1ª LISTA DE EXERCÍCIOS

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS – UNIDADE BETIM 
IPUC – INSTITUTO POLITÉCNICO DA UNIVERSIDADE CATÓLICA 
CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 
AUTOMAÇÃO E CONTROLE - 6715.1.00 (Teórica) 
9º PERÍODO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Beatriz Mara Ferreira 
Felipe Teixeira Braz 
Kenia Aparecida Caires Cardoso 
Lais Pyera de Aguiar 
 Maíza Carla de Souza Ciribeli 
Tatiane Aparecida da Silva Maia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Betim 
2018 
 
 
UNIDADE 01 
 
SLIDES 
 
 
1) Precisamos das ferramentas de controle para realizar a automação de um processo? 
Não, com a automação as variabilidades do processo já são controladas ao programar o sistema, 
portanto, logo no início. A máquina fará somente aquilo que foi programado, tornando o processo 
então já estará controlado. 
2) Quais as características essenciais da automação de base microeletrônica que a permite 
ser chamada ‘’ automação flexível’’ mesmo em sistemas fixos? 
Alto investimento em um sistema com engenharia personalizada, produção continua de um conjunto 
variável de produtos, taxas medias de produção, flexibilidade para lidar com variações no projeto do 
produto. 
3) Porque ela é considerada uma evolução nos sistemas de produção? 
Porque reduz o temo de processamento, reduz o custo com mão de obra e a capacidade produtiva 
aumenta consideravelmente com o mesmo nível de qualidade. 
4) Dados os sistemas, ESTOQUE FINAL X TAXA DE PRODUÇÃO e INVESTIMENTOS 
X VENDAS, qual deles possui realimentação negativa? 
Estoque final x taxa de produção, pois, quanto maior forem essas taxas, maiores serão o número de 
produtos parados na empresa, com isso não será gerada a receita. 
 
5) Quais podem ser os ganhos com a automação? Do que eles dependem? 
Reduz o tempo de processo, reduz o número de produtos fora da especificação, qualidade contínua 
do produto e do processo. Depende de vários fatores, por exemplo, quando a geometria do produto 
for muito complexa, quando o volume produzido for muito grande e demanda de número muito alto 
de pessoas, dentre outros 
 
6) Em quais situações se pode deve utilizar a automação? E quais não se deve? 
Quando se tem processo contínuo ou quando o seu processo necessita ter uma flexibilidade para 
atender uma alta variedade de produto. Quando o custo for muito alto e sua empresa não puder arcar 
com isso. 
 
7) O que cabe ao homem? O que cabe a máquina? 
Ao homem cabe programar e analisar os dados e a máquina cabe executar o que foi informado. 
 
8) Quando, como e porque os controles falham? 
Normalmente é por alguma falha do homem, um sistema alimentado com informações incorretas, 
falta de manutenção, entre outros. 
9) O que fazer na falha de controlador? 
Parar e reprogramar a máquina. 
 
LIVRO 
 
1.1 Cite quatro das realidades mencionadas no início deste capitulo com as quais os 
empreendimentos modernos de produção devem se preocupar? 
 
- Globalização; 
- Expectativas de qualidade; 
- Fabricação terceirizada; 
- Necessidade de eficiência operacional; 
 
1.2 O que é um sistema de produção? 
 
Um sistema de produção é um conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para 
realizar as operações de produção de uma empresa ou organização. 
 
1.3 Os sistemas de produção podem ser divididos em dois níveis ou duas categorias. Cite 
quais são e defina-os de forma breve. 
 
- Instalações: As instalações do sistema do sistema de produção incluem a fábrica, os equipamentos 
instalados e a forma como estão organizados. 
- Sistema de apoio á produção: é o conjunto de procedimentos utilizados pela empresa no 
gerenciamento da produção e na solução de problemas técnicos e logísticos encontrados na 
encomenda de materiais, na movimentação de trabalho pela fábrica e na garantia de que os produtos 
atenderão aos requisitos de qualidade. 
 
