Videoaula 4 - Linhas automatizadas de produção

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AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Linhas automatizadas de produção
Estrutura do curso
1) Conceitos de automação e automação de processos
2) Funções lógicas e programação de equipamentos 
industriais
3) Sistemas automatizados de transporte de materiais
4) Linhas automatizadas de produção
Estrutura do curso
5) Sistemas flexíveis de manufatura
6) Robótica e subsistemas automatizados
7) Manufatura integrada por computador, sistemas 
CAD/CAM
Linhas automatizadas de produção
Controle da linha de produção: baseia-se, 
principalmente, no controle das funções básicas 
de controle realizadas para operar a linha e os 
controladores utilizados.
Funções de controle: 
1) Controle de sequência – coordenar a sequência de 
ações do sistema de transferência e das estações de 
trabalho associadas
2) Monitoramento de segurança – assegura que a 
linha de operação não opera de maneira insegura
3) Controle de qualidade – detectar e, possivelmente, 
rejeitar itens defeituosos produzidos na linha.
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
Na análise e projeto de linhas de produção 
automatizadas, três áreas-problema têm de ser 
consideradas:
1) BALANCEAMENTO DA LINHA
O trabalho de processamento total que deve ser 
realizado na linha automatizada tem que ser 
dividido da maneira mais uniforme possível 
entre as estações de trabalho.
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
2) TECNOLOGIA DE PROCESSAMENTO
Refere-se ao corpo de conhecimento em torno
da teoria e dos princípios dos processos de 
manufatura, em particular os utilizados na linha
de produção.
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
3) CONFIABILIDADE DO SISTEMA
Em um sistema altamente complexo e integrado, 
a falha de um componente pode parar o sistema
inteiro.
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
Análise do tempo de ciclo: o tempo de ciclo de 
uma linha automatizada é a soma do tempo de 
processamento da máquina mais lenta com o 
tempo de transferência:
𝑻𝒄 = 𝑻𝒓 +𝑴𝒂𝒙{𝑻𝒔𝒊}
Linhas de produção automatizadas
Análise do tempo de ciclo: o tempo de ciclo de 
uma linha automatizada é a soma do tempo de 
processamento da máquina mais lenta com o 
tempo de transferência:
𝑻𝒄 = 𝑻𝒓 +𝑴𝒂𝒙{𝑻𝒔𝒊}
Onde:
𝑻𝑪 = tempo de ciclo (min./ciclo)
𝑻𝒓 = tempo para transferir as unidades de trabalho entre 
as estações em cada ciclo
𝑴𝒂𝒙 𝑻𝒔𝒊 = tempo de operação da máquina “gargalo”
Análise do tempo de ciclo médio real: inclui a 
frequência de paradas das máquinas.
𝑻𝒑 = 𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝒅
Onde:
𝑻𝒑 = tempo médio de produção (min./ciclo)
𝑻𝒄 = tempo de ciclo de produção (min./ciclo)
𝑭 = frequência de interrupções (interrupções/ciclo da linha)
𝑻𝒅 = tempo médio parado por interrupção da linha (min.)
Frequência de paradas das máquinas: é obtida
pela soma das frequências 𝒑𝒊 sobre as estações
𝒏, isto é:
𝑭 =෍
𝒊=𝟏
𝒏
𝒑𝒊
Onde:
𝑭 = frequência esperada (interrupções/ciclo da linha)
𝒏 = número de estações de trabalho na linha
𝒑𝒊 = frequência de quebras de estações por ciclo.
Medida de desempenho: as taxas de produção real, 
ideal, eficiência da linha e proporção de tempo de 
linha parada são as principais medidas de 
desempenho:
𝑹𝑷 =
𝟏
𝑻𝑷
𝑹𝑪 =
𝟏
𝑻𝑪
Onde:
𝑹𝑷 = taxa de produção média real (peça/min.)
𝑹𝑪 = taxa de produção média ideal (peça/min.)
𝑻𝑷 = tempo de produção médio real (min.)
𝑻𝑪 = tempo de produção médio ideal (min.)
Eficiência: a eficiência da linha pode ser calculada
como:
𝑬 =
𝑻𝑪
𝑻𝑷
=
𝑻𝑪
𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝑫
Onde:
𝑻𝑷 = tempo de produção médio real (min)
𝑻𝑪 = tempo de produção médio ideal (min)
𝑭 = frequência de interrupções (interrupções/ciclo da 
linha)
𝑻𝒅 = tempo médio parado por interrupção da linha (min)
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
Eficiência: outra medida que pode ser realizada é a 
proporção de tempo parado da linha:
𝑫 =
𝑭𝑻𝑫
𝑻𝑷
=
𝑭𝑻𝑫
𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝑫
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
𝑫 =
𝑭𝑻𝑫
𝑻𝑷
=
𝑭𝑻𝑫
𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝑫
Onde:
𝑫 = proporção de tempo parado da linha de produção
𝑻𝑷 = tempo de produção médio real (min)
𝑻𝑪 = tempo de produção médio ideal (min)
𝑭 = frequência de interrupções (interrupções/ciclo da linha)
𝑻𝒅 = tempo médio parado por interrupção da linha (min).
