Tamanho do lote = 50

0

1

6

50 56

2 10

3

4 40

5 15

6

7

46

46

6 50

41

41

41

No exemplo acima podemos concluir que no período 4 será emitido uma ordem de fabricação de um lote com 50 peças para suprir a demanda de 15 peças que deverá ser entregues no período 5 fazendo com que não crie um estoque excessivo.

Exemplo A figura a seguir mostra uma mesa simples, código do item 04418. A mesa é montada por encaixe, juntando-se o conjunto base (uma sub-montagem, código 04778) com o tampo (código 04211). O conjunto base é, por sua vez, montado a partir de quatro travessas (código 03232) e quatro pernas (código 02554). Todos os componentes são comprados de fornecedores e apenas a montagem é feita nesta empresa.

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Suponhamos também que sejam os seguintes os tempos de ressuprimento para os itens representados: Montagem de mesa* LT = 01 semana TL = 4 Montagem conjunto base ** LT = 01 semana TL = 5 Compra travessas LT = 01 semana TL = 23 Compra pernas LT = 02 semanas TL = 22 Compra tampo LT = 02 semanas TL = 3 * Assumindo que o tampo e o conjunto base montado estejam disponíveis. **Assumindo que as pernas e travessas estejam disponíveis.

Para trás (lógica MRP II) Compra das travessas Compra das pernas Compra do tampo Montagem da base Montagem da mesa 1

2

3

4

Semanas

Estrutura do produto mesa


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Nome do item = mesa Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens Nome do item = tampo Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens Nome do item = conjunto base Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens Nome do item = travessa Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens Nome de item = perna Período Necessidades brutas Recebimentos programados Estoque projetado disponível Plano de liberação de ordens

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tempo de ressuprimento LT=1 1 2 3 4

5

6 10

7

8 14

tamanho do lote = 4 9 10 11 3

período = semana

12

13 10

14

15

16

17 10

18

19

20 1

0 5

5

5

9

13

7

11

1

1

1

2

6

0

0

4

6

2

2

2

1

0

0

4

4

4

4

4

0

0

4

4

4

0

4

4

4

0

0

0

0

12 4

13 0

14 4

15 4

16 4

17 0

18 0

19 0

20 0

tempo de ressuprimento = 2 1 2 3 4 0 0 4 4

5 4

6 4

7 4

8 0

tamanho do lote = 3 9 10 11 0 4 4

12

12

8

4

3

2

1

1

4

3

2

1

4

3

2

1

1

1

1

1

0

0

3

3

3

0

3

3

3

3

3

3

3

3

0

0

0

0

0

0

tamanho do lote = 5 9 10 11 0 4 4

12 4

13 0

14 4

15 4

16 4

17 0

18 0

19 0

20 0

período = semana

tempo de ressuprimento = 1

período = semana 7 8 4 0

1 0

2 0

3 4

4 4

5 4

6 4

10

10

6

2

3

4

0

0

0

1

2

3

3

4

0

1

1

1

1

1

0

0

0

5

5

0

0

0

5

5

5

0

5

0

5

0

0

0

0

0

tamanho do lote = 23 9 10 11 20 20 20

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período = semana 5 20

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tamanho do lote = 22 9 10 11 20 20 20

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período = semana



Automação da manufatura

O conceito de automação remonta a milênios. Os gregos, buscando libertarem-se do trabalho rotineiro e da fadiga, conceberam dispositivos que poderiam assumir certas tarefas. A palavra "automação" é derivada da palavra grega "automatos" , que significa "ação própria". Ela refere-se a um aparato, um processo ou um sistema que é capaz de operar por conta própria, sem assistência externa. Atualmente, a visão dos gregos está se concretizando. Desenhos de peças e ou croquis de processos estão sendo transformados em processos de ferramentas préprocessadas e enviados diretamente a centros de usinagem através de Sistemas de Controle Numérico Distribuído - DNC. Alguns Sistemas Flexíveis de Manufatura - FMS estão perto de serem instrumentos que podem fazer o seu próprio trabalho. Durante a década de 70, as tendências de automação evoluíram para o que se definiu como Manufatura Integrada por Computador, do inglês Computer Integrated in Manufacturing - CIM; esta proposição pressupunha a conexão total de todas as atividades automatizadas da manufatura. Autores como Teicholzs e Orr, definiram a Manufatura Integrada por Computador como continuação natural da tendência de automação. Segundo eles: Manufatura Integrada por Computador - CIM é o termo usado para descrever a automação completa de fábrica, com todos os processos funcionando sob controle computacional, com ligação entre eles somente por informação digital. Nesse conceito, a necessidade de papéis é eliminada, assim, como muitas funções ou cargos humanos. CIM é a conseqüência ostensivamente evolucionária das soluções de Auxílio Computacional a Projeto e Detalhamento - CADD e do Auxílio Computacional à Manufatura – CAM. •


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Por que CIM é desejável? “Porque reduz o componente humano da Manufatura, e, portanto alivia os processos de seu ingrediente mais propenso a erro". Esta definição coloca a automação como pré-requisito, além de posicionar o homem como elemento do sistema, que pode propiciar erro. Além disso, essa visão de integração considera somente o chão-de-fábrica propriamente dito, e as atividades de engenharia; sem incluir atividades fundamentais, tais como: marketing, suprimentos, vendas, etc. Levando-se em conta as considerações acima, vale a pena r efletir-se sobre alguns pontos: Partindo-se do pressuposto que o Sistema de Manufatura é, na sua essência, um Sistema de Informações, e que a sua Integração é função da sinergia do fluxo das informações, será necessário dimensionar-se estruturalmente suas grandes atividades e suas inter-relações. A Integração é, antes de tudo, um estado estrutural do Sistema de Manufatura. O emprego extensivo de computadores, tomados como componente de automação flexível (ou programável), pode prover conectividade, ou no máximo, interfaceamento; ou seja, é possível conectar escritórios e locações através de telefone ou redes computacionais. A integração só se dará quando a passagem de informações alterar a maneira pela qual a organização opera. A conectividade física e o interfaceamento de programas constituem somente uma pequena parte do problema. A automação, quando assumida como tecnologia disponível, provê pré-condições para o tráfego das informações em cada atividade do Sistema de Manufatura. Será então necessária a conceituação básica sobre automação, para que se possa posteriormente, utilizá-la como ferramenta de apoio ao estado de organização do Sistema de Manufatura. •

•

•

Definições de automação Existe um grande número de definições para automação que podem ser separadas em dois grandes grupos.

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Numa visão generalista da automação, que coincide muitas vezes com o uso trivial do termo, pode-se citar: Oxford English Dictionary : "É o controle automático da fabricação de um produto através de sucessivos estágios". A automação pode ainda ser caracterizada como uma forma de controle de algumas atividades particulares, habilidade normalmente associada aos seres humanos. Segundo vários autores, devese separar os conceitos de mecanização e automação. Assim, pode-se definir: Automação: é a tecnologia destinada à substituição ou auxílio ao esforço mental humano. Exemplificando, os gabaritos que equipam os tornos copiadores substituem a decisão mental do homem de recuar as ferramentas de corte durante uma operação de torneamento; os programas de comando numérico caracterizam instruções, que substituem os atributos humanos de percepção, raciocínio e decisão de compor o roteiro de ferramentas, durante a usinagem de uma peça numa máquina-ferramenta. Mecanização: é a tecnologia destinada à substituição dos atributos físicos do homem (energia, sentidos, etc.) . Exemplificando, a aplicação de motores elétricos em máquinas-ferramenta amplifica a potência aplicada pelo homem somente em sua força física. Da mesma maneira, as escalas micrométricas que permitem avaliação de centésimos de milímetros ampliam a capacidade de percepção visual do homem. •

•

A substituição dos atributos humanos correspondentes às suas propriedades mecânicas determina basicamente: As condições de energia necessárias para a transformação das peças fabricadas por deformação plástica, remoção de material, capacidade de transporte e movimentação de peças, etc. As condições de ampliação de percepção para fixação de especificação geométrica, dimensional, térmica, etc. •

•

Pode-se ainda classificar a automação em dois tipos principais: Automação fixa ou rígida; Automação programável ou flexível. •

•

Automação fixa ou rígida A automação será classificada de fixa ou rígida quando o atributo humano decorrente ao seu esforço mental for substituído por equipamentos mecânicos.


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Automação programável A automação será classificada de programável ou flexível quando o atributo humano decorrente ao seu esforço mental for substituído por um programa de instruções residente em um computador. A tabela abaixo exemplifica algumas aplicações de automação fixa e programável, nas quatro grandes atividades do Sistema de Manufatura. Aplicações de automação fixa e programável para as atividades principais do Sistema de Manufatura. Atividade Principal

Fixa

Programável

Chão-de Fábrica

Linhas de transferência; manipuladores mecânicos.

Sistemas Flexíveis de Manufatura; Robôs estacionários ou de pórtico.

Engenharia

Pranchetas, réguas, esquadros pastas

Sistemas Computacionais gráficos.

Negócio

Fichas de controle de produção; arquivos-pasta.

Sistemas Computacionais de chão-de-fábrica.

Suporte

Métodos manuais de controle estatístico, tabelas, etc.

Programas aplicativos para controle estatístico de processo; Programas de manutenção preventiva.

A partir das considerações anteriores, desenvolve-se a automação dos processos e métodos de fabricação. Particularmente para essa aplicação, pode-se definir automação da seguinte maneira: Automação é a tecnologia referente à aplicação de sistemas mecânicos complexos, eletrônicos e computacionais nas operações de manufatura e no controle da produção em substituição a atributos intelectuais do homem. Essa tecnologia abrange: • Máquinas-ferramenta automáticas para o processamento das peças; • Sistemas automáticos de movimentação de materiais; • Máquinas automáticas de montagem de componentes nos produtos; • Processo com fluxo contínuo; • Sistemas de retorno de informação (feedback ) para controle; • Sistemas computacionais para controle de processo; • Sistemas computacionais para coleta de dados, planejamento e tomada de decisões, para suporte das atividades de fabricação; Como vimos anteriormente, a automação pode ser classificada em automação rígida ou automação flexível. Os sistemas automáticos de produção também:

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Automação rígida É aquela na qual a seqüência das operações do roteiro de fabricação é definida pela configuração do equipamento. As principais características da automação rígida são: Alto custo de investimento inicial; Altas taxas de produção adequadas para altos volumes; As operações básicas são normalmente simples. A integração e a coordenação de um grande número de operações num único equipamento torna o sistema complexo; As alterações no processo para permitirem alterações de produto são difíceis e de alto custo. •

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Os exemplos típicos da automação rígida são as linhas de transferência, máquinas indexadoras, linhas de montagem automáticas, etc.

Automação programável É aquela na qual a automação é feita através da troca de programas de instrução através de programação computacional. As suas principais características são: Alto custo de investimento, tão alto quanto da automação rígida. Em algumas aplicações, o investimento pode se tornar ainda maior que uma instalação similar com automação rígida. Capacidade de alterar a seqüência de operações para permitir adaptação de projetos de produtos diferentes; A seqüência de operações é controlada por um programa (de instruções). O sistema pode ser reprogramado para se alterar a seqüência de operações; A flexibilidade torna o sistema adequado para produção em baixas quantidades de produtos diferentes; Baixas taxas de produção quando comparadas aos sistemas de automação rígidos. •

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Os exemplos típicos de automação programável ou flexível são as máquinasferramenta comandadas numericamente (CNC). O programa da peça controla a seqüência de operações para se usinar determinada peça. Novas peças e/ou projetos são feitos a partir de novos programas.


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Controle de processos e otimização Esta estratégia inclui toda a gama de estratégias de controles destinados a operar os processos e equipamentos mais eficientemente. As estratégias de controle incluem: Controle de "feedback" ; Controle de otimização; Controle de seqüenciamento. •

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Tendências da automação Recentemente a automação apresenta várias tendências, não somente nas máquinas automáticas, mas também no pensamento das pessoas ligadas à fabricação, responsáveis pelo planejamento, projeto e operação dessas máquinas. As principais tendências são: Visualização de máquinas-ferramenta isoladas, sistemas de transferência de peças, e operações como componentes de sistemas integrados de produção. Essa conceituação prevê uma estrutura conceitual para se determinar as inter-relações e os valores paramétricos dos componentes que determinarão o melhor desempenho de todo o sistema. Baseada na estrutura conceitual, desenvolvida no item anterior, desenvolvimento de elementos de automação rígida e automação flexível num sistema cuja automação deverá ser dimensionada de acordo com as necessidades de flexibilidade. Os sistemas denominados genericamente de Sistemas Flexíveis de Manufatura devem seguir essa conceituação geral. A flexibilidade das operações de chão-de-fábrica irá orientar as necessidades de automação, seja na sua forma rígida ou flexível. Emprego cada vez maior de sistemas computacionais para controlar equipamentos de produção. Os bancos de dados tecnológicos e administrativos serão utilizados para seqüenciamento e coordenação das operações da fábrica, integradas ao planejamento global das empresas. •

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Todas essas tendências, quando utilizadas simultaneamente e de maneira integrada, resultarão em uma "fábrica integrada por computador". As previsões atuais mostram que um sistema como esse poderá operar a médios prazos, principalmente em instalações fabris onde as necessidades de atendimento ao mercado consumidor conduzem a arquitetura de fábrica dimensionadas para alta flexibilidade operacional ao nível de chão-de-fábrica e alta adaptabilidade em áreas de Engenharia e Marketing. 60



As instalações necessárias ao Shop Floor – Chão-de-Fábrica devem ser projetadas de acordo com requisitos bem definidos sob o aspecto de flexibilidade. Essas instalações são conhecidas como Instalações de Fabricação Flexível (IFF) ou Instalações Flexíveis de Manufatura (IFM). As Instalações Flexíveis de Manufatura podem ser divididas em quatro grupos: Linhas de Transferência Flexível - FTL; Sistemas Flexíveis de Manufatura - FMS; Células Flexíveis de Manufatura - FMC; Módulos Flexíveis de Manufatura - FMM. •

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A figura esquematiza as principais características de cada um desses grupos.

As áreas de aplicação desses conceitos são mostradas abaixo, como função dos vários tipos de peças e suas respectivas produções. A faixa de aplicação das FTL, FMS e FMC é feita em função de vários outros fatores, além da escala de produção (veja na figura a seguir). Sendo que a transição da produção de pequena para média escala e de média para alta escala não é claramente definida. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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A melhor aplicação de um sistema de manufatura somente pode ser feita mediante a consideração de um grande número de operações e influências de produto. Qualquer hipótese genericamente válida demarcando os vários conceitos de sistemas flexíveis automáticos de manufatura consegue, no entanto, apenas identificar as tendências. Dentro da área de produção individual, quando se produz em lotes pequenos e com baixa freqüência de repetibilidade de peças, as máquinas CNC isoladas têm melhor aplicação. A área de aplicação mais econômica das Células Flexíveis de Manufatura e dos Sistemas Flexíveis será na produção em pequenos e médios lotes. Entretanto, este investimento somente poderá ser justificado se houver necessidade de capacidade instalada apropriada.

Número de peças diferentes (flexibilidade)

Produção em altos volumes As Linhas de Transferência Flexíveis FTL devem ser aplicadas para fabricação em alta escala. Quando o fluxo das peças for cíclico e organizado na ordem das máquinas por meio de interligação interna seqüencial, ou seja, a peça passa pela linha sem omitir nenhuma máquina que a compõe. Em contraste com as linhas convencionais de transferência pode-se usinar numa Linha de Transferência Flexível FTL uma quantidade razoável de peças diferentes (entre 4-10). A variação das peças, entretanto, tem que ser delimitada por famílias fechadas, onde existam as similaridades de forma e de roteiro de fabricação entre elas. Pois, o reajuste dos 62



equipamentos para novas peças, dentro dessas condições será feito mais facilmente. A concatenação interna das máquinas-ferramenta integradas no sistema exige que os tempos de ciclo sejam coordenados e balanceados. A necessidade de flexibilidade nas linhas de transferência é obtida através de variações na seqüência de usinagem de peças.

