Sistemas de produção

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<p>Sistemas de produção • Visão das organizações a partir da óptica dos sistemas</p><p>tem um marcohistórico indiscutível, com os trabalhos desenvolvidos pelos estudiosos</p><p>doInstituto de Relações Humanas de Tavistock - Inglaterra, E.L. Trist e A.K.Rice (Motta, 1973).</p><p>Modelo de Tavistock para que uma organização trabalhe de forma</p><p>eficiente</p><p>a) deve-se levar em conta o subsistema social e por consequência a sua relação com o</p><p>ambiente; • O subsistema social seria responsável pela transformação da eficiência</p><p>potencial em uma eficiência real da organização.</p><p>b) e também o subsistema técnico. • O subsistema técnico seria responsável pela</p><p>eficiência potencial</p><p>Conceitos básicos de sistemas</p><p>• Os sistemas podem ser compreendidos como um grupo de partes que operam</p><p>conjuntamente para atingir um propósito comum (Forrester, 1990.</p><p>• Senge (1990) define sistema como um todo percebido, a partir do qual os diversos</p><p>elementos constituintes do sistema mantêm-se juntos na medida em que estes elementos</p><p>afetam continuamente uns aos outros ao longo da dimensão temporal, atuando para o alcance</p><p>de um propósito comum.</p><p>• Os sistemas podem ser compreendidos como um grupo de componentes inter-relacionados</p><p>que trabalham juntos rumo a uma meta comum:</p><p>• recebendo insumos (entradas do sistema);</p><p>• produzindo resultados (saídas do sistema);</p><p>• em um processo organizado de transformação.</p><p>• A definição dos subsistemas não é arbitrária e deve levar em conta os seguintes pontos (a-d):</p><p>a) ignorar os elementos que são considerados desprezíveis para fins da análise proposta;</p><p>b) destacar, para cada subsistema, as tarefas importantes desempenhadas pelo mesmo;</p><p>c) considerar as principais interações entre os diversos subsistemas;</p><p>d) definir com clareza as fronteiras dos diversos subsistemas e do sistema como um todo.</p><p>O sistema empresa de manufatura</p><p>Uma empresa de manufatura, observada desde um ponto de vista do</p><p>sistema aberto, é constituída de vários subsistemas:</p><p>• Finanças;</p><p>• Produção</p><p>• Marketing;</p><p>• Vendas;</p><p>• Recursos humanos;</p><p>• Desenvolvimento de produtos e processos;</p><p>• Contabilidade de custos;</p><p>• entre outros.</p><p>Importante relação com o (super) sistema externo - fornece elementos de</p><p>entrada para o sistema em análise, tais como:</p><p>• Materiais;</p><p>• Informações sociais e políticas;</p><p>• Energia;</p><p>• Demanda do mercado etc.</p><p>O supersistema também absorve elementos de saída do sistema: • bens</p><p>de consumo para atender consumidores e/ou clientes;</p><p>• Componentes;</p><p>• Informações;</p><p>• Dejetos industriais (ar, água e solo);</p><p>• Serviços aos consumidores/clientes.</p><p>O objetivo do sistema empresa de manufatura consiste em:</p><p>• por meio de uma efetiva coordenação de seus diferentes subsistemas constitutivos;</p><p>• alcançar os propósitos gerais da empresa (sua meta)</p><p>• Um sistema de manufatura recebe um conjunto de entradas - materiais, informações, energia</p><p>etc.;</p><p>• Os materiais são fisicamente processados e adquirem valor agregado pela utilização de um</p><p>conjunto de elementos complexos - máquinas e pessoas;</p><p>• Como saída resulta em:</p><p>a) produtos acabados destinados aos consumidores</p><p>b) bens semiacabados que serão utilizados para fabricar outros produtos.</p><p>• Pode-se dizer que os sistemas de manufatura respondem pela adição concreta de valor ao</p><p>produto;</p><p>• Na medida em que são responsáveis pela transformação do objeto de trabalho:</p><p>a) de uma condição inicial de matéria-prima;</p><p>b) ou de componente intermediário, em uma condição final de produto acabado ou</p><p>componente final.