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
𝑬 + 𝑫 = 𝟏
Onde:
𝑫 = proporção de tempo parado da linha de produção
𝑬 = eficiência da linha de produção.
Eficiência: A soma da eficiência com a proporção de 
tempo parado deve ser igual a 1: 
Análise de engenharia das linhas 
automatizadas de produção
Custos de produção: o custo de uma peça
produzida em uma linha de produção é calculado a 
partir da soma do custo da matéria prima, do custo
operacional da linha e do custo das ferramentas 
utilizadas:
𝑪𝒑ç = 𝑪𝒎 + 𝑪𝒐𝑻𝒑+ 𝑪𝒕
Análise de engenharia das Linhas 
automatizadas de produção
𝑪𝒑ç = 𝑪𝒎 + 𝑪𝒐𝑻𝒑+ 𝑪𝒕
Onde:
𝑪𝒑ç = custo por peça ($/peça)
𝑪𝒎 = custo do material de partida ($/peça)
𝑪𝒐 = custo por minuto para operar a linha ($/min.)
𝑻𝒑 = tempo de produção médio por peça (min./peça)
𝑪𝒕 = custo de utilização de ferramentas por peça 
($/peça)
Ex.: Um construtor de máquinas submete uma proposta 
para uma linha de transferência de 20 estações para 
usinar um determinado componente, atualmente 
produzido por métodos convencionais. A proposta 
afirma que a linha de produção vai operar a cem por 
cento de eficiência, com uma taxa de produção de 50 
peças por hora. Em linhas de transferência similares, a 
probabilidade de quebras de estações por ciclo é igual 
para todas as estações igual a 0,005 quebras/ciclo.
Também é estimado que o tempo médio parado por 
interrupção da linha seja de 8 minutos. A peça fundida 
de partida, que é usinada na linha, custa $3,00 por peça. 
A linha opera a R$75,00/hora. As 20 ferramentas de 
corte, uma ferramenta por estação, duram 50 peças 
cada e o custo médio por ferramenta é R$2,00. Com 
base nesses dados, calcule:
a) Taxa de produção
b) Eficiência da linha
c) Custo por unidade de peça produzida na linha
Resolução do exemplo:
Taxa de produção:
𝑹𝑷 =
𝟏
𝑻𝑷
= 𝟓𝟎
Resolução do exemplo:
Taxa de produção:
𝑹𝑷 =
𝟏
𝑻𝑷
= 𝟓𝟎
Mas a máquina tem índice de quebra, portanto:
𝑹𝑪 =
𝟏
𝑻𝒄
= 𝟓𝟎
Resolução do exemplo:
𝑻𝑪 =
𝟔𝟎
𝑹𝒄
=
𝟔𝟎
𝟓𝟎
= 𝟎, 𝟐 𝒎𝒊𝒏./𝒑𝒆ç𝒂
Tempo de ciclo:
Frequência de paradas da máquina:
𝑭 =෍
𝒊=𝟏
𝒏
𝒑𝒊 = 𝟐𝟎 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 = 𝟎, 𝟏
Resolução do exemplo:
𝑻𝒑 = 𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝒅
Tempo de produção:
Taxa de produção real:
𝑻𝒑 = 𝟏, 𝟐 + 𝟎, 𝟏 ∗ 𝟖 = 𝟐𝒎𝒊𝒏./𝒑𝒆ç𝒂
𝑹𝑷 =
𝟔𝟎
𝑻𝑷
=
𝟔𝟎
𝟐
= 𝟑𝟎 𝒑𝒆ç𝒂𝒔/𝒉𝒐𝒓𝒂
Resolução do exemplo:
Eficiência:
Proporção de tempo parado:
𝑬 =
𝑻𝑪
𝑻𝑷
=
𝑻𝑪
𝑻𝒄 + 𝑭𝑻𝑫
=
𝟏, 𝟐
𝟐, 𝟎
=
𝟑𝟎
𝟓𝟎
= 𝟔𝟎%
𝑫 = 𝟏 − 𝑬
𝑫 = 𝟏𝟎𝟎%− 𝟔𝟎% = 𝟒𝟎%
Resolução do exemplo:
Custo de produção:
𝑪𝒑ç = 𝑪𝒎 + 𝑪𝒐𝑻𝒑+ 𝑪𝒕
𝑪𝒑ç = 𝑹$ 𝟑, 𝟎𝟎+ 𝑹$𝟕𝟓/𝟔𝟎 ∗ 𝟐+ 
𝑹$𝟐
𝟓𝟎
= 𝑹$ 𝟓, 𝟓𝟒
Na próxima aula...
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