Algumas questões devem ser resolvidas Por quanto tempo pode ser antecipada a produção anual? Até que extensão se deve levar em conta as mudanças de projeto ou tecnologia durante esse período? Em que extensão o produto seguinte será fabricado nas instalações existentes? •

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Os seguintes aspectos devem ser considerados como outras vantagens de linhas de transferências flexíveis, quando comparadas às linhas de transferência rígidas: O projeto flexível das estações individuais de usinagem permite que peças diferentes, porém similares sejam produzidas em uma linha de produção. Em muitos casos, o conceito de linha pode ser empregado, de maneira que a variação das peças colocadas juntas, permite seu agrupamento; Linhas de transferência flexíveis são adequadas numa análise preliminar, para fabricação de peças, onde a similaridade entre elas determine uma família fechada. •

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Em contraste com as linhas de transferência rígidas, é possível trabalhar nas linhas de transferência flexível com lotes relativamente pequenos e, portanto, com inventários reduzidos; neste caso, as unidades CNC permitem os ajustes das máquinas em função da variação dimensional das peças da família. Conseqüentemente, é possível implementar variações da mesma peça e/ou produto com mais facilidade.

Modernos sistemas de manufatura O paradigma tradicional enfoca um alto volume de produção e uma baixa variedade de produtos, mas esse enfoque está desaparecendo, pois os consumidores estão desenvolvendo uma nova postura, cujas exigências que mudam as características do mercado. Uma resposta a essa exigência é a fragmentação do mercado, levando a “customização” em massa, ou seja, produtos específicos são fabricados para atender a requisitos particulares do consumidor, com custos similares ao da produção em massa (Gould, 1997), na qual o sistema tradicional de produção é exigido ao máximo para


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prover soluções individualizadas a um segmento específico de mercado. Em função disso, surgiu o conceito de Sistema de Manufatura Ágil, cuja definição é:

Manufatura ágil “Manufatura ágil é a habilidade de uma empresa administrar a mudança, no imprevisível mundo do comércio e da indústria e, sobreviver no mercado que demanda uma rápida resposta às inesperadas mudanças nas demandas do consumidor, nos desafios competitivos e nas rupturas tecnológicas” (Owen & Kruse, em Batocchio et al, 1999). Nesse cenário, são colocados desafios ao sistema de manufatura, já q ue necessita atender os consumidores em diferentes mercados, sem prejuízo do custo e de lead time. Então uma empresa ágil irá requerer processos de manufatura capacitados a explorar as oportunidades num clima de incerteza, imprevisível e em condições de mercado altamente turbulento. No entanto, nota-se que as características dos problemas que a empresa deve enfrentar são muito distintas, quando se consideram dois importantes ambientes: o externo e o interno. A agilidade interna irá envolver aspectos relativos a: desenvolvimento de produtos, processos e tecnologia, métodos de gerenciamento da manufatura, recursos humanos, sistema de informações, etc. A agilidade externa terá o foco no concorrente, nos parceiros, nos consumidores, na legislação (meio ambiente, contribuições), nos aspectos internacionais (acordos comerciais, tarifas e barreiras), etc... Na figura abaixo, extraída de Gould (1997), pode-se ver, para diferentes sistemas de manufatura, as características de cada uma e a evolução para a agilidade. Para atingir a manufatura ágil, a empresa deve enfocar as funções e inter-relações entre seus três recursos primários, que são: pessoas, organização e tecnologia, Paul Kidd (1997). A evolução dos sistemas de manufatura, suas características para a agilidade (Gould 1997). A evolução dos sistemas (Gould, 1997) Artesanal Massa Reconfigurável Flexível Fixa Abrangente

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Enxuta

Ágil


Empresa virtual Redes temporárias de companhias independentes, ligadas por tecnologia de informação, que compartilham competências, infra-estrutura e processos de negócio com o propósito de preencher uma necessidade específica do mercado (Bremer 1998). A empresa virtual surgiu para atender um ambiente de: Mudança rápida; Produtos e mercados em constante mutação; Ritmo e crescente de inovação; Variedade crescente de produtos. •

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Neste ambiente a empresa deve: Ser ágil; Capaz de fazer alianças. •

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Características da empresa virtual Liga pessoas, recursos e idéias por meio de tecnologia; Extremamente adaptável; Não possuir regras e estruturas rígidas; Integrar competências-chave entre empresas reais; Empreendimento pode ser desfeito após atender demanda; Conceito deriva da adaptabilidade. •

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Razões estratégicas Dividir custos, P&D, riscos, infraestrutura; Juntar competências-chave complementares; Reduzir Time to market ; Aumentar tamanho aparente; Ganhar ou partilhar acesso a mercados; Migrar de vendas de produtos para vendas de soluções. •

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Manufatura holônica A palavra holon foi proposta pela primeira vez por Artur Koestle, em seu livro “Ghost in the Machine” (Fioroni & Batocchio, 2000). Ela vem do grego “holos” que significa “todo”, acrescido do sufixo -on, indica “parte” ou “partícula” (por exemplo: elétron, próton). Koestler observou que quando estruturas estáveis e auto-suficientes se agrupavam formando uma estrutura maior, essa também se apresentava estável e auto-suficiente. Esse comportamento pode ser observado no corpo humano, onde as SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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células são estruturas estáveis e auto-suficientes, que se une formando os tecidos, e também na sociedade, onde as famílias são os componentes do sistema social. Portanto, o nome “holon” é dado a uma estrutura que é um “todo” (holos) autosuficiente, mas ao mesmo tempo é a partícula (-on) de um sistema maior, ao qual é subordinada. O interesse pelos sistemas holônicos foi levantado pelo IMS Consortium (www.ims.org, 2000), um consórcio de países envolvendo suas maiores empresas e instituições de ensino, com o objetivo de desenvolver o sistema de manufatura ideal para o mercado do novo milênio. O conceito de sistema holônico combina as melhores características das estruturas hierárquicas e heterárquicas, pois ao mesmo tempo em que os holons podem atuar de forma independente e sem assistência, eles também recebem orientação de um controle central que coordena e organiza seus esforços, fornecendo diretrizes básicas para o trabalho. Dessa forma o sistema possui a estabilidade de um sistema hierárquico, preservando a flexibilidade de um sistema hierárquico (Fioroni, 2000). O objetivo de um sistema holônico de manufatura é atingir as mesmas características encontradas nos outros sistemas holônicos, como os organismos vivos e as sociedades, a saber: (Franco & Batocchio, 1999). Estabilidade diante dos imprevistos; Adaptabilidade e flexibilidade diante das mudanças; Uso eficiente dos recursos disponíveis. •

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Células flexíveis de manufatura

As Células Flexíveis de Manufatura - CFM visam a maior capacidade de adaptação para se atender ao aumento da diversificação e à redução de vida dos produtos. O objetivo é se usinar totalmente uma peça numa única máquina. Os módulos geralmente empregados na produção individual ou lotes pequenos são centros de usinagem independentes, dentro da configuração da célula flexível. As células flexíveis são freqüentemente o ponto de início dos Sistemas Flexíveis de Manufatura. A configuração mais simples de uma célula flexível corresponde ao Módulo Flexível de Manufatura, composto basicamente de um Centro de Usinagem, com as respectivas trocas automáticas de peças e ferramentas, além da monitoração dos parâmetros dimensionais em tempo real. Uma CFM é composta de uma ou mais máquinas-ferramenta com vários eixos programáveis, capazes de usinar automaticamente uma grande variedade de peças diferentes, além de monitorar automática e independentemente o seu processo produtivo. Observa-se que uma Célula Flexível de Manufatura incorpora, além de atividade de transformação, atividades de movimentação entre máquinas ou módulos e monitoração, seja ou não em tempo real. Os equipamentos de alimentação podem ser robôs, manipuladores, trocadores de mesa, ou outros equipamentos de maior ou menor complexidade, que trabalham integrados à máquina controlada.


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A cada fim de processo, a máquina emite um sinal de controle para o subsistema dar início ao descarregamento e novo carregamento. Dizemos usualmente que o subsistema de alimentação é ¨escravo¨ da máquina controlada. Quanto ao equipamento em que dispomos os blanks , esse pode ser escravo da máquina ou do sub-sistema de alimentação.

Célula Flexível de Manufatura (CFM ou FMC)

Podemos notar que a FMC apresenta uma certa autonomia de operação, ou seja, trabalho sem assistência do operador. Essa autonomia depende do número de peças e do tempo de processo de cada peça. É possível a produção de uma ou mais peças, a máquina pode trocar de programa automaticamente de acordo com as dimensões do blank , ou com o número de peças programado.

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A célula apresentará uma maior ou menor flexibilidade dependendo do grau de flexibilidade dos seus componentes. Por exemplo, para uma FMC de usinagem com máquina CNC, quanto maior o número de ferramentas da máquina, maior será a flexibilidade, ou seja, a capacidade de usinar diferentes peças e, quanto maior a memória da máquina, maior número de programas de diferentes peças - o mesmo é válido para o sub-sistema de alimentação.

Células de produção e seu emprego nos Sistemas Flexíveis da Manufatura

O conceito de células de produção é baseado no princípio de trabalho em grupo, no qual um pequeno número de pessoas age como uma equipe unida e coesa, visando o desempenho de uma tarefa comum. (Jackson, 1978). Uma definição “mais prática” é dada por Hyde em Kinney Jr. (1978). “Células de manufatura constituem uma técnica de produzir lotes médios e pequenos de peças de diferentes tamanhos, formatos e materiais que, entretanto, requerem processos de fabricação similares, desempenhados em pequenos arranjos de máquinas agrupadas, especificamente preparadas e seqüenciadas como unidade”.


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Esta definição leva à identificação dos três passos desenvolvidos no desenho de uma célula de manufatura: Selecionar as peças (ou seja, fazer famílias); Selecionar as máquinas; Arranjar a célula e designar operadores para ela. •

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É claro que repensar a produção de uma empresa em termos de células pode levar a uma grande mudança em sua organização, principalmente no que diz respeito aos layouts de chão-de-fábrica e as manipulações de materiais (material handling ); em rigor, sua adoção pode introduzir mudanças mais profundas mesmo em nível administrativo (planejamento de processos) e em nível de criação (design). Uma destas mudanças é a adequação da célula criada aos elementos externos a ela, impedindo replicação de dados e fabricação desnecessárias de produtos. O conceito de um SFM com suas ligações de processamento de dados e manipulação de materiais ao “mundo exterior”. (Ranky, 1983). Kinney Jr. (1987 – a) propõe uma metodologia para o desenho de células de manufatura, que incluem cinco tipos de decisão, dependentes entre si: Seleção de peças; Seleção de máquinas; Layout , equipamentos e elenco de operadores; Avaliação; Seqüenciamento e controle da célula. •

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A seleção de peças determina o conjunto de peças a serem processadas na célula. Naturalmente, estas peças devem ser similares quanto ao modo como são produzidas. Não apenas esse fator influencia, mas também o maquinário envolvido nessa atividade deve ser, em algum sentido “semelhante”. Assim, torna-se necessária a consulta a um banco de dados que contenha informações como rotas de processamento, atributos de peças, requerimentos de ferramentas, etc., das quais as técnicas farão uso para determinar o agrupamento mais adequado. Estas técnicas constituem objeto de estudo e, entre elas, pode-se citar a Tecnologia de Grupo (TG) e a Análise de Cluster . Essa última é um procedimento matemático mais complexo, que requer um estudo das distâncias entre máquinas.

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A TG procura atingir seu objetivo que são: a economia e a otimização de processos através de três princípios básicos (Burbidge, 1975): Layout de grupo; ciclo de controle de fluxo curto e seqüência planejada de uso de máquinas.


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A denominação FMS é freqüentemente utilizada para a descrição genérica de uma variedade de sistemas que são geralmente similares em conceito. Embora a denominação FMS pretenda ser genérica são ainda empregados vários outros termos e definições para descrever estes equipamentos de aplicação geral: Sistemas de Manufatura Integrados por Computador - SMIC - (Computer Integrated •

Manufacturing Systems - CIMS); •

Manufatura de Peças Gerenciada por Computador - MPGC - (Computer Managed Parts Manufacturing - CMPM);

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Complexo Flexível de Manufatura (CFM) (Flexible Manufacturing System Complex FMSC).

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Sistemas Automatizados e Integrados por Computador - SAIC (Computer Integrated and Automated Manufacturing Systems - CIAMS) .

Um Sistema Flexível de Manufatura (SFM) ou Sistema Flexível de Usinagem (SFU) é definido como um sistema de produção automatizado, utilizado para a fabricação de famílias de peças em produção de médio volume. É um agrupamento de equipamentos, considerados como estações de trabalho, interligados por um sistema de carga e descarga e de movimentação de peças e ferramentas automatizadas. Todo o sistema é controlado por um computador. O objetivo de um Sistema Flexível de Manufatura é produzir, de maneira eficiente, diferentes tipos de peças em volumes médios e baixos. A característica única e peculiar do conceito de manufatura dos SFM é de ligar num só conjunto, de maneira integrada, estações de trabalho (usinagem), sistemas automatizado de manuseio de materiais e o controle computacional.


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Um SFM é dimensionado para produzir peças similares (uma ou mais famílias de peças) aleatoriamente ou simultaneamente. Alguns sistemas operam com lotes de famílias de peças, enquanto que outros podem operar com peças de várias famílias em ordem aleatória. Por outro lado, pode-se obter com um Sistema Flexível de Manufatura, uma produção de peças com maior diversificação. Um FMS é um agrupamento de equipamentos, considerados como estação de trabalho, interligados por um sistema de carga e descarga e de movimentação de peças e ferramentas automatizadas. Todo o sistema é controlado por um computador. O objetivo de um Sistema Flexível de Manufatura é produzir, de maneira eficiente, diferentes tipos de peças em volumes médios e baixos. Todas as atividades podem ser monitoradas: desgaste de ferramentas, movimentação de peças de uma máquina para outra, montagens de peças (setup), inspeção, ajuste de ferramentas, carga e descarga, planejamento e programação, tudo é f eito por controle computacional em tempo real. Em operação, o SFM é uma fábrica automatizada em miniatura. Dependendo do arranjo físico, podem ser empregados para produções variadas desde a programação individual até a produção em larga escala. A característica principal é a concatenação externa das máquinas, que não tem restrições em relação a ciclos ou fluxos. Tempos de processo nas estações individuais são compensados por estoques reguladores centrais ou descentralizados. Tomando-se em conta a tendência de desenvolvimento de componentes individuais dos sistemas flexíveis de manufatura, pode-se fixar algumas características comuns entre eles:

Sistema de processamentos As máquinas geralmente empregadas num SFM são centros de usinagem CNC, máquinas trocadoras de cabeçotes (Head Changing Machines) , centros de torneamento CNC. Pode-se ainda empregar outros tipos de equipamentos, tais como, máquinas de corte a laser, estações automáticas de montagem e teste, ou ainda máquinas de conformação e outras de acabamento.

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O tempo de preparação no SFM, o manuseio de material, tanto de matéria-prima (blank) como de peças em processo e produto acabado, é feito utilizando-se mesas móveis ou paletes. Em máquinas convencionais ou mesmo em máquinas CNC isoladas, a peça a ser trabalhada é fixada à mesa da máquina e, durante essa fixação, a máquina permanece parada, ou seja, sem produzir. Chamamos esse tempo de tempo de preparação. Assim, para máquinas CNC isoladas, o tempo de produção de uma peça será a soma do tempo de processo com o tempo de preparação. Sendo: T prod. - tempo de produção. T proc. - tempo de processo. T prep. - tempo de preparação. T prod. = T proc. + T prep. Num SFM, as máquinas possuem uma mesa intercambiável que chamaremos de ”PALLET”. A matéria-prima, ou blank , é fixada ao palete, em uma estação de carga e, a partir daí, é transportada para a máquina ou para o armazém. Com o sistema de paletes, o operador carrega e descarrega o palete e não a máquina. Dessa maneira, o tempo de preparação desaparece, ou seja, o tempo de preparação está sobreposto ao tempo de usinagem, uma vez que, enquanto uma peça é processada, o operador fixa outro blank em outro palete.

Palete com dispositivo SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Para o FMS, o tempo de processo será: T prod. - tempo de produção. T proc. - tempo de processo.

T prod. = T proc. Normalmente, nos dispositivos para paletes de centros de usinagem CNC, podem fixar várias peças, conforme ilustra a figura acima. Dessa maneira, tem-se um aproveitamento maior do volume de usinagem da máquina. E consegue-se com isto aumentar a autonomia do sistema.

Elementos de um Sistema Flexível de Manufatura Conforme foi mencionado anteriormente, um SFM é composto por três grandes componentes: 1. Estações de trabalho (usinagem, conformação, etc.); 2. Manuseio, transporte e estocagem de materiais e ferramentas; 3. Sistemas de controle. Freqüentemente, a forma pela qual cada componente é configurado varia bastante entre os diversos tipos de FMS, dependendo basicamente de fatores como configuração do sistema, necessidades de processamento, fator econômico, meio operacional, etc.