</p><p>Entre as funções de planejamento e controle que devem ser levadas</p><p>adiantenos sistemas de produção, pode-se destacar aspectos relativos a</p><p>(a-h):</p><p>a) gestão da qualidade - objetivando que os materiais não apresentem defeito em nenhuma</p><p>parte do fluxo produtivo;</p><p>b) gestão da produção - almejando responder às perguntas “o quê”, “quanto”, “quando”,</p><p>“onde” e “como” produzir;</p><p>e) gestão dos acidentes de trabalho - com vistas a reduzir a zero o número de acidentes de</p><p>trabalho na organização;</p><p>f) gestão ambiental - objetivando reduzir os resíduos industriais no que tange ao ar, solo e</p><p>água;</p><p>g) sincronização do fluxo produtivo;</p><p>h) indicação das necessidades de melhorias em todos os pontos citados anteriormente...</p><p>• A automação pode ser definida como uma tecnologia para operação e</p><p>controle da produção baseada em sistemas:</p><p>a) mecânicos;</p><p>b) elétricos;</p><p>c) computacionais.</p><p>• A automação dos processos de produção visa atender as exigências do mercado por produtos</p><p>com melhor qualidade, maior diversidade e custos mais reduzidos;</p><p>• Quando implementada deve responder com aumento de produtividade, flexibilidade,</p><p>qualidade e segurança das operações;</p><p>• Ela reduz a necessidade de intervenção humana no controle da mecanização; Indústria 4.0</p><p>Automação: Tipos e Características</p><p>• A automação pode ser separada em dois grupos:</p><p>Primeiro - destinado às funções de produção. Este grupo se refere aos Sistemas de Manufatura</p><p>Automáticos (AMS - Automated Manufacturing Systems).</p><p>Segundo – destinado as funções de suporte. Este se refere aos Sistemas de Suporte à</p><p>Manufatura Informatizados (CMS - Computerized Manufacturing Support Systems).</p><p>• Quando esses dois grupos estão presentes e interagem entre si, chamamos o sistema de</p><p>produção do tipo Manufatura Integrada por Computador (CIM - Computer Integrated</p><p>Manufacturing)</p><p>As automatizações podem ser resumidas como (a-j):</p><p>a) maquina de processamento supervisionada por um único operador;</p><p>b) conjunto de máquinas (cluster) de processamento supervisionadas por um único</p><p>trabalhador;</p><p>c) linhas de transferência (transfer lines): série de máquinas em linha que realizam processos</p><p>diferentes, com transferência automática entre elas;</p><p>d) células: um conjunto de máquinas que realizam uma sequência de operações sobre uma</p><p>família de peças ou produtos similares, mas não idênticos, tipicamente para processos de</p><p>usinagem;</p><p>f) robôs industriais para processamento, montagem e manuseio;</p><p>g) sistemas automatizados de manuseio e armazenamento de materiais em processamento e</p><p>montagem;</p><p>h) sistemas automáticos de inspeção;</p><p>i) sistemas automáticos de embalagem;</p><p>j) controle automático de variáveis na indústria de processos (temperatura, pressão, nível,</p><p>vazão,</p><p>Automação fixa</p><p>• É aplicada nas funções de processamento e montagem;</p><p>• Os equipamentos ficam fixos em uma posição, sendo quase impossível movimentá-los;</p><p>• Os equipamentos são customizados;</p><p>• A sequência de operações é praticamente inflexível;</p><p>• Em geral as operações são relativamente simples</p><p>• Aplicada para regime de operação em massa, tipicamente com layout por produto;</p><p>• Os investimentos para sua instalação são elevados.</p><p>• Exemplos de aplicações: linhas de transferência e linhas de montagem de automóveis e</p><p>eletrodomésticos.