1.4 Quais são os sistemas de manufatura e como eles se diferenciam dos sistemas de 
produção? 
Um sistema de produção é um conjunto de pessoas, equipamentos e procedimentos organizados para 
realizar as operações de uma empresa, podem ser divididos em: instalações e sistemas de apoio à 
produção. Nas operações de manufatura modernas, partes dos sistemas de produção são 
automatizados e ou computadorizados. Entretanto os sistemas de produção incluem pessoas e são elas 
que fazem esses sistemas funcionar. Os sistemas de manufatura podem ser flexível ou integrada por 
computador (CIM – Computer Integrated Manufacturing; CAD – Computer-Aided Design; CAM – 
Computer-Aided Manufacturing). 
1.5 Os sistemas de manufatura são divididos em três categorias segundo a participação do 
trabalhador. Quais são elas? 
Manufatura flexível, programas de qualidade e manufatura integrada por computador. 
1.6 Quais são as quatro funções incluídas no escopo dos sistemas de apoio á produção? 
Funções de negócio, projeto do produto, planejamento da produção e controle da produção. 
1.7 Três tipos básicos de automação são descritos neste capítulo. O que é automação rígida 
e quais são as suas características? 
Sistema no qual a sequência das operações de processamento (ou montagem) é definida pela 
configuração do equipamento. Normalmente, cada operação na sequência é simples e talvez envolva 
um movimento linear plano ou rotacional, ou uma combinação simples ou de dois, tal como a 
alimentação de um carretel em rotação. A integração e a coordenação de muitas dessas operações em 
um único equipamento é o que torna o sistema complexo. Características: (1) Alto investimento 
inicial em equipamentos com engenharia personalizada; (2) Altas taxas de produção; (3) 
Inflexibilidade relativa do equipamento na acomodação da variedade de produção. 
1.8 O que é automação programável e quais são suas características? 
Na automação programável, o equipamento de produção é projetado com a capacidade de modificar 
a sequência de operações de modo a acomodar diferentes configurações de produtos. A sequência de 
operações é controlada por um programa, um conjunto de instruções codificado de maneira que possa 
ser lido e interpretado pelo sistema. Novos programas podem ser preparados e inseridos nos 
equipamentos para fabricarem novos investimento em equipamentos de propósito geral; (2) baixas 
taxas de produção se comparada à automação rígida; (3) flexibilidade para lidar com variações e 
alterações na configuração do produto; (4) alta adaptabilidade para a produção em lote. Os sistemas 
de produção automatizados programáveis são utilizados em produção de baixo e médio volumes. As 
peças ou produtos são normalmente produzidos em lotes e, a cada novo lote de um produto diferente, 
o sistema deve ser reprogramado com o conjunto de instruções de máquina correspondentes a ele. A 
configuração física da máquina também deve ser alterada: ferramentas devem ser carregadas, 
acessórios devem ser fixados à mesa da máquina e as configurações necessárias devem ser carregadas. 
Esse procedimento de alterações toma tempo. Consequentemente, o ciclo típico para determinado 
produto inclui um período durante o qual a configuração e a reprogramação acontecem, seguido de 
outro período no qual as peças no lote são produzidas. Exemplos de automação programável incluem 
máquinas-ferramenta numericamente controladas (CN), robôs industriais e controladores lógicos 
programáveis. 
 
1.9 O que automação flexível e quais são suas características? 
É uma extensão de automação programável. Um sistema automatizado flexível é capaz de produzir 
uma variedade de peças (ou produtos), quase sem perda de tempo ecom modificações de um modelo 
de peça para o outro. Não existe perda de tempo de produção enquanto são reajustados o sistema e as 
configurações físicas (ferramentas, acessórios e configurações de máquina). Suas características são: 
alto investimento em um sistema com engenharia personalizada; produção contínua de um conjunto 
variado de produtos; taxas médias de produção; flexibilidade para lidar com variações no projeto do 
produto. 
 