1. Estações de trabalho - máquinas controladas As máquinas controladas são os elementos principais do FMS, pois os processos de transformação da matéria-prima em produto, ou seja, o conjunto de operações depende dessas máquinas, e são utilizadas para executar uma determinada operação do roteiro de fabricação. A sua aplicação mais freqüente é principalmente em operações de transformação de metais. Geralmente são centros de usinagem com 3, 4 ou 5 eixos programáveis. A menos de algumas modificações, são máquinas padrões, sem grandes alterações no seu projeto original. As alterações necessárias incluem: Modificações nos sistemas de controle para possibilitar a operação de carga dos programas CN das peças via Controle Numérico Direto (DNC). Não é operacional. •

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•

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A adição de um mecanismo de transferência transfer ência para poder aceitar carros/pallets, porta-dispositivos, porta-dispositivos, que são introduzidos no centro de usinagem pelo sistema de transporte das peças; Alterações Alteraç ões no sistema de refrigeração refriger ação e remoção de cavaco.

Em alguns casos, há necessidade de alteração de um centro de usinagem para emprego de leitores de fita ou cassetes em seus comandos numéricos, operações de desbaste, de fresamento e furação. Nesse caso, o centro de usinagem será transformado em uma "estação de desbaste", aplicado em operações gerais na usinagem de uma família de peças.

Centros de usinagem Emprega-se com freqüência máquinas com indexação de cabeçotes, geralmente com estoque de cabeçotes, em operações de furação múltipla, rosqueamento, mandrilamento, mandrilamento, faceamento, f aceamento, fresamento, etc. Pode-se empregar máquinas indexadoras indexadoras de cabeçotes (Head Changing Machines) , cujos estoques de cabeçotes podem chegar até 24. Pode utilizar-se também máquinas indexadoras convencionais.

Em alguns casos de carga e descarga manual, pequenas montagens/submontagens montagens/submontagens são feitas nos carros portas-peça ou em pequenas bancadas adjacentes ao sistema de carga do FMS. De maneira geral, a característica mais desejável de uma máquina de um FMS é a flexibilidade. A flexibilidade flexibilidade deve ser caracterizada caracterizada pela possibilida possibilidade de de se fabricar uma grande variedade de peças de diferentes configurações, com variação apropriada de ferramenta. Em adição, será necessária análise de carga nas estações de usinagem, SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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sempre que uma operação ou operações similares possa ser feita em mais que uma estação. Com essa configuração, o sistema poderá suportar variações de produção ou ainda compensar eventuais paradas de estações. O compromisso entre flexibilidade e eficiência é um fator importante no projeto das máquinas. O FMS mais produtivo será aquele que concilia a flexibilidade adequada com uma especialização de processos, provinda de especificações de uma família ou famílias de peças a serem fabricadas. Geralmente, a eficiência de um FMS é obtida quando uma ou mais estações são dedicadas à operações específicas, tais como, operações de desbaste. O sistema será ainda mais eficiente se essas operações puderem ser aplicadas a uma grande parte das peças a serem processadas. A eficiência poderá poderá ainda ser aumentada aumentada se forem acrescidas máquinas máquinas que possuam possuam cabeçotes múltiplos ou outros acessórios que sejam projetados especificamente para a família de peças a ser produzida. Várias melhorias podem ser incluídas no projeto dos FMS, tais como, controle adaptativo e aumento de potência. A parada das máquinas/equipa máquinas/equipamentos mentos de um FMS FMS tem menos efeito no funcionamento total do sistema do que a quebra ou parada de estações em linhas de transferência rígidas. Isso se deve ao uso aleatório das máquinas do FMS, que minimiza os efeitos adversos da parada de uma estação. Embora esse seja um fator vantajoso, o desempenho do FMS como um todo está internamente ligado ao bom funcionamento de máquinas-ferramenta individuais. Deve-se considerar com bastante cuidado características importantes de máquinas-ferramenta, máquinas-ferramenta, tais como precisão de posicionamento, posicionamento, repetitividade, rigidez, potência. Essas características devem ser compatíveis com as necessidades e especificações de toda a faixa de peças a serem produzidas. Em termos de custo as estações de máquinas-ferramenta representam uma parte significativa do alto investimento de um FMS. Por isso, o custo do sistema poderá ser minimizado, através do uso de máquinas-ferramenta padrões, tais como centros de usinagem, quando possível. As estações devem ser dimensionadas dimensionadas de modo a operarem operarem com pouca pouca intervenção humana. Esse fator de projeto propiciará atingir o objetivo do FMS, que é o aumento de produtividade com flexibilidade adequada. Além disso, deve-se tomar os cuidados 78



necessários para se aliar a última geração de máquinas com a confiabilidade operacional necessária. A quantidade de funções e movimentos movimentos necessários necessários às máquinas-ferramenta máquinas-ferramenta determinará o número de eixos (comandos a serem programados). As especificações especificações principais das estações de trabalho trabalho podem ser ser resumidas, como segue: Usinagem Máquinas de comando numérico (centros de usinagem com 3, 4 ou 5 eixos programáveis). •

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Peças de revolução - tornos CNC; - retíficas CNC; - fresadoras fresadora s CNC; - máquinas Especiais CNC Cortadora de Dentes, etc. Peças não de revolução Máquinas CNC capazes de executar operações de: - fresar; - mandrilar; - furar; etc.

As estações de trabalho trabalho de usinagem usinagem poderão executar executar uma ou várias várias operações de de usinagem, dependendo do seu grau de complexidade. A capacidade de executar várias operações numa única fixação da peça implica na evolução da estação de trabalho do estágio monoperacional para o estágio multioperacional. Nesse caso, a máquina-ferramenta máquina-ferramenta será denominada "centro de usinagem" ou “centros de torneamento” ou “centros de retificação”. Exemplificando, Exemplificando, tem-se: As máquinas-ferramenta máquinas-ferramenta deverão ser ser capazes automaticamente automaticamente de: Trocar ferramenta ferrame nta de corte; Trocar Trocar dispositivos de fixação (castanhas); Fazer verificações dimensionais dimensionais "on line"; Troca automática de carros porta-peças (paletes). •

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Quando as operações a serem executadas não forem de usinagem, os centros de manufatura terão as seguintes especificações:

Conformação Prensas para estampagem com 2 a 3 eixos programáveis. Corte Cortadora e chapas com 2 a 3 eixos programáveis. O corte de chapas poderá ser feito por oxiacetileno, plasma, laser, água, etc. Montagem Acoplamento de várias estações automatizadas de montagem

2. Sistema de transporte de materiais De maneira geral, o principal objetivo de um sistema de transporte de materiais de um FMS é a obtenção da maior utilização possível das estações de trabalho, por meio de movimentação eficiente das peças. Deve-se considerar, no projeto desses sistemas, potencialidades para entrega aleatória das peças, capacidade de carga, velocidade, etc. É muito importante que o sistema de transporte tenha boa capacidade de operar com congestionamentos no sistema, devido às paradas das estações de trabalho por quebra e/ou excesso de carga, ou outras irregularidades que possam aparecer. Um fator importante a ser determinado no sistema de transporte é a sua flexibilidade. Alterações potenciais na composição dos programas de produção e outras características de operação de todo o FMS deverão ser consideradas na fase de projeto do sistema de transporte. Na maioria dos FMS projetadas para fabricarem peças prismáticas, as peças são localizadas através de dispositivos de fixação pré-localizados em paletes. As peças são carregadas e transportadas entre as diversas células e outras estações de trabalho, por meio desses dispositivos especiais de transporte. Para o caso de sistemas de manufatura para peças de revolução, as peças serão transportadas em lotes, ou armazenadas em magazines especiais, de maneira similar ao armazenamento de ferramentas.

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As peças podem também ser transportadas em paletes especiais e carregadas nos magazines das máquinas-ferramenta, por meio de robôs. Nos primeiros desenvolvimentos dos FMS, os sistemas de manuseio e transporte de peças predominante era seqüencial, tanto na Europa quanto no Japão e EUA. Essa solução foi provavelmente influenciada pelos desenvolvimentos de linhas de transferências convencionais, menos flexíveis. Os desenvolvimentos mais recentes, da metade dos anos 80 em diante, tendem para sistemas de manuseio e transporte de materiais de acesso aleatório. Isso se deve a sua maior flexibilidade e custos de instalação mais baixos. Vários tipos de sistemas de transporte de materiais estão sendo utilizados, ou já foram propostos para futuras instalações de FMS. Os principais tipos são:

Sistemas com linhas fixas As peças são transportadas por carros individuais guiados por correntes abaixo do solo. Os carros são direcionados por rasgos no chão. Sistemas de carro com propulsão própria Os sistemas de carros autopropelidos são equipados com sistemas próprios de potência. São guiados por trilhos, tendo percursos definidos (com fixação abaixo do solo). Sistemas de transportador de roletes Paletes equipados com dispositivos de fixação de peças são conduzidos por transportadores de rolos autopropelidos. Sistemas de transportadores elevados As peças são fixadas em dispositivos suspensos em suportes aéreos, seguindo percursos definidos e específicos. Sistemas de pontes/pórticos As pontes/pórticos rolantes servem como dispositivos transportadores de peças, que fazem interface com estações de trabalho e de estocagem.


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Sistema de robôs Os robôs programáveis movimentam as peças entre as estações. A aplicação dos sistemas de robôs está crescendo, principalmente em linhas de transferências flexíveis e células flexíveis. O sistema de transporte de materiais em um FMS interfaceia-se com as estações de trabalho e funciona como um estoque temporário de peças. Além disso, operações simples, tais como, carga e descarga manual de peças, limpeza, rebarbação, etc., poderão ser executadas em posições pré-fixadas (estações de carga) ao longo do sistema de transporte de materiais. A confiabilidade é também importante, visto que o sistema de transporte é a unidade central da qual dependem as estações de trabalho. O sistema de transporte mais produtivo deverá ser simples, durável e de fácil manutenção. Deverão ser previstas saídas no sistema que permitam pular qualquer secção que esteja inoperante, devido a uma falha no sistema, até que outra secção modular de transporte possa ser instalada em substituição a secção com problemas. Além disso, deverá ser possível executar uma operação manual quando houver falha no controle automático. Deve-se, ainda, levar em conta vários itens, como seguem: 1. A manutenção da integridade da peça sendo transportada é a mais importante; 2. O projeto do sistema de transporte deverá prever que a peça não seja danificada;. 3. A localização da peça no dispositivo não deverá ser alterada por movimentação resultante do sistema de transporte no FMS. Devem-se evitar choques e batidas; 4. A expansão do FMS deverá ser assegurada de um projeto modular do sistema de transporte. Através de planejamento cuidadoso, o crescimento modular compatível com vários outros níveis de automação poderá aumentar significativamente a eficiência do FMS; 5. Mecanismos rotativos de carga e descarga (Shuttle) são empregados para se conectar estações de trabalho individuais ao sistema de transporte. Esses dispositivos (mesas rotativas ou APC’s, por exemplo) removem as peças do sistema de transporte principal, estocam as peças até que a estação de trabalho possa aceitá-las, introduzem e removem as peças dentro da estação, estocam peças até que o sistema de transporte principal esteja em condições de recebê-las e movimentá-las até eles. Apesar dos desenvolvimentos da robótica, os sistemas de transporte mais empregados nos FMS ainda são os robôs de pórtico sobre trilhos RGV - (Rail Guide Vehicle) ou carros automáticos em guias eletroindutivas AGV - (Automatic Guide Vehicle). 82



Os veículos mais usados são os AGV e os RGV para o transporte de paletes, para as distâncias entre as máquinas e as estações de carga e/ou armazém.

Veículos guiados automaticamente Trata-se de um robô transportador, ou carro autoguiado, alimentado por baterias e impulsionado por motores elétricos.

A GV - (Automatic Guide Vehicle)

Os AGV dispõem de uma estrutura complexa de controle e podem transitar na planta produtiva por diversas trajetórias; geralmente seguem trilhas demarcadas no piso por meio de sensores ópticos, ou trilhas magnéticas por meio de sensores indutivos ou por mensagens de rádio, ou interfaceamento do computador de bordo com os computadores centrais de controle, são utilizados principalmente para transporte de peças, dispositivos, paletes, magazines de ferramentas entre as estações de carga, armazém automatizado e as máquinas.

Controle O sistema total e os veículos (carros) são controlados por computadores centralizados, computadores de "bordo" e dispositivos de controle de tráfego que se comunicam com o controle central do FMS. As suas principais características são: Flexibilidade - os roteiros das AGVs podem ser alterados facilmente, expandidos ou modificados, por meio da alteração dos cabos que definem o percurso. - permite acesso direto do sistema de movimentação de materiais para carga e descarga nas células flexíveis e acesso também aos sistemas automáticos de estocagem. Desse modo, é possível interligar células novas com as já existentes. •


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Segurança - velocidade média: 10 a 70m/min; - microcomputadores que se comunicam com os controladores; - centrais de tráfego que evitam colisões; - sensores para precisão de posicionamento. Manutenção Os principais itens a serem observados para garantir a sua operacionalidade são: - recarga de peças e/ou dispositivos; - verificação de motores; - controlador "de bordo"; - canais de comunicação.

Muitos sistemas são equipados com reguladores automáticos de bateria conectados ao computador central, o que permite a troca de baterias antes do seu esgotamento. De maneira geral, os AGV’s podem operar até oito horas sem recarregar as baterias.

Quantidade necessária de carros Durante o projeto do FMS, será possível determinar a quantidade de carros necessários para se transportar a carga necessária, assim como, as necessidades de carga e descarga. Dessa maneira, será possível otimizar a utilização do sistema de AGVs. Os carros por operarem juntamente com as células que compõem o FMS e os depósitos automatizados, através de controle computacional, o seu desempenho irá afetar toda a eficiência do FMS. O número mínimo de AGVs necessários para um FMS dependerá dos seguintes dados:

Quantidades a serem transportadas Ou seja, número de componentes, peças, ferramentas a serem transportadas entre as células. A separação de cargas poderá complicar esses sistemas, devendo, portanto, ser evitado. Velocidade de deslocamento entre cada local de carga e descarga O desempenho também dependerá do número e tamanho dos lotes estoques reguladores (buffers). Os estoques reguladores também permitem manter um alto grau de eficiência, mesmo em caso de falha na célula. Em caso de falha, os estoques permitem o desacoplamento da célula do complexo total de FMS. 84



RGV (Rail Gui de Vehicle) Trata-se de um robô cartesiano guiado por trilhos, ou transelevador controlado. Também impulsionado por motores elétricos, os RGVs são alimentados pela rede. Dispõem de controladores mais simples do que dos AGV; são mais velozes; desenvolvem velocidades de 100m/min, enquanto os AGV atingem 60m/min.

RGV - Rail Guide Vehicle

Sistema de manuseio de materiais Peças prismáticas (centros de usinagem): trocador automático de paletes (APC). Trocadores automáticos de paletes (APC) Os APCs podem ter diversas configurações, dependendo do tipo de FMS. Os principais são: Mecanismos lineares com duas posições de estoque para antes e após o processamento da matéria-prima pela máquina; Mecanismos rotativos com guias prismáticas lineares que permitem estocagem antes e após a peça ter sido introduzida na estação; Peças de revolução (centros de torneamento): robôs industriais, manipuladores ou sistemas automáticos de movimentação. •

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Os principais tipos de robôs industriais aplicados no manuseio de peças e ferramentas são: Manipuladores Mecânicos; Robôs Programáveis. •

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Manipuladores mecânicos Carga e descarga de máquinas; Transporte de objetos frágeis; Embalagens e distribuição; Serviços de almoxarifado; Trabalhos em: fundição, tratamentos térmicos, deposição, eletrodeposição e forjamento. •

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Robôs programáveis A aplicação principal de robôs programáveis em carga e descarga consiste na sua integração com as máquinas-ferramenta na formação de células flexíveis. Nesse caso, os robôs devem executar duas tarefas principais: Carga e descarga de peças; Troca de castanhas, placas, ferramenta de corte, magazine, porta-ferramentas, etc. •

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Armazéns automatizados Estoque - (Ware House): local onde os paletes são armazenados. No estoque temos paletes carregados com matéria-prima (blank) , peças em processo, ou mesmo paletes vazios. Os armazéns automatizados permitem controle acurado e preciso do FMS, através do controle de material e da reportagem destes movimentos para o controle de informações central da fábrica.

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A figura mostra uma instalação típica

Os principais objetivos dos armazéns automatizados são: Redução de inventário; Aumento de segurança e redução de perdas de produtos/peças por danificação devido a manuseio e erros de localização; Eliminação de manuseio repetitivo e gerenciamento de materiais; Aumento de produtividade. •

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Os controles e programas para os armazéns automáticos podem ser divididos em: Controle em tempo real dos carros transportados; Gerenciamento de dados; Controle de inventário e estoques. •

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Todos estes dados/controles são altamente dependentes, o que leva a utilização de programas mais gerais e universais possíveis.