</p><p>Automação programável</p><p>• Se aplica a todas as funções básicas de produção;</p><p>• Em geral os equipamentos são fixos em uma posição, porém, a sequência de operações é</p><p>programável (existe certo grau de flexibilidade para adequação a eventuais alterações das</p><p>operações);</p><p>• Em cada alteração é preciso fazer os ajustes e reprogramação do equipamento (setup);</p><p>• As operações são um pouco mais sofisticadas que as da automação fixa; Indústria 4.0</p><p>Automação: Tipos e Características Automação programável</p><p>• Esse tipo de automação se aplica para regime de operação por lotes e jobshop, com layout</p><p>por processo e celular;</p><p>• São exemplos de aplicações: máquinas de controle numérico (CNC), robôs industriais,</p><p>Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)</p><p>Automação flexível</p><p>• Pode ser definida como uma melhoria da automação programada.</p><p>• É aplicável para regimes de operação por lotes e jobshop, com layout por processo e celular;</p><p>• A vantagem em relação à automação programável reside no menor tempo de setup do</p><p>equipamento no caso de alteração da sequência</p><p>de operações para produtos similares.</p><p>• Isso possibilita uma produção quase contínua de produtos diferentes</p><p>• Os equipamentos utilizados são customizados.</p><p>• Exemplo de aplicação: sistemas de manufatura flexíveis (FMS - Flexible Manufacturing</p><p>Systems).</p><p>Automação das funções de suporte</p><p>• Existem vários softwares disponíveis para automação das funções de suporte; • Para efeito</p><p>da disciplina, é a automação de sistemas;</p><p>• Essas ferramentas visam reduzir a intervenção humana nas atividades e aumentar: a</p><p>produtividade, qualidade, eficiência e redução de custos.</p><p>CAD (Computer Aided Design):</p><p>• Software que possibilita o projeto de produtos pelo computador;</p><p>• Ele possibilita: criar, modificar e documentar projetos de engenharia;</p><p>• Também é possível fazer alguns tipos de simulações de montagens.</p><p>CAE (Computer Aided Engineering):</p><p>• Software para cálculos de engenharia;</p><p>• Em geral é utilizado na sequência do CAD;</p><p>• Torna possível cálculos avançados praticamente em todas as áreas da engenharia: mecânica,</p><p>civil e elétrica.</p><p>CAM (Computer Aided Manufacturing):</p><p>• O modelo produzido pelo CAD e verificado pelo CAE é a entrada para o CAM;</p><p>• Para elaborar: o planejamento, programação e controle da produção;</p><p>• No planejamento são estabelecidas: as sequências de operações, fluxo de materiais, alocação</p><p>de máquinas e mão de obra, tempos de produção, gerenciamento de montagens,</p><p>transferências e manuseios;</p><p>• Ele possibilita estimar os custos de produção.</p><p>CAPP (Computer Aided Process Planning):</p><p>• Para planejamento do processo;</p><p>• Em geral é utilizado em grandes corporações;</p><p>• Verifica a viabilidade de atendimento de pedidos em função dos recursos disponíveis.</p><p>• Existe outra função de suporte essencial para os sistemas de produção (a mais importante);</p><p>• Trata-se da gestão da produção;</p><p>• Entre as atividades dessa função, podem ser citadas as seguintes:</p><p>a) contabilidade;</p><p>b) finanças;</p><p>c) recursos humanos;</p><p>• Entre as atividades dessa função, podem ser citadas as seguintes:</p><p>d) vendas;</p><p>e) compras;</p><p>f) estoques;</p><p>g) distribuição de produtos;</p><p>h) logística;</p><p>i) planejamento estratégico;</p><p>j) relacionamento com clientes;</p><p>A Terceira Revolução Industrial</p><p>• Após o esgotamento do modelo americano fordismo - surgiu no Japão um novo modelo</p><p>produtivo (Toyotismo); • Principal característica a produção flexível – produção conforme</p><p>demanda de mercado (Produção Enxuta - do inglês Lean Manufacturing).