Módulo 02 2016 Sistemas de Manufatura

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Sistemas de Manufatura
Redução de preços dos produtos;
Melhoria da qualidade dos produtos;
Rapidez de resposta a novas tendências do mercado;
Maior produtividade
Flexibilidade do sistema produtivo;
Diversidade de oferta, etc.
					
Tipos de Automação
Fixa
Elevado investimento inicial
Elevadas taxas de produção
Inflexível a acomodar alterações do produto
Flexível
Elevado investimento em equipamento tecnologicamente sofisticado.
Produção contínua de misturas variadas de produtos.
Taxas de produção médias.
Flexibilidade para lidar com variações da concepção do produto.
Programável
Elevado investimento em equipamento de uso geral
Baixas taxas de produção relativamente à automação fixa
Flexibilidade para lidar com alterações na configuração do produto
Adequada à produção por lotes
					
Tipos de Automação
					
Indústrias
As indústrias podem ser classificadas de acordo com a natureza das operações de produção:
Indústrias de Manufatura
Indústrias tipicamente identificadas com a produção de items discretos, que podem ser individualmente reconhecidos, contados e definidos na forma, peso e características.
Exemplos: Produção de automóveis, televisores, electrodomésticos, etc.
Indústrias de Processo
Indústrias tipicamente identificadas com a produção de bens envolvendo um processo de fabrico contínua.
Exemplos: Produção de energia, papel, cimentos, químicos, siderúrgica, etc.
					
Tipos de Produção
Massa
Produção em massa de produtos padronizados
Elevadas taxas de produção
Produção de items como lâmpadas, parafusos, etc.
Batch (Lotes)
Lotes envolvendo quantidades médias
Capacidade de produzir para armazenamento
Produção de items como mobília, têxteis, etc.
Job Shop
Pequenas quantidades e grande variedade
Satisfação de encomendas específicas
Equipamentos configuraveis
					
Funções Básicas de Fabricação
Processamento
Transformação de um produto de um estado de acabamento para outro mais avançado, sem adicionar ou montar componentos.
Montagem
Montagem de dois ou mais componentes para formar um produto intermédiário ou acabado.
Manipulação e Armazenagem
Transporte e armazenamento de materiais entre as operações de processamento e montagem.
Inspeção e Teste
Determinação se o produto satisfaz as especificações de concepção.
Controle
Controle das operações individuais de processamento, montagem e gestão das actividades ao nível da fábrica.
					
Configuração da Planta Fabril
Posição fixa
O produto está fixo devido ao tamanho ou peso e são as máquinas e os operadores que se deslocam ao produto para executarem as operações necessárias à construção desse produto.
Exemplos: Construção de navios e aviões.
Layout de processo
As máquinas são agrupadas em grupos de acordo com o tipo de processo de fabricação. As peças são encaminhadas entre os vários grupos de acordo com a sequência de operações pretendida. Típica configuração para produções do tipo Job Shop e Batch.
					
Configuração da Planta Fabril
Layout de fluxo de produto
Disposição do equipamentos ao longo da linha de fluxo do produto para minimizar os tempos de transporte entre máquinas, quando se produz um elevado volume de produtos padronizados.
Esta configuração é adequada à produção em massa.
Tecnologia de Grupo
Combina a eficiência do layout de produto e a flexibilidade do layout de processo e é caracterizado pela existência de pequenas células autônomas que permite reduzir o tempo de transporte de material e o investimento em equipamento e os tempos de setup.
					
Conceitos (Sistemas de Produção)
Setup
Sequência de operações necessárias para alterar a configuração de um recurso ou célula, de modo a produzir um novo tipo de produto.
Produtividade
Representa o que se produz relativamente ao que se consome, ou seja, 
produtividade = unidades produzidas / bens consumidos.
Lead Time (LT)
Tempo total necessário para processar um produto.
Tempo médio entre falhas 
Tempo médio entre falhas e Tempo médio para realizar as reparações após a ocorrência de falhas, respectivamente.
Work-in-process (WIP)
Quantidade de produtos semi acabados presentes na fábrica num determinado instante, que estão sendo processados ou estão entre operações de processamento.
					