1.10 O que é manufatura integrada por computador? 
CAM refere-se ao uso de sistemas computadorizados na execução de funções relacionadas a 
engenharia de manufatura, tais como planejamento de processos e programação de peças no controle 
numérico. Ela envolve atividades de processamento de informações que proveem os dados e o 
conhecimento necessários a fabricação bem sucedida do produto. 
 
1.11 Cite cinco dos motivos para as empresas automatizarem suas operações. O texto lista 
nove razões. 
Aumentar a produtividade, reduzi ou eliminar as rotinas manuais e das tarefas, melhoria da qualidade 
do produto, diminuir o tempo da produção, realizar processos que não podem ser executados 
manualmente. 
 
1.12 Identifique três situações nas quais o trabalho manual é preferível á automação. 
➢ A tarefa é tecnologicamente muito difícil de ser automatizada: Algumas tarefas são muito 
difíceis (seja tecnológica ou economicamente) de ser automatizadas. As razões para dificuldade 
incluem: (1) problemas com o acesso físico ao local de trabalho; (2) necessidades de ajuste na tarefa; 
(3) necessidade de destreza manual; (4) exigência de coordenação visual da mão. Nestes casos, o 
trabalho manual é utilizado na execução das tarefas. Exemplos incluem a linha de montagem final de 
automóveis na qual muitas operações de acabamento são realizadas por trabalhadores humanos, 
tarefas de inspeção que demandam julgamento na avaliação da qualidade ou tarefas de manuseio que 
envolvam materiais flexíveis ou frágeis. 
➢ O ciclo de vida do produto e curto: Se o produto precisa ser projetado e lançado em um curto 
período, de modo a atender a uma janela de oportunidade de mercado com o prazo muito restrito, ou 
se já sabe que o produto ficará um tempo relativamente curto no mercado, então um método de 
produção desenvolvido em torno do trabalho manual permite um lançamento muito mais rápido do 
que um método automatizado. As ferramentas para o trabalho manual podem ser fabricadas em muito 
menos tempo a um custo muito mais baixo se comparadas ás ferramentas da automação. 
➢ O produto é customizado: Se o cliente requer um item exclusivo, com características únicas, 
o trabalho manual pode ser o recurso de produção adequado devido a sua versatilidade e 
adaptabilidade. Os humanos são mais flexíveis que qualquer máquina automatizada. 
 
1.13 Os trabalhadores humanos são necessários nas operações de fábrica mesmo quando as 
operações são extremamente automatizadas. O texto apresenta ao menos quatro tipos de 
trabalho nos quais seres humanos são necessários. Cite três deles. 
As pessoas serão necessárias nas atividades de tomada de decisões, aprendizagem, engenharia, 
avaliação, gerenciamento e outros para os quais os seres humanos são bem melhores do que as 
máquinas. 
 
1.14 O que é o princípio USA? O que a sigla significa? 
O princípio USA é uma abordagem de senso comum para os projetos de automação e melhoria de 
processos. Procedimentos semelhantes foram sugeridos na literatura sobre produção e automação, 
mas nenhum apresenta um título tão criativo quanto este. A sigla USA significa (1) compreender (do 
inglês understand) o processo existente; (2) simplificar (do inglês, simplify) o processo e (3) 
automatizar (do inglês, automate) o processo. 
 