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Estação de Carga É uma mesa móvel localizada entre o armazém automatizado e as máquinas onde os paletes são carregados e descarregados com peças ou ferramentas. A operação de carga e descarga pode ser manual ou feita através de robôs. Os robôs são normalmente utilizados nas situações de troca de paletes para peças em processo, enquanto a operação manual é mais utilizada para carga de matéria-prima e descarga de produtos acabados.

Estação de carga

3. Controle

Computador Gerenciador Computador central do FMS, onde a programação de produção é feita. Local de assistência do FMS, em que se verificam em tempo real, na tela do computador, a operação do sistema e possíveis falhas, permitindo fazer modificações da programação. Sistema de informação Faixa de automação altamente variável, tendência na direção de sistemas de computação integrados para manutenção e distribuição de programas NC, assim como, para controle de estoques e transporte de peças e como metas de administração de produção. 88



Os sistemas mais recentes são configurados configurados com máquinas-ferramentas máquinas-ferramentas que se completam ou se substituem mutuamente, além de incorporar de maneira crescente processos de conformação, juntamente com operações de usinagem.

Fábrica autômata com diversos sistemas flexíveis de manufatura

Principais vantagens do FMS Redução do lead time, que é o tempo entre a ordem de produção e a entrega do produto; Redução do inventário morto, que são as peças em processos; Redução do manuseio de materiais e produtos; Redução de inspeções e verificações; verificaçõ es; Utilização de dispositivos dispositivo s de fixação convencionais; Autonomia de trabalho sem operador.

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Tecnologia de dispositivos

A tecnologia de dispositivos dispositivos tem por por objetivo estudar estudar os meios empregados empregados em um um processo produtivo de tal modo que facilite ou torne possível, técnica e economicamente, a produção de peças, atingindo a níveis de qualidade e produtividade produtividade com o mínimo custo. A meta final da tecnologia tecnologia de dispositivos dispositivos é dar os os fundamentos para para produzir uma uma peça segundo as especificações do desenho do produto. Por outro lado, o desenho do produto deve satisfazer às condições de montagem e funcionabilidade da peça no conjunto mecânico, de tal modo a atender a intercambialidade. Normalmente, o processo de fabricação por usinagem garante à peça as estreitas faixas de tolerância e acabamento para o seu bom desempenho. Pode-se afirmar que os maiores custos de fabricação são aplicados nos processos finais de obtenção da peça, que como se sabe, são geralmente os processos de usinagem. Mas, o dispositivo representa um dos meios mais importantes na elaboração de um processo de usinagem, justificando assim, o estudo da tecnologia de dispositivos. A tecnologia de dispositivos dispositivos fornece elementos para se atingir, atingir, técnica técnica e economicamente, à seleção otimizada do dispositivo. Para se atingir esse objetivo, deve-se estudar todos os critérios que delimitam o projeto do dispositivo. A análise técnica do do dispositivo é estudada estudada nas fases fases I, II, III e IV; e a econômica econômica na fase V.


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Na fase I são analisadas todas as informações decorrentes do produto, cujas especificações estão detalhadas no desenho de definição do produto. Na fase II é feita a análise da operação, na qual será empregado o dispositivo. Em uma operação de furar, por exemplo, são estudados os critérios dessa operação, fornecendo assim, dados que orientarão o projeto de dispositivo. Na fase III, entram os critérios da máquina, isto é, o tipo da máquina, suas limitações de potência, cursos, alturas, velocidades, etc., constituindo elementos importantes na concepção do dispositivo. Os elementos analisados nas três primeiras fases são suficientes para definir a qualidade do produto. Na fase IV são estudadas as limitações do operador no processo produtivo, levando em conta além das limitações físicas, também a fadiga, dimensionando assim, o projeto do dispositivo. Na fase V são adicionadas as limitações de ordem econômica que devem ser impostas através dos critérios de custo, região por determinações externas e internas do grupo industrial. Após esta última análise é feita a seleção final do dispositivo. Geralmente em um processo de produção de uma determinada peça, é empregada vários dispositivos, tanto de produção como de controle. Antes de entrar no estudo propriamente dito dos dispositivos, deve-se mostrar alguns aspectos dos Processos de Fabricação, usinagem e montagem.

Processo de fabricação A matéria prima utilizada neste processo de fabricação pode ser apresentada das seguintes formas: De forma bem definida, caracterizando a peça fundida, forjada, extrudada, sinterizada, etc., objeto de um desenho, denominado desenho da peça bruta. •

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De forma indefinida, tais como, barras, tubos, etc., com perfis geralmente padronizados e obtidos por processo de conformação, tais como: laminação, extrusão, etc., ou ainda por processo de sinterização, fundição, etc.

Uma vez submetida a peça bruta ao processo de usinagem, obtêm-se dois produtos: O produto final que é a peça dentro das especificações do desenho do produto. O cavaco que nada mais é do que o sobremetal removido da peça bruta. •

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O cavaco é um produto indesejável no processo. Quanto menor o cavaco em tamanho e volume, melhor para o processo. Somente com alta tecnologia aplicada ao processo de usinagem é que esta meta será alcançada.

Meios de fabricação A viabilização dos processos de fabricação é alcançada através dos meios denominados de produção. Dentre os meios de produção, vamos considerar os mais importantes: Máquina-ferramenta; Ferramenta; Dispositivo ou acessório; Calibre, ou dispositivo de inspeção. •

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Os dispositivos, que são os meios de fabricação estudados aqui, são classificados em: Universal ou padronizado: quando são pré-fabricados e disponíveis no mercado. Especial: são construídos especialmente sob desenho para um determinado fim, e não são disponíveis no mercado. •

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O campo de estudo do Projeto de Dispositivos abrange os itens 1 e 2, isto é, os dispositivos universais ou padronizados, disponíveis no mercado e os dispositivos especiais para produção ou controle, projetados e construídos geralmente pelo próprio Núcleo Industrial. Dentro da área industrial, cabe à engenharia de produto elaborar o desenho do produto, após pesquisa do mercado, determinando “O que fazer”. Uma vez determinado “O que fazer”, é de responsabilidade da engenharia de manufatura responder à última pergunta “como fazer”. Para responder a essa SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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pergunta, a engenharia de manufatura, condicionada a um compromisso segundo um programa de produção, elabora, visando o mínimo de custo, para cada unidade do conjunto mecânico, a denominada “Folha de Processos”. Nessa folha, para cada operação de produção, e para cada peça, são fornecidas todas as informações necessárias para a produção.

Descrição da operação Na descrição da operação, é dada informação clara e simples da operação a ser executada na peça.

Descrição dos meios de fabricação Também de maneira clara e precisa, identificam-se todos os meios necessários para a produção seriada de peças. Dentre os meios de fabricação, os dispositivos, principalmente os não disponíveis no mercado, representam um fator muito importante na f abricação de peças. Os disponíveis podem ou não ser aplicados diretamente à máquina-ferramenta. Os denominados de produção são geralmente montados na máquina-ferramenta; mas há outros dispositivos, como, por exemplo, os de inspeção, os de montagem, etc., que são os únicos meios para executar determinadas operações. Pode-se afirmar que, se o objetivo de uma empresa é a produção de peças usinadas em larga escala, o conhecimento da tecnologia de dispositivos é fundamental para o bom desempenho técnico e econômico desse grupo industrial. O domínio da tecnologia de dispositivos garante sucesso de um novo ferramental, como também soluciona na grande maioria dos casos o problema de alto índice de refugo em linha de produção seriada. De fato, em se tratando de usinagem, os meios mais importantes são: Máquina-ferramenta; Ferramenta; •

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Dispositivo.

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As causas de refugo devido à máquina operatriz ou a ferramenta são relativamente simples de serem estudadas. Porém, quando a causa do refugo for decorrente do dispositivo, torna-se difícil de ser levantado sem o conhecimento da tecnologia de dispositivos. É muito comum em produção seriada, índice de refugo na ordem de 20 à 30% de peças denominadas “críticas” de produção. Normalmente este alto índice é devido a dispositivos mal projetados, aliados a uma má seqüência operacional. Para atender às suas finalidades, no projeto dos dispositivos, deve-se observar o seguinte ponto fundamental: Utilizar modos racionais às máquinas-ferramenta, procurando sempre que possível, utilizar máquinas convencionais e não máquinas especiais de alto custo e qualidade. Reduzir ao mínimo os tempos secundários ou passivos, tais como: transporte, locação, fixação, controle, etc., o que pode ser conseguido através da racionalização ou combinação de operações. •

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Exemplo: agrupar várias operações semelhantes de furar, em uma única operação, utilizando cabeçote múltiplo e dispositivo com máscaras de buchas de guia para as ferramentas. Aumentar a produtividade em decorrência da facilidade de posicionamento e fixação de peças no dispositivo. Esforço físico do operador não mais necessário para fixar peças, bastanto para isso prever o emprego de sistemas de alavanca excêntricos, cunhas, etc., que fornecem a força necessária e suficiente para uma determinada fixação. Prever guias e boas condições de trabalho para a ferramenta, aumentando assim, a sua vida útil. Eliminar a interferência do operador no alinhamento ou posicionamento de peças, agora de responsabilidade do dispositivo, atingindo, portanto, altos níveis de qualidade. Com a garantia de qualidade, tem-se como conseqüência a intercambialidade de peças. •

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Com o emprego no dispositivo de sistema adequado de manuseio, garante-se também maior segurança para o operador.

Funções e objetivos fundamentais Podem-se resumir as funções e objetivos fundamentais dos dispositivos dentro dos seguintes itens: Reduzir custos de fabricação com a introdução de melhor recurso técnico ao processo produtivo. Manter a qualidade do produto, permitindo desse modo a intercambialidade. Equipar máquinas convencionais, tornando possível ou mais fácil a execução da operação. •

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Pontos básicos no projeto de dispositivos Se o objetivo de uma empresa é a produção seriada de peças, tem-se um desenho do produto bem definido, quer na sua funcionabilidade, quer nas demais especificações, como: tolerância de forma e posição, acabamento superficial, etc. Uma vez definido o produto, para obtê-lo, basta estudar as variáveis que interferem no processo produtivo, tais como:

Parâmetros tecnológicos Dimensionar o dispositivo de tal modo que o sistema “máquina-ferramenta dispositivo-peça” seja o mais rígido possível. Quando o sistema não atender à rigidez desejada, por mais que se altere o projeto de dispositivo, a viabilidade de produção da peça será alcançada mediante alteração do desenho do produto. A influência do dispositivo na rigidez do sistema “máquina-ferramenta - dispositivo-peça” é fundamental. É por esta razão que se superdimensiona o corpo do dispositivo para absorver as vibrações durante a usinagem. Projetar dispositivos de alta confiabilidade para usinar peças de grande responsabilidade no mecanismo em que trabalham. Exemplo: peças para indústria aeronáutica.

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Conhecer as condições de utilização das máquinas existentes e as disponíveis no mercado, adequando o dispositivo às condições das mesmas. Determinar os pontos de locação e fixação da peça. Os pontos de fixação são determinados de tal modo a ocasionar a mínima deformação à peça. Quanto aos pontos de locação estudar-se-á com mais detalhes quando se abordar a locação isostática. Estudar o sistema de locação do dispositivo para que se tenha a mínima dispersão na cadeia de cotas da peça, quando da sua usinagem.

Fundamentos Graus de liberdade Graus de liberdade são as possibilidades que um corpo tem de se deslocar no espaço. Para a criação de um dispositivo, devemos considerar que o produto possui seis graus de liberdade principais. Dependendo dos esforços que o produto venha a sofrer durante a operação, ele pode se deslocar através dos eixos (x, y, z) ou girar em torno dos eixos. Existem também possibilidades mistas de o produto se deslocar em um eixo e girar em outro. Todas essas possibilidades formam o feixe principal de preocupações quanto à fixação do produto no dispositivo.

Locador teórico Denomina-se locador o elemento que vai restringir o grau de liberdade num determinado ponto de um corpo qualquer. Em tese, seis locadores são necessários e suficientes para a locação de um produto.


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Seis graus de liberdade

Sistemas de locação Iostática Um sistema de locação é chamado isostático quando são retirados. Um sistema de locação é isostático quando obedece a algumas regras: O sistema deve ter seis locadores colocados relativamente a pelo menos três planos do corpo. O sistema não deve ter mais de três locadores paralelos. No caso limite de três locadores paralelos os seus pontos de contatos não devem ser alinhados. O sistema não admite mais de três locadores coplanares (no mesmo plano). O sistema não pode ter mais de três locadores não coplanares concorrentes no mesmo ponto. No sistema não deve ter um locador restringindo o mesmo grau de liberdade, restringindo por outro locador. •

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O sistema isostático está equilibrado quando seus locadores retiram os seis graus de liberdade do corpo. O sistema isostático está hipervinculado quando uma quantidade superior a seis locadores é usada podendo causar a deformação do corpo.

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O sistema isostático está instável quando uma quantidade inferior a seis locadores forma o sistema. Tal situação pode permitir ao corpo um movimento giratório.

Tipos de dispositivos Para máquina a CNC “Stand-Alone” , ou seja, que trabalham isoladas e sem troca de mesa devem ser utilizados: Dispositivo automático : hidráulico, pneumático, motorizado; para obter uma fixação rápida e segura da matéria-prima, pois a máquina ficará parada enquanto é retirada a peça e fixada a matéria-prima. Tprod = Tproc. + Tprep. •

Para máquina com sistema de troca de mesa, seja trabalhando numa célula flexível ou sistema flexível de manufatura, não é tão necessária à utilização de dispositivos automáticos, pois a máquina não ficará parada enquanto é retirada a peça e fixada a matéria-prima, isso é feito fora da máquina. Nesse caso normalmente são utilizados dispositivos convencionais mecânicos.

Funções do dispositivo Possibilitar superfícies de trabalho, quantas mais superfícies melhor. Posicionar (locar) e fixar o material. Locação: posicionar no espaço. •

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Um dispositivo deve limitar os seis graus de liberdade.


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O dispositivo deve ter somente seis locadores e deve seguir o esquema acima. A distância entre os locadores deve ser a maior possível.

Forma dos locadores Uma pirâmide truncada ou cone truncado. A área da superfície do locador deve ser a menor possível.

Material do locador Alta dureza - Aços ligados (baixa liga) temperados, revenidos e retificados em pastilhas postiças. Fixação Tanto fixadores quantos forem necessários. Forma do fixador: qualquer forma: castanhas, garras, mordentes.

Material do fixador Mais macio que a peça (para não marcar a peça). Concepção do projeto de dispositivos para pallets Possibilitar o maior número de peças possíveis. Dispositivo compacto e por isso acaba sendo dedicado à peça ou à família, tornando-se de baixa flexibilidade. Locação por pinos Pino cilíndrico: indicado para 1 a usinagem, ou peças de molde cuja posição material, não importa com as faces laterais. •

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Pino cônico: ideal para furações ou usinagem que não dependem das faces de apoio. Pino cônico retrátil: ideal para usinagem que requer precisão, (esse é mais caro). 2 pinos: 1 cônico + 1 bico de diamante: usado em peças em bruto onde não é possível locar por fora.

Locação por prismas Superfície de resolução. Locação auto centrante Caso especial, ex: placa de torno fixação e locação.


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Dimensionamento de um FMS

O dimensionamento de um FMS é baseado, principalmente, nos tempos de processo e tempos de preparação dos paletes. Deve-se também considerar a autonomia desejada para o sistema. Primeiro deve-se definir o tempo disponível, ou seja, quantas horas este setor da empresa irá trabalhar por mês.