</p><p>• A Indústria 4.0 é a era da interação digital da indústria – caracteriza o conceito de Fábrica</p><p>Inteligente (do inglês Smart Factory);</p><p>• Inicialmente o conceito de Indústria 4.0 foi fixado à manufatura;</p><p>• Houve uma disseminação para os outros setores - como a agricultura e os serviços;</p><p>A Quarta Revolução Industrial</p><p>• Criada em 2012 (Alemanha) - intuito de aumentar a produtividade da indústria e melhorar a</p><p>competitividade com países asiáticos;</p><p>• a reviravolta tecnológica se espalhou mundo;</p><p>• Não é apenas sobre a automação de alto nível que a Indústria 4.0 trata; Indústria 4.0 4 a</p><p>Revolução Industrial A Quarta Revolução Industrial</p><p>• Está ocorrendo em ondas que afetam diversas áreas do conhecimento humano:</p><p>a) nanotecnologia;</p><p>b) computação quântica;</p><p>c) sequenciamento de DNA;</p><p>d) internet das Coisas;</p><p>e) e outros</p><p>• Não só modificam áreas do conhecimento humano - possibilitam uma interconexão com</p><p>outras tecnologias;</p><p>• “Estamos no início de uma revolução que irá alterar a maneira como vivemos, nos</p><p>relacionamos e trabalhamos” (SCHWAB, 2016). Indústria 4.0 4 a Revolução Industrial A Quarta</p><p>Revolução Industrial</p><p>• “A Indústria 4.0 promoverá transformações nas formas de produção e propõe novos desafios</p><p>para o Brasil” (Sacomano et al. 2018);</p><p>• A digitalização e ao autogerenciamento das fábricas – promoverá redução do quadro de</p><p>funcionários;</p><p>• Profissões que deixarão de existir – darão espaço para outras; Indústria 4.0 4 a Revolução</p><p>Industrial A Quarta Revolução Industrial</p><p>• A Internet das Coisas e Serviços será um pré-requisito;</p><p>• Mudança de paradigma na interação entre homem e máquina– no novo contexto tomarão</p><p>decisões conjuntas. Indústria 4.0 4 a Revolução Industrial A Quarta Revolução Industrial</p><p>• Surgimento das fábricas inteligentes - aparecerão os produtos inteligentes;</p><p>• Capazes de se comunicar com os processos produtivos enviando:</p><p>a) informações sobre seu uso;</p><p>b) estado de conservação;</p><p>c) desgastes prematuros;</p><p>d) outras informações que serão úteis;</p><p>Big Data</p><p>• É a análise de uma grande quantidade de dados considerando: volume, velocidade,</p><p>variedade e complexidade;</p><p>Exemplo do uso de Big Data na Indústria 4.0</p><p>• Danone (norte-americana) - precisava otimizar a cadeia logística de um produto que perecia</p><p>muito rápido; tinha que ser fabricado e entregue em um período curto e síncrono com o</p><p>consumidor. A empresa cruzou informações de rotas, tempo de entrega e validade, viabilizando</p><p>a tarefa.</p><p>A Indústria 4.0 na prática</p><p>• O ponto inicial é o pedido online feito por um cliente;</p><p>• O pedido entra no Planejamento e Controle de Produção (PCP);</p><p>• O sistema de segurança verifica se o pedido é de um cliente idôneo;</p><p>• A lista de materiais para a confecção do pedido é gerada automaticamente;</p><p>• O sistema verifica se os materiais para a produção constam em estoque.</p><p>• Em caso negativo - o próprio sistema verifica com o sistema dos fornecedores os prazos de</p><p>entrega e os compara com o do pedido.</p><p>• Caso não seja possível atender ao pedido original - fornecedores não conseguiriam suprir os</p><p>insumos para a data;</p><p>• Dependendo de como o sistema estiver configurado - pode abrir a consulta para</p><p>fornecedores do mundo todo (checando preços e prazos de entrega).</p><p>• Não sendo possível atender - o sistema entra em contato com o cliente informando não ser</p><p>possível atender ao prazo solicitado (dá outras alternativas).</p><p>• O sistema informa o prazo possível de atendimento e abre negociação como cliente;</p><p>• Informando que poderia atender no prazo - desde que o cliente fizesse esta ou aquela</p><p>concessão (p.ex. receber na cor azul e não na amarela</p><p>• Fechado o pedido com o cliente - o sistema confirma as encomendas com os fornecedores e</p><p>aloca o pedido na linha de produção.