 
1.15 O texto cita dez estratégias para automação e melhoria do processo. Identifique cinco 
delas. 
1. Especialização das operações: A primeira estratégia envolve o uso de equipamentos especiais 
projetados para a execução de uma única operação com a maior eficiência possível. 
2. Operações combinadas: A produção acontece em uma sequência de operações. A estratégia de 
operações combinadas envolve a redução do número de máquinas ou estações de trabalho de 
produção pelas quais a unidade deve passar. Esse objetivo é alcançado quando mais de uma operação 
é executada por uma mesma máquina, reduzindo o número de máquinas necessárias. Como cada 
máquina costuma requerer uma configuração, pode-se economizar tempo com essa estratégia. 
3. Operações simultâneas: Uma extensão lógica da estratégia de operações combinadas é a execução 
simultânea de operações combinadas em uma estação de trabalho. 
4. Integração das operações: Essa estratégia envolve a ligação de diferentes estações de trabalho 
em um único mecanismo integrado, utilizando dispositivos automatizados para tratamento do 
trabalho na transferência das peças entre as estações. 
5. Aumento da flexibilidade: Essa estratégia tenta alcançar a utilização máxima do equipamento na 
produção da unidade encomendada e em situações de volume médio por meio da utilização do mesmo 
equipamento para uma variedade de peças e produtos. Seus principais objetivos são a redução do 
tempo de programação e configuração a máquina de produção. 
 
1.16 O que é uma estratégia de migração para a automação? 
É um plano formalizado para evolução dos sistemas de produção utilizados no processo de novos 
produtos à medida que a demanda aumenta. 
 
1.17 Quais são as três fases típicas de uma estratégia de migração para a automação? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1ª fase: Produção 
manual 
2ª fase: Produção 
automatizada 
3ª fase: Produção 
automatizada 
integrada 
UNIDADE 02 
 
Pesquisar um dos algoritmos de Controle Industriais a seguir: Redes neurais, Lógica nebulosa, 
Algoritmo neurais, Adaptivos ou Robustos. Contendo definição, funcionamento básico, 
vantagens e desvantagens e um estudo de caso prático. 
REDES NEURAIS 
As primeiras informações mencionadas sobre a neuro computação datam de 1943, em artigos de 
McCulloch e Pitts, em que sugeriam a construção de uma máquina baseada ou inspirada no cérebro 
humano. Muitos outros artigos e livros surgiram desde então, porém, por um longo período de tempo, 
pouco resultado foi obtido. Até que em 1949 Donald Hebb escreveu um livro entitulado "The 
Organization of Behavior" (A Organização do Comportamento) que perseguia a idéia de que o 
condicionamento psicológico clássico está presente em qualquer parte dos animais pelo fato de que 
esta é uma propriedade de neurônios individuais. Suas idéias não eram completamente novas, mas 
Hebb foi o primeiro a propor uma lei de aprendizagem especifica para as sinápses dos neurônios. Este 
primeiro e corajoso passo serviu de inspiração para que muitos outros pesquisadores perseguissem a 
mesma idéia. E embora muito tenha sido estudado e publicado nos anos que seguiram (1940-1950), 
estes serviram mais como base para desenvolvimento posterior que para o próprio 
desenvolvimento. O primeiro neuro computador a obter sucesso (Mark I Perceptron) surgiu em 1957 
e 1958, criado por Frank Rosenblatt, Charles Wightman e outros. Devido a profundidade de seus 
