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Lista de exercícios Q1
Eduardo Nehring e Marcelo Braga
1) Quais os principais tipos de layout de fábrica? Descreve cada um deles.
Os principais tipos de layout de fabricas são os seguintes:
Fixo: Neste tipo de layout o produto fica parado e os trabalhadores e equipamentos se deslocam ao redor dele para o fabricarem. Este tipo de arranjo é frequentemente associado com Job Shop nos quais produtos complexos são fabricados em pouca quantidade.
Processo: Neste layout os equipamentos distribuídos em zonas, de acordo com o processo de fabricação. Comum em ambientes de Job Shop e de produção em lotes. Tem relativa flexibilidade, porém altos tempos de transporte.
Celular: Este layout é dividido em células, na qual cada célula é destinada à produção de uma variedade limitada de configurações de peças. A célula se especializa na produção de determinado conjunto de peças.
Produto: Neste layout os equipamentos são distribuídos de acordo com o fluxo de operações de um produto. Possui máxima eficiência e mínima flexibilidade. Este layout é visto em ambientes de produção em massa.
 
2) Os sistemas de produção automatizados podem ser classificados em “Automação Rígida”, “Automação Flexível” e “Automação Programável”. Explique cada tipo.
Automação Rígida: Este tipo de automação industrial é caracterizado pela rigidez da configuração do equipamento, ou seja, uma vez criada uma determinada configuração de controle, não é possível alterá-la posteriormente sem realizar um novo projeto. Apesar da relativa inflexibilidade, existe um bom ganho em termos de eficiência e taxa de produção, além da redução do custo por unidade produzida.
Automação Flexível: A automação flexível é uma extensão da automação programável e na realidade a sua definição exata ainda está em evolução. Este sistema de automação fornece o equipamento de controle automático que oferece uma grande flexibilidade para modificações no design do produto. Essas mudanças podem ser realizadas de forma ágil através de comandos fornecidos via código pelos operadores. Um sistema flexível de produção é capaz de gerar uma determinada variedade de produtos, sem perda significativa de tempo de produção para ajustes em eventos de adição de novos produtos. Assim, o sistema pode produzir várias combinações de produtos sem a necessidade de organizá-los em lotes separados.
Automação Programável: A automação programável é um ótimo facilitador para processos produtivos que necessitam da produção de uma variedade de produtos. Isso significa que com classes específicas de produtos definidas no sistema da planta, basta selecionar um programa diferente no controlador para que um novo produto possa começar a ser feito, facilitando a alternância na produção de produtos distintos. Entretanto, o tempo despendido em cada reconfiguração de programação para um novo produto pode demandar um tempo significativo. Por essa razão é fundamental um bom planejamento de produção.
3) Defina o que é Comando Numérico Computadorizado.
É o controle numérico é uma forma de automação programável em que as ações mecânicas de uma máquina ferramenta (ou outro equipamento) são controladas por um programa contendo dados alfanuméricos codificados. A capacidade de modificação do programa torna o CNC adaptável para a pequena e média produção.
4) O que é um Controlador Lógico Programável? Quais as vantagens em se utilizar um CLP?
O controlador lógico programável (CLP) é um dispositivo físico, eletrônico, que possui uma memória interna programável capaz de armazenar sequência de instruções lógicas binárias, além de outros comandos. Há várias décadas o Controlador Lógico Programável (CLP) é um dos equipamentos mais utilizados para controlar e automatizar equipamentos e processos. Existem algumas vantagens no uso de CLPs em detrimento dos relés, temporizadores e outros componentes convencionais como, Ocupam menor espaço físico; Menor consumo de energia elétrica; Programáveis e reprogramáveis; Maior confiabilidade e flexibilidade; Maior rapidez na elaboração de projetos; Interfaces de comunicação com outros CLP’s e computadores.
5) O que são sensores e atuadores? 
Sensor: Termo empregado para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente.
Atuador: É um dispositivo de hardware que converte um sinal de comando do controlador em uma mudança de um parâmetro físico.
6) Os sensores capacitivos e indutivos podem ser utilizados para detectar que tipos de materiais? Cite exemplos para cada caso.
Sensores Indutivos: Usam a alteração do campo eletromagnético em uma região para detectar a presença de um objeto metálico. Exemplos: Sensor de final de curso de cilindro pneumático para identificar se o cilindro atingiu a posição desejada; Detecção de pallets em uma esteira; Detecção de funções abertura / fechamento;
Sensores capacitivos: São amplamente utilizados para detecção de materiais que apresentam condutividade dielétrica. Detecta os estado sólido, líquido ou em pó e materiais orgânicos como madeira, papel e derivados de plásticos. Utilizado para detectar objetos metálicos (condutivos elétricos) ou não-metálicos (não condutivos). Exemplos: Verificação de presença de peças; Detecção de nível de fluido; Contagem de peças.