Cálculo de td td é chamado de capacidade instalada ou tempo disponível, é quantidade de horas do equipamento disponível para o trabalho. td = horas/dia x dias/mês ou td = horas/dia x dias/semana x semanas/mês Ex. 1: Adotaremos aqui o padrão japonês: 24 horas por dia, 3 turnos 30 dias por mês td = 24 x 30 td = 720 horas/mês Ex. 2.:Adotado: 9 horas por dia 5 dias por semana 4,5 semanas ao mês td = 9 x 5 x 4,5 td = 202,5 horas/mês SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Cálculo de tt - tempo total trabalhado É o td (tempo disponível), menos tempos improdutivos. Durante a operação do FMS, acontecem paradas imprevisíveis, montagem de máquinas e paradas para manutenção, são os Ti (tempos improdutivos). O tempo improdutivo Ti é aquele no qual a máquina fica parada e não consegue transformar tempo disponível em tempo padrão. Normalmente essas horas ocorrem devido a fatores externos, tais como: • Máquina quebrada; Máquina sem ferramental; • • Falta de matéria-prima; Falta de operador; • • Falta de serviço; • Preparação e montagem da máquina; Ajuste das ferramentas da máquina. • É muito difícil determinar, exatamente, esses tempos, para tanto se usa estimá-lo e indicá-lo como uma porcentagem do td. Usa-se também, adotar um rendimento da produção. Por exemplo: Rendimento de 80% (modelo japonês). tt = td - Ti adotar Ti = 20% de td tt = td - 0.20 . td ou tt = 0,8 . td do exemplo = tt = 0.8 . 720 tt = 576 horas Geralmente, adota-se um mês de 570 horas, para o FMS.

Quantidade de máquinas necessárias Esse item do dimensionamento de um FMS é baseado nos tempos de processo de cada peça e nas quantidades de peças a serem produzidas. 104



Sendo: • QM - Quantidade Mensal: Quantidade de peças a serem produzidas em um mês. • Ttp - Tempo total de produção: Obtido pela soma dos tempos de processos de cada peça multiplicada pelas quantidades mensais dessas peças. Ttp = QM1 x (Tp1) + QM2 x (Tp2) + ... QMn x (Tpn) Assim, o número de máquinas necessárias para a produção será: No de máq. =

Tempo total necessário para produção Total de horas trabalhada s/mês

=

Ttp tt

Número de estações de carga (NEC) O número de estações de carga (NEC) é obtido pela razão entre o tempo médio de preparação dos paletes e o tempo médio de processos das peças dividido pelo número de máquinas. NEC =

Tempo médio de preparação tmpp = Tempo médio de processo / número de máquinas Período

Tmp = tempo médio de processo; Tmpp = tempo médio de preparação; Período = tempo médio de processo/número de máquinas; Período é o intervalo de tempo entre um palete e outro entrando nas máquinas. tp1 . QM1 tp 2 . QM2 tpn . QMn nº de proc.1 nº de proc. 2 nº de proc.n tmp = + + QM1 QM2 QMn tpp1 . QM1 tpp 2 . QM2 tpp n .QMn nº de prep.1 nº de prep. 2 nº de prep.n tmpp = + + QM1 QM2 QMn


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Número de paletes O número de paletes é calculado considerando-se a autonomia desejada, ou seja, o período de produção sem operador. Isso se deve ao fato de que o operador pode preparar mais paletes do que a capacidade produtiva das máquinas. Os paletes preparados vão sendo armazenados na ware house. Nº Paletes =

autonomia período

Número de operadores, é bom lembrar que nos FMS os únicos operadores são os que ficam nas estações de carga para retirar as peças prontas e para fixar a matéria-prima aos paletes. No Oper. = NEC x No de turnos de trabalho

Outros dimensionamentos Para a operação automática do sistema, ou seja, sem operadores, deve-se considerar o número de ferramentas sobressalentes necessárias. A remoção de resíduos também deve ser prevista e convenientemente dimensionada para o trabalho automático.

Gráfico de Gantt Os gráficos de Gantt foram desenvolvidos durante a Primeira Guerra Mundial por Henry I. Gantt. Suas aplicações originais referiam-se aos sistemas de produção de estoques, custos e incentivos, resultantes dos serviços de consultoria executados por Gantt. Hoje, no entanto, tais gráficos podem cobrir todo e qualquer campo de atividade. Para isso contribuíram a simplicidade do princípio, a facilidade de construção e a ação que a interpretação dos gráficos possibilita. Em FMS, usa-se o gráfico de Gantt para verificar se a autonomia do sistema planejada será efetivamente cumprida com o número de paletes em operação.

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Tecnologia de grupo

Com o surgimento do Comando Numérico (CN), tornou-se necessário o desenvolvimento de novas técnicas que viessem a aproveitar todo o potencial existente no CN e, entre essas técnicas, destaca-se a Tecnologia de Grupo, a qual determinará um outro sistema de produção conhecido como celular ou de grupo. Esse sistema utiliza o conceito de famílias de peças para selecionar o grupo de máquinas que irá compor o layout de grupo ou celular. De acordo com Leonard e Koenigsberger, a tendência mundial é a passagem da produção em massa para a produção em pequenos lotes de fabricação, já que 75% da produção mundial é feita nesse segundo sistema. Outro ponto importante a ressaltar está relacionado com o tempo de produção de um componente, isto é: 5% do tempo total de fabricação de uma peça é consumido na máquina-ferramenta e o 95% restante é gasto em transporte e esperas. Uma análise mais apurada mostra outro fato relevante: dos 5% na máquina-ferramenta somente 30% é consumido no corte do metal e o 70% restante é gasto em fixação, carga, descarga, medição, etc. Esses dados são importantes para o estudo da Tecnologia de Grupo integrado com o comando numérico, já que ambos têm como condições desejáveis pequenos lotes de fabricação. Levar ao conhecimento dos profissionais da área tecnológica os conceitos da Tecnologia de Grupo reveste-se de importância, porque: Demonstra a possibilidade de utilização de computador, através de codificação e classificação de peças; dessa maneira estaremos contribuindo para o desenvolvimento tecnológico nacional, fornecendo mais uma f erramenta para o aprimoramento da qualidade e confiabilidade de nossos produtos. •


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Origem e evolução da Tecnologia de Grupo Em 1925, R.E. Flanders apresentou um trabalho na “American Society of Mechanical” (ASM), realizado nas indústrias de máquinas-ferramenta “Jones e Lamson”, cujos resultados foram: a padronização de transporte. Mais tarde, em 1938, J.C. Kerr apresenta no “Institution of Production Engineers” (IPE) o trabalho sobre planejamento de uma fábrica, sugerindo secções de grupos de máquinas-ferramenta, onde se definiram certos trabalhos padronizados para esses grupos de máquinas de forma seqüencial, obtendo-se os seguintes resultados: melhoria no fluxo de produção, um produto por secção, redução no número de máquinas, possibilitando a manipulação de carga dessas máquinas. Alguns anos depois, em 1949, a Korling realizou para a firma Scania-Vabis S/C um trabalho denominado “group production and its influence on productivity” (Produção em grupo e sua influência na produtividade), descrevendo a reorganização da fábrica, usando produção em grupo. 1958 - Publicação do livro "The Scientific Principles of Group Technology ", por S.P. Mitrofanov. 1960 - Apresentação do trabalho do Prof. Opitz sobre estatística do uso de M.F. na produção em lotes e em massa. 1965 - Pelo menos oito fábricas na Rússia usando GT. Fim dos anos 60 - Importante pesquisa desenvolvida pela Aachen Technical University , base para o sistema Opitz de classificação e codificação. Início 1970 - Firmas Serck-AUDCO, FERODO e FERRANTI desenvolveram e implementaram técnica de GT; Desenvolveram-se grupos de estudos junto com as indústrias da Inglaterra, no Manchester University Institute of Science and Technology.

1971 - Prof. Burbidge desenvolve o método de análise de fluxo para GT, em Turim.

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Outros desenvolvimentos: TNO Institute - Holanda; NAAK Organization - Noruega; SAT, DTE, COPIC - França; PGM - Suécia; FIAT - Itália; SULZER - Suíça; A grande maioria das empresas está estruturada seguindo o modelo da década de 60, embasado em princípios de automação rígida e divisão Tayloriana do trabalho. As suas principais características são: Fluxo desordenado; Arranjo físico por grupo de máquinas; Setor inventários em processo; Setor tempos de setup; Máquinas projetadas no conceito de automação rígida. •

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Este modelo de organização se justifica devido ao fato de que o perfil do mercado consumidor era composto, essencialmente, de oferta pouco diversificada de produtos fabricados em grandes séries. As evoluções atuais do mercado, que leva às características substancialmente diferentes, apoiadas em: Queda de vida dos produtos fabricados; Aumento do número de itens sendo fabricados; Queda do tamanho dos lotes. •

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Provoca incompatibilidade com as estruturas atuais das empresas, dimensionadas para atender perfil anterior do mercado consumidor. Devido a isso, a tendência atual é de aplicação de técnicas e posturas administrativas, tais como, just in time, kanban, etc., no sentido da redução dos inventários em processo.


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Novas tendências As novas tendências a serem seguidas para tentar resolver esses problemas podem ser esquematizadas como se segue:

Reduzir complexidade Simplifique, depois gerencie um problema mais simples. A simplificação deve ser obtida na: geração de novos produtos; geração de novos processos de fabricação; nos centros de trabalho. A Tecnologia de Grupo é uma técnica essencialmente destinada a reduzir a complexidade dos sistemas de manufatura. Sua essência está na capitalização de similaridades na determinação de objetivos através de: Operacionalização de atividades similares junta, evitando-se perda de tempo na mudança de uma atividade para outra similar. Padronização de atividades próximas, através da focalização, somente em diferenças distintas, evitando-se a duplicação de esforços desnecessários. •

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Conceitos básicos A Tecnologia de Grupo é geralmente considerada uma técnica ou filosofia de fabricação que identifica e explora a semelhança ou similaridade de peças e operações de processos no projeto e fabricação. Na fabricação à base de lotes, tradicionalmente cada peça tem sido tratada como sendo única no projeto, no planejamento do processo, no controle da produção, no ferramental, na produção, etc. Entretanto, pelo agrupamento de peças similares dentro de famílias de peças, baseado em suas características geométricas ou operações, e formando grupos de máquinas ou células, que processam as famílias de peças designadas. É possível reduzir custos através de: Racionalização de projeto mais efetiva e de recuperação de dados de projetos; Menores estoques e compras; Planejamento de processo e controle da produção simplificado e melhorado; Redução de ferramental e de tempos de preparação de máquinas; Produção com semilinha de produção, através de células de máquinas; Menor inventário em processo; Redução do tempo total de produção; •

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Redução de programação de CN; Utilização mais eficiente das máquinas de CN e centros de usinagens.

O objetivo principal é a utilização de métodos de alta produção e de produção em massa para produção de média e baixa série. Exemplos de famílias de peças:

Similares nas operações de

Similares na forma e geometria

usinagem

Áreas principais de aplicação Uma das razões mais importantes para o aumento da produtividade de fabricação é a econômica. A manufatura contribui com a maior parte do produto nacional bruto dos modernos países industrializados. Apesar disso, a fabricação, embora normalmente considerada uma atividade altamente produtiva e eficiente, geralmente pode ainda ser significantemente melhorada. Isso é verdade, especialmente em um ambiente de fabricação à base de lotes.


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A racionalização de várias atividades de engenharia, tais como, recuperação de dados de projeto, seleção do processo, planejamento do processo, etc., pode ser prontamente alcançada pela implantação do conceito da Tecnologia de Grupo. Tem-se reconhecido o fato de que, na fabricação à base de lotes, maiores esforços devem ser feitos para um contínuo melhoramento no inventário em processo de carga efetiva de máquina com o objetivo de conseguir maior produtividade. Novamente, a Tecnologia de Grupo proporciona um elemento chave para esse esforço.

Tendências atuais e aspectos futuros Um sistema de classificação de peças, que é uma parte integrante da Tecnologia de Grupo e que tem sido usado como uma ferramenta essencial das suas aplicações, pode também ser utilizado como um meio de descrição de peças em uma forma que possa ser integrada facilmente dentro de uma estrutura de base de dados com computador que ligará projeto e produção.

Formação de famílias de peças e agrupamento de máquinas Métodos e procedimentos Uma família de peças pode ser definida como um grupo de peças que tem alguma semelhança e similaridades especificadas. Elas podem ter um formato geométrico similar ou podem repartir requisitos de processamento similares. As peças podem ser dissimilares na forma, porém podem ser agrupadas como uma f amília de peças, por causa de algumas operações comuns de produção ou vice-versa. O agrupamento de peças similares dentro de famílias de peças é a chave da implantação da Tecnologia de Grupo. O problema que imediatamente se apresenta é como as peças podem ser eficientemente agrupadas dentro dessas famílias? Existem três métodos básicos para formar famílias: Método visual; Sistemas de classificação e codificação; Análise de fluxo da produção. •

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O primeiro método é obviamente muito simples, mas limitado em sua efetividade quando trabalha-se com um número grande de peças. 112



Sistemas de classificação e codificação Um sistema de classificação e codificação proporciona um meio efetivo para a seleção de peças codificadas, na formação de famílias de peças, baseado nos parâmetros específicos do sistema, independentemente da origem ou uso das peças. Especialmente para aplicações de CAM - Manufatura Integrada por Computador (Computer Aided in Manufacturing) , tal sistema se torna requisito essencial para uma implantação efetiva dos conceitos da Tecnologia de Grupo.

Codificação de uma peça usada num sistema de classificação e codificação.

Embora muitos sistemas tenham sido desenvolvidos e grandes esforços tenham sido feitos para melhorá-los, não existe ainda um sistema universalmente aceito. Uma vez que cada indústria tem suas condições e necessidades específicas. Portanto, é SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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necessário pesquisar por um sistema adequado que possa ser adaptado às necessidades e aos requerimentos específicos da indústria.

"Classificação" implica no arranjo de itens dentro dos grupos de acordo com algum sistema ou princípio pelo qual características parecidas são trazidas juntas em virtude de suas similaridades, e então separadas por uma diferença específica. Um "código" pode ser um sistema de símbolos usados no processamento da informação no qual números ou letras possuem um certo significado. Para aplicações da Tecnologia de Grupo, um sistema de classificação e codificação bem projetado, baseado em parâmetros específicos, pode ser adequado para agrupar as peças em famílias de acordo com as necessidades. Um exemplo de tal agrupamento em família de peças usando um sistema de codificação adequado é mostrado na figura abaixo.

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Tipos e características Embora existam muitas opções de sistemas, os tipos básicos de sistemas de classificação e codificação podem ser colocados dentro de várias categorias, tais como, funcional ou descritivo, critérios qualitativos ou quantitativos, orientado para o projeto ou para a produção, estrutura tipo cadeia ou hierárquico, monocódigos versus policódigos, códigos compostos versus códigos separados, códigos longos ou códigos curtos, etc. Entretanto, na maioria dos casos, cada sistema emprega uma combinação dessas características tornando difícil comparar esses sistemas estritamente desses pontos de vista. Independentemente de qual sistema seja selecionado, ele deverá ser modificado e adaptado para satisfazer as necessidades específicas da indústria. Existem três formas básicas de sistemas de classificação e codificação para as aplicações correntes da Tecnologia de Grupo; a saber: Estrutura hierárquica (monocódigo); Estrutura do tipo de dígito fixo (policódigo); Estrutura combinada ou híbrida (multicódigo). •

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Estrutura hierárquica ou monocódigo Um código hierárquico é construído como um diagrama em árvore onde cada dígito amplia a informação do dígito anterior, tornando assim cada dígito, na estrutura de codificação, dependente do dígito anterior. Um sistema de codificação hierárquico proporciona uma análise extensiva dos itens classificados, uma vez que a sua estrutura de código é muito compacta, mas pode conter uma enorme quantidade de informação com um número bastante limitado de dígitos. Estrutura tipo árvore, onde cada dígito ou caracter amplia as informações do seu anterior: Estrutura compacta; Contém grande quantidade de informação; Cada dígito depende do anterior. •

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Exemplo 01 01 torno $ ! #! "

03 01faceamento

03 Trat. térm.

02 desbaste 03 acabamento

01 cement. 02 normal. 03 têmpera 04 s/ TT.

$!! #!! "

$! #! "

O código corresponde a uma peça usinada em torno, com acabamento e tratada termicamente com têmpera.