estudos, suas contribuições técnicas e de sua maneira moderna de pensar, muitos o vêem como o 
fundador da neuro computação na forma em que a temos hoje. Seu interesse inicial para a criação do 
Perceptron era o reconhecimento de padrões. 
A partir do momento em que as máquinas começaram evoluir, um grande desejo do homem tem sido 
a criação de uma máquina que possa operar independentemente do controle humano, sendo muito 
úteis onde a iteração humana é perigosa, tediosa ou impossível; como emreatores nucleares, combate 
ao fogo, operações militares, exploração do espaço a distâncias em que um a nave espacial estaria 
fora do alcance do controle na terra porém eviando informações. 
As redes neurais artificiais consistem em um método de solucionar problemas de inteligência 
artificial, construíndo um sistema que tenha circuitos que simulem o cérebro humano, inclusive seu 
comportamento, ou seja, aprendendo, errando e fazendo descobertas. São mais que isso, são técnicas 
computacionais que apresentam um modelo inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes 
e que adquirem conhecimento através da experiência. Uma grande rede neural artificial pode ter 
centenas ou milhares de unidades de processamento, enquanto que o cérebro de um mamífero pode 
ter muitos bilhões de neurônios. 
 A rede neural artificial é um sistema de neurônios ligados por conexões sinápticas e dividido em 
neurônios de entrada, que recebem estímulos do meio externo, neurônios internos ou hidden (ocultos) 
e neurônios de saída, que se comunicam com o exterior. A forma de arranjar perceptrons em camadas 
é denominado Multilayer Perceptron. O multilayer perceptron foi concebido para resolver problemas 
mais complexos, os quais não poderiam ser resolvidos pelo modelo de neurônio básico. Um único 
perceptron ou uma combinação das saídas de alguns perceptrons poderia realizar uma operação XOR, 
porém, seria incapaz de aprendê-la. Para isto são necessárias mais conexões, os quais só existem em 
uma rede de perceptrons dispostos em camadas. Os neurônios internos são de suma importância na 
rede neural pois provou-se que sem estes torna-se impossível a resolução de problemas linearmente 
não separáveis. Em outras palavras pode-se dizer que uma rede é composta por várias unidades de 
processamento, cujo funcionamento é bastante simples. Essas unidades, geralmente são conectadas 
por canais de comunicação que estão associados a determinado peso. As unidades fazem operações 
apenas sobre seus dados locais, que são entradas recebidas pelas suas conexões. O comportamento 
inteligente de uma Rede Neural Artificial vem das interações entre as unidades de processamento da 
rede. 
A maioria dos modelos de redes neurais possui alguma regra de treinamento, onde os pesos de suas 
conexões são ajustados de acordo com os padrões apresentados. Em outras palavras, elas aprendem 
através de exemplos. Arquiteturas neurais são tipicamente organizadas em camadas, com unidades 
que podem estar conectadas às unidades da camada posterior. 
Usualmente as camadas são classificadas em três grupos: 
➢ Camada de Entrada: onde os padrões são apresentados à rede; 
➢ Camadas Intermediárias ou Ocultas: onde é feita a maior parte do processamento, através 
das conexões ponderadas; podem ser consideradas como extratoras de características; 
➢ Camada de Saída: onde o resultado final é concluído e apresentado. 
 