7) Os sensores capacitivos e indutivos podem ser utilizados para detectar que tipos de materiais? Cite exemplos para cada caso.
8) Quais os principais tipos de FMS?
9) Qual a principal diferença entre os FMC e FMS?
10) Quais são as características dos FMS's dedicados e de ordem aleatória?
11) Descreva quais são os principais componentes básicos de um FMS.
12) Quais são as principais vantagens que podem ser obtidas com o uso de FMS's?
13) A seção de torneamento automático tem seis máquinas, todas dedicadas à produção da mesma peça. A seção funciona com dez turnos/semana. O número de horas por expediente é, em média, oito. A taxa média de produção de cada máquina é de 17 unidade/hora. Determine a capacidade de produção semanal da seção do torno automático. 
N = 6 máquinas
S = 10 turnos/semana
H = 8 horas
RP = 17 unidades/hora
PC = n*S*H*RP
PC = 6*10*8*17
PC= 8.160 pç/semana
14) Uma máquina de produção funciona 80 horas/semana (dois expedientes, cinco dias) em total capacidade. Sua taxa de produção é de 20 unidades/hora. Durante determinada semana, a máquina produziu mil peças e ficou ociosa o resto do tempo. (a) Determine a capacidade de produção da máquina. (b) Qual foi a utilização da máquina durante a semana em questão? 
N= 1 máquina
RP= 20 unidades/hora
S*H = 80 horas
Q = 1.000 unidades
a) PC = n*S*H*RP
PC = 1*80*20
PC = 1.600 unidades/semana
b) U = Q/PC
U = 1.000/1.600
U = 0,625 = 62,5%
15) Considere o exercício 01. Suponhamos que os mesmos dados daquele exercício fossem aplicados, mas que a disponibilidade das máquinas (A) fosse de 90% e a utilização (U) fosse de 80%. Com estes dados adicionais, calcule a produção esperada da fábrica. 
PC = (0,8*N)*(0,9*S*H)*RP
PC = (0,8*6)*(0,9*10*8)*17
PC = 5.875,20 uindades/semana
16) Certa peça é produzida em um lote de cem unidades. O lote deve passar por 5 operações para completar o processamento das peças. O tempo médio de preparo é de 3 horas/operação, e o tempo médio de operação é de seis minutos (0,1 h). O tempo não operacional médio de manuseio, atrasos, inspeções, etc. é de sete horas para cada operação. Determine quantos dias serão necessários para completar o lote, supondo-se que a fábrica funcione em expedientes de oito horas/dia. 
Q = 100 unidades
TSU = 3 horas/operação
TO = 0,1 hora
TNO = 7 horas/operação
MLT = 5(3+100*0,1+7)
MLT = 100 horas
DIA =100/8 = 12,5 dias
17) O tempo médio entre falhas para uma certa máquina é de 250 horas e o tempo médio de reparo é de seis horas. Determine a disponibilidade da máquina. 
MTBF = 250 horas
MTTR = 6 horas
Disponibilidade = (MTB – MTTR)/MTBF
D=(250-6)/250 = 0,976 = 97,6%
18) Um milhão de unidades de certo produto devem ser produzidas anualmente em máquinas de produção dedicadas que trabalham 24 horas por dia, cinco dias por semana, 50 semanas por ano. (a) Seo tempo de ciclo de uma máquina para produzir uma peça é de 1 minuto, quantas dessas máquinas serão necessárias para acompanhar a demanda? Suponha que a disponibilidade, a utilização e a eficiência dos trabalhadores sejam iguais a cem por cento e que não haverá perdas de tempo de preparo. (b) Resolva a parte (a) com disponibilidade igual a 0,9. 
a) D = 1000000 = 10^6 um/ano
Tc = 1 min
Rp = 1/Tc = 1 pc/min 
nxSxH =Dno/Rp
n = 10^6 un/ano x 1min/un x h/60 min x dia/24h x sem/5dia x ano/50sem
n = 10/3,6 = 2,78 = 3 máquinas
b) A = 0,9
Tc = 1 x 0,9 = 0,9 min
Rp = 1,11 pc/min 
n = 10/3,6 x 1,11
n = 3,08 = 4 máquinas