Sistema de Manufatura: coleção de pessoas, equipamentos e procedimentos organizada de tal forma a realizar as operações de manufatura de uma companhia.
Sistemas de suporte à manufatura: procedimentos para gerenciar a produção e resolver problemas (técnicos, logística, etc), projeto do produto e manter padrão de qualidade do produto.
Gestão
Chão de Fábrica
Sistemas de Manufatura
					
Facilities: constitui os equipamentos organizados de maneira lógica e os trabalhadores que os operam numa fábrica.
Produto Tipo de Manufatura 
					
Produção baixa
Geralmente produtos complexos e especializados como navios, aviões e máquinas especiais (fixed-position layout).
Partes individuais do produto podem ser produzidas separadamente (process layout). 
					
Produção média
Hard product variety: caso em que os produtos não apresentam semelhanças. Tradicionalmente usa-se batch production com process layout (changeover time para o próximo produto).
Soft product variety: peças similares podem compartilhar mesmo equipamento (changeover pode não ocorrer). Para diferentes peças/produtos usa-se cellular layout onde cada célula é especializada numa função.
					
Produção alta (em massa)
Quantity production: tipicamente usa process layout e se dedica na produção em massa de uma peça ou parte de equipamento.
Flow line production: múltiplas estações de trabalho em sequência (product layout). 
					
Tipos de Produção e seus Layouts
					
Sistemas de Suporte à Manufatura
Pessoas e procedimentos que gerenciam as operações de produção (projeto, planejamento, controle). O ciclo das informações está representado pela figura e consiste nas funções: (1) business functions, (2) product design, (3) manufacturing planning e (4) manufacturing control. 
					
Automação em sistemas de produção
Automação: A tecnologia norteada nos princípios da mecânica, eletrônica e de sistema baseado em computador para operar e controlar a produção.
Elementos automatizados numa fábrica: (1) automação dos equipamentos (manufacturing systems), (2) informatização do sistema de suporte (manufacturing support systems).
					
Automação dos equipamentos
O termo automação se refere ao fato de que as operações se dão de modo automático, quase não existe ação humana. Ex.:
sistemas de montagem automatizada
sistemas de inspeção de qualidade automatizada
sistemas de manufatura robotizada
etc
Existem três tipos: (1) automação fixa, (2) automação programável e (3) automação flexível.
					
Automação dos equipamentos
Automação fixa
A sequência de operação é fixada pela configuração do equipamento;
Geralmente envolve aplicações mais simples;
Alto custo inicial;
Taxa de produção alta (produção em massa);
Não flexível para adaptar outro produto.
Automação programável
A sequência de operação é configurável (programa);
Alto investimento para propósitos mais gerais;
Flexibilidade para tratar de variações e mudanças no produto;
Indicado para batch production (produção média);
Ex.: NC, Robótica.
					
Automação dos equipamentos
Automação flexível
Capaz de produzir continuamente uma variedade maior de peças ou produtos (semelhanças entre si);
Changeover time é mínimo;
Investimento muito alto;
Taxa de produção média.
					
Informatização dos sistemas de suporte
Tem por objetivo reduzir esforços no projeto de produtos, planejamento e controle da manufatura e ainda, das negociações da empresa.
Ex.: CAD (computer-aided design), CAM (computer-aided manufacturing), ou ainda, CAD/CAM.
					
Razões para automatizar
Aumentara produtividade;
Reduzir custo: máquinas substituindo trabalho humano para reduzir custo do produto unitário;
Reduzir ou eliminar tarefas rotineiras;
Melhorar a segurança do trabalhador;
Melhorar qualidade do produto: reduzindo a taxa de defeitos;
Reduzir o tempo de entrega do produto;
Realizar processos os quais manualmente não seriam possíveis:circuitos integrados ou processos que exigem precisão e cálculos complexos.
					
FAMÍLIAS E CÉLULAS
Concepção e operacionalidade
 Vimos que existem diversos algoritmos desenvolvidos para se estabelecer as 
células de máquinas e famílias de peças. Essa metodologia garante eficiência,
no entanto, a qualidade está ligada à otimização da definição das rotas;
 Na aplicação de um algoritmo sobre as informações de rotas das peças, alguns
parâmetros de projetos podem ser restrições na criação de famílias e células:
 o tamanho da célula;
 o limite de carga para cada máquina;
 a interdependência entre as máquinas.
					