Redes neurais são também classificadas de acordo com a arquitetura em que foram implementadas, 
topologia, características de seus nós, regras de treinamento, e tipos de modelos. Alguns exemplos de 
aplicações de redes neurais: 
 
➢ Análise e processamento de sinais; 
➢ Controle de processos; 
➢ Robótica; 
➢ Classificação de dados; 
➢ Reconhecimento de padrões em linhas de montagem; 
➢ Filtros contra ruídos eletrônicos; 
➢ Análise de imagens; 
➢ Análise de voz; 
➢ Avaliação de crédito; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIDADE 3 
 
CAPÍTULO 04 
 
4.1) O que é automação? 
É a tecnologia por meio da qual um processo ou procedimento é alcançado sem assistência humana. 
É utilizado um programa de instruções combinado a um sistema de controle. 
4.2) Quais são os três elementos básicos que compõem um sistema automatizado? 
Energia para concluir os processos e operar o sistema; um programa de instruções que direcione os 
processos; e um sistema de controle que execute as instruções. 
4.3) Qual a diferença entre parâmetro de processo uma variável de processo? 
Parâmetros do processo são entradas do processo, tais como a configuração da temperatura de um 
forno, o valor do eixo coordenado em um sistema de posicionamento, a válvula aberta ou fechada em 
um sistema de fluxo de fluídos e o motor ligado ou desligado. Os parâmetros do processo são 
identificados por variáveis de processo, que são saídas do processo; por exemplo, a temperatura atual 
de um forno, a posição atual do eixo, a velocidade rotacional do motor entre outros. 
4.5) Qual a diferença entre um sistema de controle de malha fechada e uma de malha aberta? 
Controle de malha fechada – é aquela qual a variável de saída de compara a um parâmetro de entrada 
e qualquer diferença entre eles é utilizada para fazer com que saída esteja em conformidade com 
entrada. 
Controle de malha aberta – os controles operam sem medir a variável de saída e, portanto, não há 
comparação entre o valor de saída e o parâmetro de entrada desejado. 
4.9) Identifique os cinco níveis de automação em uma fábrica. 
1- nível do dispositivo; é o nível mais baixo em nossa hierarquia de automação. Ele inclui atuadores, 
sensores e outros componentes de hardware incluídos no nível da máquina. 
2- nível da máquina; o hardware é montado em maquinas individuais. É montado em máquinas de 
CNC. 
3- nível da célula ou da máquina; esse nível opera sob as instruções do nível da fábrica. Uma célula 
ou um sistema de produção é um grupo de máquinas ou estações de trabalho conectadas e apoiadas 
por um sistema de manuseio de materiais 
4- nível de fábrica; ele recebe instruções do sistema de informações corporativas e as traduz em planos 
operacionais para a produção. 
5- nível de empreendimentos; esse nível mais alto, formado pelo sistema de informações corporativas. 
 
 
 
 
CAPÍTULO 05 
5.1 O que é controle industrial? 
Controle industrial é definido como a regulação automática das operações da unidade e de seus 
equipamentos associados. 
5.2 Qual a diferença entre variável contínua e variável discreta? 
Variável contínua é aquela que se mantem ininterrupta conforme o tempo procede, pelo menos 
durante a operação de produção. 
Variável discreta: pode assumir apenas certos valores em um dado intervalo. O tipo mais comum de 
variável discreta é a binária. 
5.4 Qual a diferença entre sistema de controle contínuo e sistema de controle discreto? 
Sistemas de controle contínuo: o objetivo comum é manter o valor de uma variável de saída em um 
nível desejado, como na operação de um sistema de controle por realimentação. 
Sistemas de controle discreto: os parâmetros e as variáveis do sistema são modificados em momentos 
discretos de tempo. 
5.6 O que é controle adaptativo? 
Controle adaptativo é um controle que modifica os seus parâmetros de forma a adequar-se as novas 
circunstâncias de operação do sistema, mantendo assim um nível esperado de desempenho. 
5.7 Quais as três funções do controle adaptativo? 
Função de identificação: É a determinação dos indicadores com valores coletados diretamente do 
processo. 
Função de decisão: Após receber o indicador, esta função através de algoritmo avalia se é necessário 
mudanças ou não nos parâmetros do processo. 
Função de Modificação: Cabe a esta função a implementação da decisão da função anterior. 
5.11 O que é um intertravamento? Quais são os dois tipos de intertravamentos no controle 
industrial? 
É um mecanismo de segurança para a coordenação de atividades de dois ou mais dispositivos e 
previne que um dispositivo interfira em outro. Exemplos: Botoeira e Sensor de Fim de Curso. 
5.14 O que é Controle Digital Direto (DDC), e porque ele não é mais usado nas aplicações de 
controle de processos industriais?É um sistema de controle de processos por computador em que certos componentes de um sistema de 
controle analógico convencional são substituídos pelo computador digital, ele deixou de ser usado 
nos processos industriais pois sua função era apenas substituir os comandos analógicos, ou seja, para 
cada função analógica X existia um DDC X, com o tempo percebeu-se a possibilidade de incorporar 
mais comandos dentro de um controle digital, deixando assim de lado o DDC. 
5.16 O que é um sistema de controle distribuído? 
Um sistema onde é possível conectar vários computadores para compartilhar e distribuir a carga de 
trabalho do controle de processos funcionando dessa forma como uma rede.