Estrutura tipo cadeia ou policódigo Também chamada de não hierárquica ou do tipo dígito fixo, tem uma estrutura de código na qual cada posição de um dado dígito representa uma informação independente e não diretamente relacionada à informação dada pelos outros dígitos. O tipo de codificação com dígito fixo, também chamado de policódigo por alguns, proporciona um sistema que é mais adaptável para aplicações orientadas para a produção como classificação de máquinas-ferramenta, ferramental, operações, etc. Para construir uma estrutura completa do tipo de dígito fixo é necessário especificar todos os itens no código. Dessa forma, este tipo de sistema de codificação, usualmente requer um grande número de dígitos. Ele é menos compacto que um código hierárquico. 23 85 5 204 2 23-material 85-cliente 5-precisão 204-sequencial 2-revisão Estrutura combinada ou híbrida (multicódigos). Na prática, a maioria dos sistemas de classificação e codificação emprega códigos híbridos que são combinações de ambos os tipos, hierárquicos e de dígito fixo. As estruturas básicas de dois sistemas de classificação e codificação disponíveis, e especialmente desenvolvidos para aplicações da Tecnologia de Grupo. Exemplo Opitz (alemão); Miclass (holandês) KK-3 (japonês) (SCC/ SENAI 1.23) ? 116



A 9 79 470 005 A - peça liberada 9 - Brasil 79 - número do projeto caminhão leve 470 - conjunto escapamento 005 - seqüencial Um código pode ser entendido como um ou mais símbolos ao qual foi dado um determinado arranjo e significado. Quando um código é interpretado, ele define uma informação específica. Um código pode ser feito usando-se: Símbolos hieróglifos Alfanumérico e mnemônico - numérico - 10 valores - alfabético - 20 (exceto I,O,S,Z e Q) - alfanumérico - 30 (combinados) - hexadecimal -16 (0-9 e A-F) •

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Um sistema de classificação e codificação bem projetado, para a implantação da Tecnologia de Grupo, deve satisfazer vários requisitos básicos. Ele pode proporcionar muitos benefícios e facilitar suas aplicações em muitas áreas de operação da companhia. Os maiores benefícios de um sistema de classificação e codificação bem projetado para aplicações da Tecnologia de Grupo podem ser sumarizados como segue: Formação de famílias de peças e grupos de máquinas (células); Recuperação efetiva de desenhos e processos; Racionalização e redução de custos em projetos; Padronização do projeto do produto; Estatísticas de peças seguras e confiáveis; Estimativa acurada dos requisitos das máquinas-ferramenta, carga de máquina, racionalizada e gastos otimizados de capital; Racionalização de ferramental e redução do tempo de preparação e de produção; Racionalização do projeto do ferramental e redução do tempo e do custo do projeto e fabricação do ferramental; Padronização de processos e ferramental; Racionalização do planejamento e programação da produção; •

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Contabilidade de custos e estimativa de custos mais acurados; Melhor utilização das máquinas-ferramenta, dispositiva e mão-de-obra; Melhoria da programação do CN, e uso efetivo de máquinas; Estabelecimento de uma base de dados principal.

Os diversos sistemas de classificação e de codificação O sistema Opitz De acordo com (Lorini 1993), esse sistema foi desenvolvido por H. Opitz, da Universidade de Aachen, na Alemanha, tendo servido de base para inúmeros outros sistemas criados posteriormente. Ele representa um dos esforços pioneiros na área de Tecnologia de Grupo, sendo de fácil compreensão e adequado a diversas aplicações. Inicialmente, desenvolvido para investigações estatísticas de componentes, evoluiu para outras áreas de aplicação, como de projeto para racionalização e recuperação de desenhos, e na manufatura, com as aplicações específicas de organização do ambiente, como ferramenta de Tecnologia de Grupo. O sistema foi um dos primeiros métodos de classificação utilizados para peças usinadas, depois estendido para outras aplicações como para peças fundidas, ferramentas, máquinas e materiais. O sistema KK-3 O sistema KK-3 é um sistema de propósito geral para classificação de peças usinadas, principalmente para processos de corte e retífica. Foi desenvolvido no Japão pela JSMPI (Sociedade Japonesa para Promoção de Máquinas Industriais). Em sua primeira versão, em 1970, foi apresentado como KK-1, baseando-se num código de dez dígitos, mesmo tamanho mantido na segunda versão, em 1973, como KK-2. Na versão atual em 1976 como KK-3, o código passa a ter um tamanho de 21 dígitos decimais, é um código bem mais completo que mantém compatibilidade com as antigas versões apenas nos oito primeiros dígitos. O primeiro dígito faz uma distinção geral à função principal das peças, como eixos, engrenagens, etc. No segundo dígito são descritos maiores detalhes funcionais, como o tipo da engrenagem e do eixo. Com apenas dois dígitos o sistema possibilita a classificação de mais de cem especificações funcionais para peças rotacionais e nãorotacionais.

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O sistema MICLASS O sistema MICLASS (Metal Institute Classification System) é um sistema desenvolvido na Holanda pela TNO, uma organização de pesquisa científica aplicada. A estrutura do código é em cadeia, ou seja, um policódigo de propósito universal com um tamanho básico de doze dígitos, que contém tanto informações para uso no projeto, quanto na manufatura. As informações de seus campos são: Dígito 10 20 e 30 40 50 e 60

Significado Forma principal Elementos de forma Posição dos elem. de forma Dimensões principais

Dígito 70 80 90 e 100 110 e 120

Significado Razão entre dimensões Dimensões auxiliares Códigos de tolerâncias Códigos de material

O Sistema SCC/SENAI 123 Esse sistema foi desenvolvido pelo Prof. González do Centro Nacional de Tecnologia Mecatrônica. Escola SENAI “Armando de Arruda Pereira”. São Caetano do Sul, SP; e apresentado em sua dissertação de mestrado. Os códigos são de no máximo doze dígitos para serem utilizados no FMS (Sistema Flexível de Manufatura) da marca MAZAK de fabricação japonesa, que opera em nossa escola, ele contém informações para uso em projetos, e na manufatura. Como na maioria dos sistemas de classificação e codificação empregou-se códigos híbridos, que são combinações de ambos os tipos, hierárquicos e de dígito fixo. Este sistema é muito semelhante ao MICLASS. Dígito 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Atributos Função da peça Detalhes da peça Material Detalhes do material e tratamentos Maior comprimento Maior diâmetro Relação L/D Forma externa Forma interna Furos Usinagem de superfícies plana Máquina principal

Exemplos eixo, flange, engrenagem, mancal, carcaça eixo escalonado, engrenagem cônica. aço, alumínio, bronze, latão aço trefilado, aço forjado, tempera, L ! 50; 50 < L ! 100; 100 < L ! 200; ... D ! 50; 50 < D ! 100; 100 < D ! 200; ... L/D ! 1.5; 1,5 < L/D ! 2.5; 2.5 < L/D ! 3.5;.. canal, rosca, rebaixo circular, rebaixo fres.,. canal radial, rosca, rebaixo circular, de centro; na face, 1 ou 2 lados, passante,.. rasgo p/chaveta; fresado chato; sextavado;. torno; fresadora; centro de usinagem; ...


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Análise do fluxo da produção A Análise do Fluxo Fluxo de Produção é uma uma técnica para analisar analisar a seqüência seqüência de operações e o percurso da peça através das máquinas e estações de trabalho dentro da fábrica. As peças com rotas e operações comuns são agrupadas e identificadas como uma família de peças. Similarmente, as máquinas e estações de trabalho usadas para produzir as famílias de peças podem ser agrupadas para formar os grupos ou células de máquinas. Para um uso adequado desse método, deve-se assegurar que a indústria tenha uma fonte de dados confiável de folhas f olhas de roteiro e folhas f olhas de operações. A vantagem principal principal consiste na sua sua aplicação imediata, imediata, permitindo permitindo que se obtenha obtenha resultados em curto prazo, gerando maior confiabilidade no programa geral de Tecnologia de Grupo. Famílias de peças e agrupamento de máquinas através da análise de fluxo da produção: a. Matriz máquinas x peças b. Matriz máquinas x peças após o antes do agrupamento agrupamento MÁQ.

TCN3 CHA1 CDE3 RCN2 BAN2 FCC1 TCN1 FRV1 RCN1 BAN1 CUV1 BAN5 CUH1 FUR2 BAN6 RCN5 TCN2 FUR1 BAN3 CDE1

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1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 2 4 7 8 9 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

1 2 2 2 2 2 2 1 0 1 1 1 2 2 3 9 3 4 6 1 4 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

2 2 2 2 3 3 6 1 2

X X X X X

X X X

X X X

MÁQ.

T CN 3 CHA1 CDE3 RCN 2 BAN2 FCC1 T CN 1 FRV1 RCN 1 BAN1 CDE1 CUV1 BAN5 CUH 1 FUR2 BAN6 RCN 5 T CN 2 FUR1 BAN3

1 0 2 X X X X X

1 0 9 X X X X X


2 1 1 2 2 0 0 3 4 4 7 1 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

2 1 1 2 2 2 2 2 2 1 0 1 0 1 1 2 2 3 6 8 3 9 3 4 1 6 2

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X


Estágios de aplicação O método de análise de fluxo pode ser dividido em estágios ordenados, a saber:

1º Estágio: Análise do fluxo de fábrica (AFF) Analisa os roteiros roteiros para se determinar determinar a melhor divisão divisão em grandes grandes grupos, e combiná-los de modo a se determinar o fluxo mais simples possível entre eles. 2º Estágio: Análise de grupo (AG) ( AG) Determina as combinações de máquinas chamadas "grupos", e lista as peças produzidas, conhecidas como "famílias". 3° Estágio: Análise de linha (AL) Utiliza novamente redes para analisar roteiros entre máquinas ferramentas internamente aos grupos, determinando a melhor seqüência para o "layout" . Este estágio deve ser realizado imediatamente ao anterior, para o grupo de máquinas (célula) e peças (família).

4º Estágio: Análise de ferramental (AF) Utilizam-se novamente matrizes para determinar as famílias de ferramental das peças, que usam o mesmo ferramental nas montagens (setups), determinando-se assim a melhor seqüência de carga e descarga das máquinas. Com o 4º estágio, será possível a identificação das necessidades de padronização de ferramental, em função das famílias de peça.

Conseqüências de aplicação de tecnologia de grupo As principais conseqüências conseqüências da da aplicação de de Tecnologia Tecnologia de Grupo podem ser esquematizadas como se segue: Em projeto de peças, por meio de: Simulação de projetos; Eliminação de itens semelhantes; Padronização de projetos; Acesso a banco de dados; Interligação Interlig ação com processos de fabricação. fabricaçã o. •

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Um sistema de classificação classificação e codificação facilita um programa de redução e padronização de peças que pode ser valioso tanto para a empresa como para seus clientes. Quando um sistema de classificação e codificação bem projetado é eficientemente implantado implantado no setor de projeto, obtém-se um método sistemático e eficiente para o armazenamento de informações de uma maneira organizada. O sistema de recuperação de dados de projetos baseado no agrupamento de peças em famílias proporciona as seguintes características importantes que auxiliam significativamente significativamente a racionalização racionalização do projeto: Agrupamento Agrupament o de peças em famílias para racionalização racionalizaçã o de projeto; Recuperação de informações informaç ões existentes existente s de projeto para novas aplicações; Padronização Padronização de especificações, especificações, características e materiais dos projetos; Melhorias visando-se projeto otimizado; Eliminação de desenhos duplicados; Estimativa de custo simplificada e efetiva. •

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O sistema de recuperação pode ser processado manualmente ou por meio de computador. A utilização de sistemas computacionais é fundamental para a implementação de sistemas de recuperação de dados, aplicado às Engenharias de Produto e Manufatura. 122



Poderá haver redução de até 15% das atividades de novos desenhos quando se utiliza um método efetivo de recuperação. Em muitos casos economias mais intangíveis são obtidas através de vários benefícios indiretos resultantes da racionalização do projeto, como por exemplo, padronização e melhoria de projetos, melhoria na produtividade das atividades de projeto, etc. Em processos de fabricação, através de: Geração de processos padrão; Padronização de ferramental; Eliminação de itens repetidos de ferramental; Redução de inventário do ferramental. •

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A padronização dos roteiros, processos de fabricação e o respectivo ferramental tornase a base necessária para a implantação dos Processos de Fabricação através de auxílio computacional, também conhecido como CAPP (Computer Aided in Process Planning) . Por meio da padronização anterior do produto, pode-se determinar os chamados componente compostos, que representa a família de peças. O componente composto proporciona um auxílio para as aplicações do conceito da Tecnologia de Grupo na padronização de peças, de processos, agrupamento de máquinas, projeto dos dispositivos para o grupo, planejamento da preparação ou montagem do ferramental do grupo, programação de CN para a família de peças, etc. A figura abaixo ilustra um grupo de peças representadas por um componente composto que possui todas as características de forma e de processamento da família de peças. Se o planejamento do processo e o ferramental são desenvolvidos para o componente composto então qualquer peça da família pode ser processada com as mesmas operações e ferramental.


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Projeto e montagem do ferramental do grupo

Família de peças, tampas

Dispositivo de grupo para furação

Estratégias de implantação Alguns preceitos devem ser seguidos na implantação das técnicas de Tecnologia de Grupo numa empresa: 1. Deve ser uma filosofia ou estratégia que deve vir de cima para baixo. 2. Não pode ser conduzido por uma única pessoa ou departamento. A razão principal é o grande envolvimento em alterações estruturais de todos os departamentos. 3. Preferencialmente, deve-se ter uma comissão que tenha poder de decisão, que direcione e administre as atividades de GT. 4. É fundamental um aculturamento de toda a fábrica nessas técnicas, desde os operadores até a alta administração. 5. O sistema de codificação e classificação é sempre um método cujos resultados irão aparecer a médio e longo prazo, mas é fundamental para o suporte dos desenvolvimentos futuros.

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6. Método de análise de fluxo permite implantação a curto prazo; além disso, permite integração das áreas de chão de fábrica. Permite apresentação de resultados a curto prazo, o que é fundamental para a credibilidade do programa de GT. 7. A seleção de um sistema de codificação e classificação é fundamental para a credibilidade do programa a médio e longo prazo.

Benefícios da Tecnologia de Grupo Lorini (1993) descreve que as experiências de casos bem sucedidos de reorganização de ambientes baseados em manufaturas tradicionais, que migraram para a filosofia de Tecnologia de Grupo, demonstram que os esforços podem trazer ganhos significativos, podendo garantir retorno dos investimentos em prazo médio de dois anos. Esses ganhos podem ser quantificados dentro das seguintes faixas: Redução do tempo de “setup” , 40 a 60%; Redução de projeto de ferramentas, 20 a 40%; Redução nos tempos de processo, 40 a 60%; Redução de retrabalho e perdas, 15 a 75%; Redução de custos de manutenção de estoques, 20 a 50% Redução nos tempos de planejamento de processo, 20 a 30%; Redução no espaço necessário para fábrica, 20%; Redução em novos projetos de peças, 50%; •

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Projeto de célula de manufatura

Como foi visto anteriormente, existem três tipos básicos de arranjos físicos (layout) de fábrica, a saber: • Arranjo físico fixo para produção individual ou unitário; • Arranjo físico funcional, para produção em lotes; • Arranjo físico de linha, para produção em massa. Na prática da Tecnologia de Grupo, pode-se formar um grupo de máquinas para a produção em uma ou mais famílias de peças, tal que possa realizar todas as operações requeridas pela família ou famílias de peças. As máquinas são arranjadas em uma semi-linha para minimizar distâncias de transportes e problemas de espera. Rearranjo físico do layout , na formação de células de manufatura. A seqüência de implementação pode ser definida com: • A formação de famílias de peças; • Avaliação dos agrupamentos encontrados; • Agrupamento de máquinas que fabricam a família de peças; • Projeto das células de manufatura; • Padronização de ferramental; • Layout esquemático de cada célula e da fábrica; • Fluxo de peças no interior das células e da fábrica; • Redução no tempo de setup nas peças da família de peças e agrupamento de máquinas através da análise de fluxo da produção. Em planejamento e controle de produção, através de: • Alteração do planejamento de peças por família • Redução dos tempos de espera e estocagem; • Redução de inventário; • Redução do lead time. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Os arranjos físicos celular, aliados à formação e à fixação de famílias diferentes e, conseqüentemente, do fluxo de produção, permite a implantação do sistema Kanban de controle de produção. Portanto, o arranjo físico celular passa a ser pré-requisito para a filosofia Just in Time.

Considerações sobre projeto de célula de manufatura Deve-se considerar no projeto as questões estratégicas: o futuro e o crescimento das células de manufatura são estratégias para ganho de competitividade. Diversos métodos utilizados para a formação de células, baseados na matriz máquina x peça é limitada. Cuidado especial no projeto, evitando-se duplicação de recursos. Compartilhamento de máquinas e/ou de células é uma técnica de otimização de recursos. Na medida do possível, peças exceções devem ser eliminadas: mudanças em projeto, em processo ou terceirização. O número de operadores dependerá: da tecnologia utilizada, do nível de carregamento, de prazos e do layout . O layout dependerá da tecnologia utilizada (máquinas, sistemas de carga/descarga e de transporte), do espaço físico, de operadores, do fluxo requerido; O sistema de gestão e a dinâmica do mercado são questões importantes a considerar no projeto de células de manufatura. Normalmente, o projeto é estático, baseado em demanda média e fatores estimados. O projeto, considerando a produtividade do equipamento ou o fator {ti + SOM[tsi * Zi]}, deve ser considerado como uma aproximação e não um fato consumado.