O tamanho da célula
 É medido pelo número de processos ou de máquinas alocadas na mesma ;
 É um parâmetro que deve ser controlado por razões como:
 limitação do espaço físico ; 
					
					
Sistemas de Manufatura
Sofreram grandes alterações nas últimas décadas, devido a algumas tendências:
O aumento no número e variedade de produtos continuará resultando numa queda do tamanho dos lotes de fabricação; 
A exatidão e precisão dimensionais dos produtos, com o objetivo de melhoria da qualidade, continuará a ser fator preponderante; 
A variedade de materiais levará sempre ao aumento dos processos de fabricação;
O tempo entre projeto e fabricação do novo produto tenderá sempre a ser reduzido; 
Produtos globais irão abastecer mercados globais
					
Novos Sistemas de Manufatura 
Produtos Inovadores levam à reestruturação e melhoria dos sistemas de manufatura; 
Os sistemas de manufatura devem entregar produtos com melhor qualidade, custo unitário menor e dentro do prazo pré-estabelecido pelos clientes; 
O sistema deve ser projetado de maneira compreensível, flexível e confiável.
					
Sistemas de Manufatura 
A automação da manufatura pode ser dividida em três categorias básicas: 
Automação do “Chão de Fábrica”; 
Automação da Engenharia; 
Automação no Planejamento e Controle.
					
Automação do Chão de Fábrica
Utilização de hardware/software adequados, na implementação de 
Máquinas e ferramentas numericamente controladas
Robôs
 Sistemas automatizados de manipulação de materiais, integrados via redes de comunicação de dados.
					
Automação da Engenharia
Utilização de tecnologias que simplificam os trabalhos relativos a:
 Projeto, Análise e Planejamento.
 Estas tecnologias podem reduzir drasticamente o tempo consumido no desenvolvimento de protótipos e durante testes no período de desenvolvimento dos produtos
					
Automação do Planejamento e Controle
Sistemas de planejamento e controle da produção
Gestão de Estoques
MRP (Material Requirements Planning)
MRP II (Manufacturing Resources Planning)
ERP (Enterprise Resources Planning)
					
CIM (Computer Integrated Manufacturing) 
Início dos anos 1980 
Refere-se ao uso da tecnologia de computadores e redes de comunicação de dados para integrar todas as funções relacionadas à manufatura de um produto, caracterizando-se como um sistema de informação e controle da manufatura.
					
Benefícios da implementação do conceito de Manufatura Integrada por Computador
 
•Redução de Custos, relacionadas basicamente com a substituição de trabalho humano pelas máquinas; 
• Processos Repetitivos com redução de falhas e melhoria de desempenho dos produtos;
 •Redução de Estoques através da redução do tempo de montagem minimizando a necessidade de estoques de material em processo (WIP);
					
Benefícios da implementação do conceito de Manufatura Integrada por Computador
Aumento da Flexibilidade, através de rápidas trocas de ferramentas e equipamentos, possibilitando mudanças de produtos rapidamente, em resposta às variações de demanda de mercado; 
 Redução de Tempo de Trânsito entre as Estações de Processamento, através da redução de distâncias de movimentação de materiais e otimização das rotas a serem seguidas pelos mesmos.
					
Benefícios da implementação do conceito de Manufatura Integrada por Computador
Manufatura consistente de produtos de qualidade, os quais devem satisfazer às necessidades do mercado consumidor; 
 Incrementar a produtividade da instalação física, através de ferramentas e informações adequadas nos níveis de operação e gerenciamento; 
Estratégia de produção de bens que seja responsiva à atuação da empresa no mercado
					
Sistemas de Manufatura 
					
 Modelo Y- CIM Processos de Negócio
 SCHEER (1994)
					
					
					
Sistemas de Manufatura 
					
Um sistema corporativo industrial envolve vários elementos de planejamento e controle em diferentes níveis de atuação, porém integrados.
No nível mais alto encontram-se os sistemas ERP (Enterprise Resource Planning)
No nível intermediário os sistemas utilizados são o MES (Manufacturing Execution Systems) e PIMS (Plant Information Management System) 
No nível inferior encontram-se os sistemas supervisórios ou SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System).
Sistemas de Manufatura