</p><p>• Se for preciso reconfigurar a linha de produção - o sistema ensaia a reconfiguração da linha</p><p>em ambiente virtual e apresenta um modelo ideal de reconfiguração para validação por um</p><p>supervisor;</p><p>• Esse processo de reconfiguração pode estar baseado em inteligência artificial;</p><p>• Na linha de produção - atuadores e sensores vão controlando a linha de produção;</p><p>• Ao mesmo tempo em que passam informações sobre o processamento do pedido e/ou</p><p>dados de máquinas para uma central;</p><p>• Retransmite as informações pela internet ou Intranet para sistemas supervisores que vão</p><p>atuando nos equipamentos. Indústria 4.0 Manufatura Inteligente A Indústria 4.0 na prática •</p><p>Estes sensores e atuadores conectados à internet ou Intranet – chamamos de sistemas ciber</p><p>físicos (Cyber-Physical Systems – CPS);</p><p>• Conectam a linha de produção (mundo real) aos interessados - via mundo virtual, cibernético</p><p>ou mecanismos de comunicação e controle de equipamentos;</p><p>• Cada estação de trabalho troca informações com as outras estações de trabalho de forma</p><p>descentralizada.</p><p>Indústria 4.0 Manufatura Inteligente A Indústria 4.0 na prática - Exemplo</p><p>• A primeira estação de trabalho detecta pela ordem de produção on-line que entrou na</p><p>estação 1 um carro que vai ter rodas especiais;</p><p>• Envia mensagem para a estação de trabalho em que estas rodas serão colocadas, “atenção</p><p>setor 5 de rodas, prepare as rodas modelo ‘X’ para ele”;</p><p>• Depois, entra em contato com seção 8 “prepare para quando este veículo chegar instalar</p><p>estofamento especial modelo ‘Y’”; Indústria 4.0 Manufatura Inteligente A Indústria 4.0 na</p><p>prática - Exemplo</p><p>• Ou “linhas 2 a 5 reduzir ritmo em 50% - o sistema eletrônico do robô ‘ABC’ está apresentando</p><p>mal funcionamento no setor 6, e precisamos poupá-lo até que chegue a manutenção”;</p><p>• e assim por diante...</p><p>Chamamos isso de comunicação máquina a máquina (machine to machine- M2M); Nesse</p><p>sistema as máquinas interagem entre si - seja enviando dados e informações ou mesmo</p><p>comandos entre elas; Essas máquinas também podem interagir com os humanos (machine</p><p>tohuman - M2H).</p><p>• Se a linha precisar de manutenção - o sistema comunica ao setor de manutenção interno</p><p>fábrica ou entra em contato com a empresa de externa; O cliente é alertado sobre a</p><p>possibilidade de atraso no prazo de entrega; O pedido é então produzido - sistema informa ao</p><p>cliente, emite a documentação necessária para poder embarcar o pedido; Solicita à logística o</p><p>transporte; O cliente passa a rastrear online o trânsito do pedido - desde a fábrica até a</p><p>entrega. ;</p><p>Possível a produção em larga escala de itens personalizados ou customizados; A essas fábricas</p><p>dá-se o nome de fábricas inteligentes (smart factories).</p><p>Robótica autônoma</p><p>• A robótica é uma tecnologia conhecida há muitos anos (desde a Indústria3.0); Na entrada da</p><p>Indústria 4.0 - ganhou inovações como a Robótica Colaborativa (robôs e seres humanos</p><p>dividem o mesmo espaço de trabalho);</p><p>Trabalham com algoritmos de Inteligência Artificial; “Os equipamentos podem tomar decisões</p><p>e compartilhar experiências com outros equipamentos” (SCHWAB, 2018); O ser humano</p><p>contribui com sua capacidade cognitiva e o robô com: robustez, precisão, velocidade e</p><p>repetibilidade ininterrupta</p><p>Robôs são ótimos aliados na automação de atividades insalubres; • Podem trabalhar em locais</p><p>com temperaturas desconfortáveis ao corpo humano; • Conseguem exercer esforços</p><p>repetitivos durante longos períodos - sem a necessidade de descanso.</p>