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A melhoria contínua do projeto da célula se dará durante a operação da mesma e deve ser perseguida constantemente. As melhorias dar-se-ão, buscando-se a flexibilidade, redução em setup, qualidade, etc.

Dimensionamento de células gi. carga máquinas (porcentagem que a máquina ficará ocupada, até 1% uma máquina, mais de 1%, mais de uma máquina) tpi. tempo padrão da operação mi. tamanho do lote de peças tt. tempo total trabalhado td. capacidade de instalação ti. tempo improdutivo tsi. tempo de setup zi. freqüência de montagem (n o de setup) Cálculo de td td é chamado de capacidade instalada ou tempo disponível, é quantidade de horas do equipamento disponível para o trabalho. td = horas/dia x dias/mês ou td = horas/dia x dias/semana x semanas/mês Exemplo adotado : 9 horas por dia 5 dias por semana 4.5 semanas ao mês td = 9 x 5 x 4,5 td = 202,5 horas

Cálculo de tt (tempo total trabalhado) É o td (tempo disponível) menos os tempos improdutivos. Durante a operação do FMS, acontecem paradas imprevisíveis, montagem de máquinas e paradas para manutenção, são os Ti (tempos improdutivos).


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O tempo improdutivo Ti é aquele no qual a máquina fica parada e não consegue transformar o tempo disponível em tempo padrão. Normalmente estas horas ocorrem devido a fatores externos à máquina, tais como: • Máquina quebrada; • Máquina sem ferramental; • Falta de matéria prima; • Falta de operador; • Falta de serviço; • Preparação e montagem da máquina; • Ajuste das ferramentas da máquina. É muito difícil determinar, exatamente, esses tempos, para tanto se usa estimá-lo e indicá-lo como uma porcentagem do td. Usa-se também, adotar um rendimento da produção. Por exemplo: Rendimento de 80% (modelo japonês). tt = td - Ti adotar Ti = 20% de td tt = td - 0.20 . td ou tt = 0,8 . td tt = td - 0.2 . td tt = 0.8td = 0,8 x 202,5 tt = 162 horas gi = ∑

tpi x mi (tudo em minutos) tt

Exemplo para máquina S01 peça 1 - tempo na máquina S01 é 5, quantidade de peças é 520; peça 7 - tempo na máquina S01 é 4, quantidade de peças é 250; peça 4 - tempo na máquina S01 é 4, quantidade de peças é 120; peça 5 - não passa na máquina S01, (0) quantidade de peças é 140. gi =

5 x 520 + 4 x 250 + 4 x 120 + 0 x 140 = 0,43 162 x 60

A máquina S01 estará ocupada 43% do tempo trabalhado.

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Manutenção

Conceito Manutenção é a técnica de conservar os equipamentos em serviço durante o maior prazo possível e com o máximo de rendimento. Ainda podemos definir manutenção como a parcela de uma organização, cuja função é fornecer recursos para que haja uma eficiente operação e produção, sem interrupções provenientes de quebras ou falhas de equipamentos do processo produtivo dessa organização. Como tal, a função da manutenção efetiva deve ser considerada parte integral e indispensável da organização.

Introdução aos métodos de manutenção A partir de meados de século XVI até o final do século XVII, a função de mantenedor era desempenhada pelo operador da máquina. Com o avanço da tecnologia, o mantenedor e o operador começaram a dividir o trabalho. Já no início do século XX, havia intensa concorrência industrial fato que trouxe relevância aos prazos de entrega e a produção estável. Nesse período, começaram a surgir os estudos destinados à prevenção de falhas, isto é, o reparo seria executado de forma predeterminada por inspeção, surgindo assim a manutenção preventiva. Pela mesma época, a diversificação da mão-de-obra também aumentava, havia, além do mecânico e do eletricista, o hidráulico, o funileiro, o pneumático e outros. Esse quadro se mantém até hoje. Os estudos de prevenção evoluíram até se conseguir prever o momento do desgaste inaceitável, por meio da análise de sintomas e da avaliação estatística, surgindo, assim, a manutenção preventiva. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Recentemente, na busca da quebra zero, criou-se na Europa a terotecnologia. Tratase de uma técnica que determina a participação de um especialista em manutenção desde a concepção do equipamento até sua instalação e primeiras horas produtivas. Outra tentativa de quebra zero foi desenvolvida no Japão com o nome de manutenção produtiva total (TPM). A idéia central é o operador ser o primeiro a cuidar da manutenção, isto é, associa-se a produção à manutenção (equipes e procedimentos) com o fim de produzir o máximo do tempo com o mínimo de paradas.

Manutenção corretiva A manutenção corretiva tem por objetivo localizar e sanar defeitos em equipamentos que sofrem imprevistas, comprometendo a produção. Para isso, o mecânico de manutenção deverá estar capacitado a: Localizar, mediante um plano de trabalho, possíveis defeitos em máquinas operatrizes ou máquinas-ferramenta; Desmontar, total e parcialmente, os equipamentos com os devidos cuidados e manutenção. Recuperar peças; Substituir peças, caso seja necessário; Lubrificar e ajustar peças e componentes; Testar o funcionamento do equipamento após a montagem. •

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Manutenção preventiva A manutenção preventiva, por sua vez, “obedece a um padrão já previamente esquematizada, que estabelece paradas periódicas para que sejam realizadas trocas de peças gastas, assegurando o funcionamento perfeito da máquina por um período predeterminado”. Para que isso ocorra, é preciso manter o controle de todas as máquinas com auxílio de fichas individuais, através das quais será feita a inspeção mecânica da máquina e a programação de sua manutenção.

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A manutenção preventiva apresenta as seguintes vantagens: Distribuição equilibrada de carga de trabalho; Diminuição do estoque de peças de reposição devido à organização de seus prazos de substituição; Maior vida útil das máquinas e equipamentos; Eliminação de improvisações e atrasos da produção. •

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Plano de inspeção Para que a manutenção seja eficiente, é necessário que ela seja realizada de acordo com um plano preestabelecido. Dentro desse plano, três pontos básicos devem ser definidos: Programação Refere-se a controle e à organização do trabalho. É feita por meio de fichas onde se realiza a programação dos itens a serem inspecionados. Coleta de dados É realizada pelo próprio mecânico junto ao equipamento, a fim de por em prática os trabalhos preventivos como lubrificação, ajustes e pequenos reparos. Diagnósticos É a descrição detalhada dos problemas mais graves, cuja resolução não é possível em condições normais de trabalho, estabelecendo o tipo e o grau de urgência do reparo a ser realizado. Freqüência A freqüência com que as máquinas e equipamentos devem ser inspecionados pelo setor de manutenção garante a eficiência e o sucesso desse setor em qualquer indústria em que tenha sido implantado. •

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Os quatro princípios do diagnóstico dos problemas: Princípio de evidência - nunca admitir uma afirmação como verdadeira sem que ela seja mesmo evidente. Princípio de análise - dividir as dificuldades encontradas em partes menores de modo que cada uma seja da resolução fácil. É a análise do trabalho. Princípio da síntese - ordenar os problemas do mais simples para o mais complexo. Reconstituir o todo se orientando sempre que possível pelo manual da máquina. Princípio do controle - verificar por meios simples e eficientes se tudo se passa conforme as previsões e a organização estabelecida. •

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Análise de falhas As origens das falhas das máquinas e instalações estão no desgaste das peças que as compõem. A máquina nunca quebra totalmente de uma só vez, mas pára de trabalhar quando alguma parte vital ao seu funcionamento está danificada. As origens das falhas podem ser agrupadas da seguinte maneira: Erros de especificação ou de projeto; Erros de fabricação; Instalação imprópria; Manutenção imprópria; Operação imprópria e outros. •

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Os exames das peças danificadas de muitas máquinas revelam que a variedade de danos é limitada. São eles: Desgaste; Corrosão; Quebra ou deformação por impacto ou estática; Quebra ou deformação por calor ou choque térmico; Quebra por fadiga; Danos característicos de seus elementos (engrenagens, correias, retentores, etc.). •

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Por sua vez, as peças geralmente estão sujeitas a solicitações que agem isoladamente ou de modo combinado. Essas solicitações são as seguintes: Tração; Compressão; Flexão; Flambagem; Torção; Cisalhamento; Contato (adesão ou abrasão) ; Mudanças de velocidade (contra-forças de inércia) ; Forças dinâmicas (inclusive pulsações e vibrações) ; Temperatura; Concentrações de tensões devido à transição da estrutura do material; Concentrações de tensões devido à força da peça; Tensões residuais. •

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Todos esses fatores levam ao desgaste que é inicialmente bastante lento. Mas, com o aumento das folgas causadas pelas vibrações e forças dinâmicas, esse desgaste torna-se cada vez mais acelerado. Veja gráfico abaixo.

Se a máquina continuar trabalhando, sofrerá avarias com parada brusca, num momento imprevisto, e com dano de várias peças. Naturalmente, o desgaste não pode ser evitado, mas pode ser diminuído e retardado através de instalação correta do equipamento. Pode-se também evitar o desgaste, através de um programa de manutenção preventiva, segundo normas, especificações e orientações fornecidas pelo fabricante ou estabelecidas pela própria equipe da manutenção.

Manutenção preventiva Como já foi visto anteriormente, a manutenção preventiva baseia-se no estabelecimento de uma programação de intervenções do mecânico de manutenção junto aos equipamentos. Essas intervenções são geralmente feitas a intervalos regulares, baseados em quantidades de horas de funcionamento de cada equipamento ou dos elementos mecânicos que o compõe. Entretanto, estudos estatísticos indicam que máquinas novas ou recentemente consertadas apresentam um índice elevado de quebra. Por outro lado, esses mesmos estudos indicam que as avarias são casuais e não estão relacionadas ao número de horas de funcionamento. Por isso, deve-se efetuar intervenções de manutenção a intervalos irregulares, determinando-se esses intervalos com base nas reais condições da máquina ou de qualquer um de seus componentes. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Isso se torna possível com a manutenção preditiva que nada mais é do que uma ação preventiva baseada no conhecimento das verdadeiras condições de cada um dos componentes do equipamento. Esses dados são obtidos a partir de testes periódicos e a intervenção só acontece quando os valores obtidos estão fora de limites preestabelecidos. Os testes são feitos a intervalos regulares e com a máquina em funcionamento, a partir da medição de alguns parâmetros, como as vibrações, por exemplo. A anotação e a análise dos resultados dessas medições permitem prever o tempo que transcorrerá antes que se verifique a avaria e se programe, a partir daí, a intervenção. Isso é feito, comparando-se os dados obtidos com valores padronizados, que dão o verdadeiro estado do equipamento. Esses dados, analisados detalhadamente, vão fornecer as causas que provavelmente deram origem ao problema. Entretanto, a simples leitura de um dado e sua interpretação isolada, mesmo seguindo os padrões preestabelecidos, não são suficientes para o diagnóstico. Assim, apesar do analisador de vibrações dar a medida de uma vibração anormal, essa pode ter inúmeras causas. Somente a análise com o auxílio de instrumentos correto, poderá detectar outros dados, embora um dos sintomas dessa avaria seja justamente a vibração anormal.

Instrumentos necessários No estabelecimento de um sistema de manutenção preventiva é indispensável contar com uma série de instrumentos, de certa forma sofisticada e de grande precisão. Além disso, é necessário o uso de instrumentos específicos para a análise de cada tipo de avaria a ser detectada. Assim, o tipo de inspeção bem como os tipos de equipamento a serem analisados determinam o uso de instrumentos como o: Estroboscópio Estetoscópio; Análise de vibrações; Ultra-som; Multímetro (VOM); Osciloscópio; •

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Raios-X; Espectrofotômetro, etc.

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Uso desses instrumentos em conjunto permitirá fazer um diagnóstico detalhado e preciso do defeito. É também necessário que o técnico utilize corretamente os instrumentos de modo a coletar e interpretar os dados fornecidos, correlacionados com o estado real do componente. Além disso, é imprescindível que o técnico também conheça a fundo a máquina a ser avaliados, seus antecedentes, seus tipos de avarias mais freqüentes, como elas foram detectadas e de que maneira foram consertadas.

Técnicas mais usadas As técnicas mais usadas para a manutenção preventiva são a análise de vibrações e a espectrofometria dos óleos lubrificantes. Análise de vibrações A análise de vibrações baseia-se no princípio de que se as condições de trabalho permanecem constantes, o aumento das vibrações é um sintoma seguro do progresso de uma avaria. Em geral, as vibrações são geradas por: Desbalanceamento; Desalinhamento de acoplamento ou de mancais; Empeno; Rolamentos estragados; Problemas de engrenagem; Peças frouxas; Atrito entre as partes fixas e móveis; Problemas elétricos; Deterioração das correias de transmissão; Forças aerodinâmicas; Forças hidráulicas; Ressonância; Instabilidade dos mancais. •

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Conhecendo-se os detalhes da máquina (por exemplo: a velocidade da árvore; o número de dentes das engrenagens; o número de pás de um rotor) é possível calcular a freqüência das vibrações produzidas por cada componente. Comparando-se tais vibrações com a evolução das freqüências medidas, é possível localizar a f onte do aumento das vibrações. Desse modo, será possível fazer um diagnóstico do problema e tomar as providências necessárias.

Espectrofotometria dos óleos lubrificantes Outra fonte de informação muito importante sobre o grau de desgaste de um equipamento é a análise dos óleos lubrificantes. Nesse tipo de análise, mede-se não só a variação das características físico-químicas dos lubrificantes, mas, sobretudo, analisa-se a presença de impurezas nos lubrificantes e seu significado. A análise dessas impurezas (partículas metálicas retidas nos filtros) é realizada por meio de espectrofotômetro de emissão ou espectrofotômetros por absorção atômica, e fornece indicações sobre o desgaste da máquina, que poderá estar acima de tolerância, dependendo do número de partículas encontrado. Nesse tipo de análise, o mais importante é conhecer a evolução no tempo ao invés dos dados em termos absolutos. Um rápido aumento da presença de uma determinada partícula metálica no lubrificante indica uns desgastes anormais, que talvez indique a intervenção de um técnico. O estabelecimento dos limites máximos dos parâmetros de controle (de vibrações, ruídos, impurezas nos lubrificantes, etc.) é feito a partir de: Normas FISI, SAE, ABNT etc; Diagrama fornecido pelos fabricantes dos instrumentos utilizados nas inspeções; Experiência direta com máquinas iguais ou semelhantes. •

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Conclusões O objetivo das informações fornecidas nesse capítulo não é fazer com que se eleja o melhor sistema de manutenção.

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O que se deve ter em mente é que o objetivo fundamental da manutenção é colocar a máquina, instalações e equipamentos de uma indústria em condições de funcionamento tais que garantam o nível de produção e a qualidade do produto a custos economicamente compatíveis. Por causa disso, em fábrica, não se aplica apenas um dos tipos de manutenção aqui descritos, mas uma combinação deles de acordo com os objetivos que se quer alcançar. No caso da manutenção preventiva, ela é indicada para máquinas sofisticadas que exigem grandes investimentos em sua implantação, cuja parada provoca problemas na produção, ou cujo funcionamento sob condições críticas põe em risco a segurança de seus operadores.

TPM - Manutenção Produtiva Total Origem da TPM A manutenção preventiva foi introduzida nos EUA, na década de 50. A TPM foi introduzido no Japão, na década de 70. Conjuntura da indústria japonesa na época da introdução do TPM: - avanço da automatização industrial. - busca da melhoria da qualidade, diante do acirramento da concorrência. - difusão do sistema da produção “Just in Time” - JIT, a partir da experiência da Toyota. - aumento crescente da consciência pela preservação ambiental e conservação de energia. - dificuldade de recrutamento de mão-de-obra para tarefas do tipo “KIKEN” (perigoso), “KITANAI” (insalubre) e “KITSUI” (pesado). - difusão da gestão participativa. - tendência do aumento de atividades da mão-de-obra (decadência do sistema Taylorista/Fordista de organização do trabalho). •

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Definições de TPM “TPM é manutenção com participação de todos”.

Seiichi Nakajima


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“TPM é a melhoria contínua da efetividade global dos equipamentos com envolvimento ativo dos operadores”.

Edward Hartmann

Objetivos do TPM Seiichi Nakajima A busca da maximização de rendimento operacional das máquinas e equipamentos. Sistema total que engloba todo o ciclo de vida útil da máquina e do equipamento. Um sistema onde participam o “STAFF” , a produção e a manutenção. Um sistema que congrega a participação de todos, desde os da alta direção, até os operadores da produção. Motivação dos recursos humanos através do trabalho de equipe, atividades autônomas e desenvolvimento pessoal. •

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Os ideais do TPM Tempo “morto”: zero; Produtos defeituosos causados por M&E: zero; Perda na velocidade de M&E: zero; Acidentes com M&E: zero; Poluição ambiente: zero. •

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Abrangências do TPM Procedimentos de operação corretos; Atividade “5S - housekeeping” ; Manutenção da base de dados para TPM; Manutenção corretiva - reparos de quebras e falhas, após ocorrência; Manutenção preventiva; Manutenção rotineira (diária); Manutenção autônoma (pelo operador); Manutenção periódica; Manutenção com correção; Manutenção preventiva; Prevenção da manutenção; Extensão da vida útil das máquinas e equipamentos; Projeto para confiabilidade; Projeto para manutenibilidade; Projeto para redução do custo de todo o ciclo de vida. •

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! A evolução da função do departamento de manutenção com o TPM. Novas tarefas Melhoria de máquinas e equipamentos; Revisão geral: desmontagem e montagem de máquina e equipamentos; Monitoramento de máquinas e equipamentos; Manutenção preventiva complexa; Manutenção preventiva; Projetos de novas máquinas e equipamentos; Treinamentos. •

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Tarefas de rotina Limpeza de máquina e equipamento; Ajuste de máquina e equipamento; Lubrificação de máquina e equipamento; Operações simples de preparação de máquina e equipamento; Inspeções simples de máquina e equipamento; Tarefas simples de manutenção preventiva; Consertos simples de máquina e equipamento; Apontamento do estado de máquina e equipamento. •

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Participação do operador no TPM (manutenção autônoma). Atividades que podem ser delegadas ao operador das máquinas e equipamentos: Operação correta de máquina e equipamento; Atividade “5S”; Apontamento diário máquina e equipamento; Inspeção autônoma (baseada nos sentidos humanos): - visão - “existem trincas? existem vazamentos? existe folga?”; - audição - “há algum barulho esquisito?”; - olfato - “há alguma coisa cheirando queimado?”; - tato - “a superfície está muito esquisita? a rugosidade é excessiva?”. Lubrificação; Elaboração de padrões (procedimentos); Fonte de conhecimento técnico empírico (sugestões); Regulagem simples; Setups simples; Reparos simples; •

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Testes simples; Manutenção preventiva simples; Treinamento e trabalho em grupo (competições).

Observação Cada empresa deve avaliar suas necessidades, e implementar o TPM na dose certa para seu caso. O que se diz a respeito do TPM nas empresas Conceito “de minha máquina cuido eu”. Operador “e o mantenedor de 1°nível”. Mantenedor “é chamado quando o operador não resolver”. Quebra zero: “Se forem eliminadas as falhas invisíveis, elimina-se as falhas visíveis”. •

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Objetivos do TPM Melhorar a estrutura orgânica da empresa para maximizar o rendimento operacional; Melhorar a natureza das pessoas e das máquinas. •

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Efeitos do TPM sobre os recursos humanos O TPM oferece plenas condições para o desenvolvimento dos colaboradores da empresa: Realização (auto-confiança), mais atenção, mais satisfação pelo trabalho em si (enriquecimento de funções), melhor espírito de equipe, melhor comunicação entre as pessoas, melhores habilidades, crescimento através da participação, maior senso de posse pelas M&E que operam, menos “turnover” de pessoal, satisfação pelo reconhecimento. •

Considerações finais É fundamental o apoio da alta administração da empresa: Recursos; Auditorias; Apoio explícito. •

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Importância do treinamento Planejar o desenvolvimento de repertório de aptidões necessárias para dar sustentação ao programa. Atividades de promoção são fundamentais Divulgação de novos resultados; Divulgação de novos conceitos e lemas. •

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Acompanhamento e avaliação de resultados Follow-Up; Feedback ; Reconhecimento. •

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Terotecnologia É uma técnica, nascida na Inglaterra, que combina gerência de economia e engenharia de manutenção. Sua meta é a busca do ciclo de vida econômico, isto é, busca determinar com segurança a vida economicamente útil dos equipamentos. A terotecnologia é feita por equipes de especialistas em manutenção. Periodicamente, eles analisam e interferem nas várias fases de construção de um equipamento, desde o projeto até a entrada em operação. De outra maneira, a terotecnologia é feita por meio da atuação dos especialistas em manutenção diretamente nas empresas envolvidas na construção do novo equipamento, ou seja, firmas de planejamento, fabricantes de máquinas e equipamentos e empresas devem ter o seu especialista em manutenção atuando na fase que lhe cabe. Com a terotecnologia, obtêm-se equipamentos que facilitam a intervenção dos mantenedores. Equipamentos com estudos prévios sobre confiabilidade, conservação, instalação e até previsões sobre possíveis modificações.


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Implantação da qualidade Exemplo de programa para a implantação da qualidade.

A sigla 5S deriva de cinco palavras japonesas: SEIRI , SEITON , SEISOH , SEIKETSU e SHITSUKE . O 5S é um programa para todas as pessoas da empresa, do presidente aos operadores, para as áreas de administração, de serviços, de manutenção e de manufatura. O programa deve ser liderado pela administração da empresa e é baseado em educação, treinamento e prática em grupo.

Objetivo principal dos 5S “Criar um ambiente digno de trabalho, onde o homem possa se sentir bem no seu local de trabalho, consigo próprio e com aqueles que o rodeiam”.

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Implantando os 5S 1. Dar educação treinamento sobre os 5S a todos, partindo da gerência da fábrica até o operariado. Gerência da fábrica - decisão; Chefia departamental - padronização; Supervisores - liderança; Operariado - execução e implantação. •

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2. Cada grupo de trabalho deve fazer o diagnóstico/levantamento, baseado nos 5S e descobrir os pontos fracos, com participação de todos os colaboradores. 3. Uma vez levantados os problemas, deve-se buscar as causas fundamentais, usando o método de solução de problemas. Inicialmente, por simplicidade, pode-se utilizar a pergunta “Por que?” Por três vezes. 4. Uma vez que se tenha descoberto as causas, deve-se estabelecer ações corretivas. 5. Definidas as ações, elas devem ser distribuídas aos empregados para implementálas. Desta forma cada um assume a sua parte de responsabilidade no processo de solução de problemas. Item dos 5S

Tradução Organização

Significado “SEIRI” Distinguir o necessário do desnecessário e eliminar o desnecessário. Tratar das causas da sujeira. Gerenciar pela estratificação e tratamento das causas. Definir um arranjo simples que permita obter apenas o que é “SEION” Arrumação necessário. Estocagem funcional e eliminação da necessidade de procurar as coisas. “SEISO” Limpeza Eliminar o lixo, a sujeira e os materiais estranhos, tornando o local de trabalho mais limpo. Encarar a limpeza como uma forma de inspeção. “SEIKETSU” Padronização Manter as coisas organizadas, arrumadas e limpas, incluindo aspectos pessoais e os relacionados à poluição. Gerenciamento visual e padronização. “SHITSUKE” Auto disciplina Fazer naturalmente a coisa certa. Formação de hábitos e um local de trabalho disciplinado.

6. Implementadas as ações, deve-se verificar os resultados. Se o resultado obtido foi o que se esperava, deve-se padronizar o procedimento. Levanta-se ainda novas idéias que possam melhorar ainda mais os resultados obtidos. Repetir esses passos, com constância. Dessa forma, se trabalha com rotina de forma revolucionária.


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Conseqüências das atividades dos 5S: Melhoria da qualidade; Redução e custos; Redução de desperdícios; Redução de acidentes; Melhoria do processo produtivo; Melhoria do moral dos empregados; Melhoria da produtividade; Exercícios da administração participativa. •

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Programa 5S O programa 5S visa mudar a maneira de pensar das pessoas direcionando-as para um melhor comportamento para toda a vida. O programa 5S não é somente um evento episódico de limpeza, mas uma nova maneira de conduzir a empresa com ganhos efetivos de produtividade. 5S SEIRI (organização)

SEITON (arrumação)

SEISOH (limpeza)

SEIKETSU (asseio)

SHITSUKE (auto-

disciplina)

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Produção Identificação dos equipamentos, ferramentas e materiais necessários e desnecessários nas oficinas e postos de trabalho. Determinação do local específico ou layout para os equipamentos serem localizados e utilizados a qualquer momento.

Administração Identificação dos dados e informações necessárias e desnecessárias para tomar decisões. Determinação local de arquivos de dados para pesquisar e utilizar a qualquer momento. Deve-se estabelecer um prazo máximo de 5 minutos para se localizar um dado. Eliminação do pó, sujeira e objetos A atualização e renovação desnecessários, a manutenção da limpeza constantes dos dados para tomar nos postos de trabalho. decisões corretas. Ações consistentes e repetitivas visando Estar preparado e implementado arrumação, ordenança e limpeza, e ainda de informações e de dados de manutenção de boas condições sanitárias fácil entendimento que serão e sem qualquer poluição. muito úteis e práticos para decisões. Hábito para comprimento de regras e Hábito para comprimento do procedimento especificados pelo cliente. procedimento determinado pela empresa.



Exemplos de funcionamento de sistemas FMS

O funcionamento do Sistema Dida FMS pode ser dividido em duas partes, o funcionamento físico e o lógico, no primeiro temos a seguinte seqüência de acontecimentos: Peças fornecidas (matéria-prima) são carregadas nas baias de armazenagem; Ordens de produção são geradas pelo FMS Manager ou por pacotes externos de agendamento de produção (production scheduling softwares) ; Peças são retiradas do ASRS e transportadas até as estações de produção; Robôs retiram as peças do ASRS e as movem para as máquinas CNC; Processos de produção podem incluir tarefas como: usinagem CNC; Produtos acabados são retirados (descarregados) da célula para o ASRS. •

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Quando analisamos o funcionamento lógico do sistema, nos deparamos com todas as suas possibilidades de configuração, flexibilidade de produção e recursos didáticos, mesmo utilizando equipamentos industriais. O sistema pode trabalhar em quatro modos de operação: 1. Modo de simulação total: software roda sem qualquer hardware. 2. Modo Manual: software roda sem qualquer hardware, mas o usuário emula interativamente o hardware, através do painel de controle (device driver). 3. Modo Misto: Alguns componentes operam o equipamento existente, enquanto outros estão em simulação. A simulação é baseada na informação sobre a duração prevista da operação. 4. Online: Todos equipamentos operando. Outro recurso importante do sistema é a possibilidade de operação isolada da estação, utilizando a interface do painel de controle (device driver), o usuário pode operar qualquer estação ou elemento dentro de uma estação, a partir do PC da estação de gerenciamento, através da emulação dos comandos enviados pelo PC de gerenciamento. SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Diagramas em blocos do sistema DidaFMS

Além de tudo isso o sistema de gerenciamento ainda executa as seguintes tarefas: Roteamento: determina a trajetória mais curta a partir da localização atual para o local de destino da peça; Despacho: determina quais peças serão produzidas: aonde e quando; Agendador: determina quais subcomponentes serão processados em qual máquina e em qual ordem; Controle de Qualidade: gerencia as peças com erros, responsável por controlar peças defeituosas; Gerenciamento de erros: gerencia máquinas com erros; Permite ao usuário escolher o modo de trabalho (simulação ou real); Definir a velocidade de simulação; Executa testes de comunicação; Rastreia todo o processo produtivo. •

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Componentes do FMS da marca MASAK Máquinas Controladas; Sistemas de transporte - RGV - Rail Guide Vehicle ; Armazenamento ou Estoque; Estação de carga; Controle. •

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Máquinas controladas: Máquinas de usinagem a CNC com alimentação automática Centro de usinagem horizontal: Mazatech H-500/50 3 eixos X - Mesa (movimenta-se entre Home 1 e Home 2) Y - Movimento (vertical do cabeçote) Z - Avanço do Spindle (horizontal) •

Magazine 40 ferramentas ATC - Trocador automático de ferramentas; APC - Trocador automático de paletes; APC1 - Home 1 - Entrada de palete; APC2 - Home 2 - Saída do palete; Mesa Indexada - Rotativa - 360° - de 1° em 1°. •

Centro de torneamento: MAZAK - SLANT TURN 28 N - ATC M/C X - Transversal a peça 3 eixos Z - Longitudinal a peça C - Posicionamento ou controle da placa. Magazine: 16 ferramentas; Ferramentas Fixas; Ferramentas Ativas; AJC - Trocador Automático de Castanhas; Magazine: 15 jogos de Castanhas; Alimentação automática de peças: Robô manipulador - Robô Flex 200.

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Sistemas de transporte - Stacker Crane Responsável pela movimentação de paletes entre armazém, estação de carga e máquinas-ferramenta. É um RGV - Rail Guide Vehicle , com capacidade de carga de 1.200Kg e velocidade de 85m/min.

3 eixos

A longitudinal B vertical C transversal, avanço do garfo


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Sistema de armazenamento ou estoque: Ware Hous e É um armazém vertical com capacidade de 30 paletes, onde ficam estocados os paletes vazios, com matéria-prima ou com peças prontas. 30 Paletes

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15 para centro de usinagem 15 para centro de torneamento

Estação de carga - Loading Station É um carro móvel que desloca o palete para um local onde está o operador que irá retirar as peças prontas dos dispositivos do palete e preparar a matéria-prima no palete. Controle - Computador gerenciador - H o s t Onde se faz a programação da produção e o acompanhamento de toda a produção em tempo real. É um computador tipo 386, com sistema operacional NEC; Software de gerenciamento da produção “INTELLIGENT MAZATROL FMS”

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Siglas utilizadas ATC - Automatic Tool Changer - Trocador automático de ferramentas; APC - Automatic Pallet Changer - Trocador Automático de paletes; AJC - Automatic Jam Changer - Trocador automático de castanhas; RGV - Rail Guide Vehicle - Veículo Guiado Sobre Trilhos; AGV - Automatic Guide Vehicle - Veículo Auto Guiado.

Fases de produção em FMS Desenho de fabricação Verificar os desenhos das peças e ressaltar com marcas as partes a serem usinadas. Escolha do processo de usinagem Defina: Máquina; Dispositivo: MDFC Ferramentas; Calibre •

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Velocidade de corte •

Condições de usinagem

Rotação

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Método de fixação

Avanço Profundidade

Elaboração do programa CNC Poderá ser no CAM, computador de programação e simuladores ou na própria máquina-ferramenta. De acordo com o processo definido. Testar programa no monitor da máquina. •

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Usinagem teste Referenciar a peça e fazer usinagem sem o uso do FMS; Usinagem de uma peça para detectar possíveis problemas; Corrigir problemas, se houver. •

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Usinagem de produção - Programar o FMS Transmitir programa para o computador do FMS (upload); Arquivo temporário; Arquivo permanente. •

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Dar nome à peça Usar codificação de TG (tecnologia de grupo) Dados dos Paletes Determinar o número dos paletes que serão utilizados. Seqüência de produção SCHEDULE Determina-se a seqüência de produção, quantidades, onde serão preparados os e descarregados os paletes. FMS AUTO, colocar no módulo automático. FMS START, dá a ordem para começar a produção Acompanhamento da produção poderá ser feito diretamente no monitor do computador gerenciador.


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Referências bibliográficas

AGOSTINHO, Oswaldo Luiz. Manufatura integrada por computador. Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, 2001. ASKIN, Ronald G; STANDRIDGE, Charles R.. Modeling and analysis of manufacturing systems. New York, John Wiley & Sons, 1993. 461 p. BATOCCHIO, Antônio. Tecnologia de grupo. Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, 1992. BLACK, J T. O projeto da fábrica com futuro. Porto Alegre, Artes Médicas, 1998. INGERSOLL, Engineers. Integrated manufaturing. UK, IFS Publications Ltd. LORINI, Flavo José. Tecnologia de grupo e organização da manufatura. Florianópolis, UFSC, 1993. 105 p. NISHIHARA, Kunio. Introdução ao sistema de manufatura - FMS. SENAI/JICA, 1993. SCOPEL, Lelis Marlon Monteiro. Automação Industrial; uma abordagem técnica e econômica. Caxias do Sul, EDUCS, 1995. 60 p. WILLIAMS, David John. Manufacturing systems; an introduction to the technologies. New York, John Wiley, 1988. 193 p. WRIGHT, Paul Keneth; BOURNE, David Alan. Manufacturing intelligence. Massachusetts, Addison Wesley, 1988. 352 p. SENAI – SP Mecânico de Manutenção SENAI-SP - INTRANET AA235-05

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Sistema Flexivel de Manufatura

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