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tese de analise de falhas

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Sumário 
 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................9 
1.1. MOTIVAÇÕES ..................................................................................................9 
1.2 OBJETIVOS .....................................................................................................14 
1.3 ORGANIZAÇÃO DO TEXTO...............................................................................15 
2. DETECÇÃO E TRATAMENTO DE FALHAS EM SISTEMAS DE 
MANUFATURA ...................................................................................................17 
2.1 SISTEMAS FLEXÍVEIS DE MANUFATURA (FMS) ...............................................17 
2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE FALHAS EM SISTEMAS DE MANUFATURA ..........19 
2.3 TRATAMENTO DE FALHAS EM SISTEMAS DE MANUFATURA ..............................22 
3. REDE DE PETRI (PN).....................................................................................29 
3.1 CONCEITOS BÁSICOS ......................................................................................29 
3.2 MODELAGEM DO TRATAMENTO DE FALHAS ATRAVÉS DE PN............................42 
3.3 BEHAVIOUR PETRI NETS (BPN) ......................................................................46 
4. ABORDAGEM PROPOSTA ...........................................................................51 
4.1 REDES DE PETRI DISTRIBUÍDAS (DPN)............................................................54 
4.2 ANÁLISE DOS MODELOS EM DPN ....................................................................61 
4.3 MODELAGEM ATRAVES DE NÍVEIS HIERÁRQUICOS NUM SISTEMA DE 
MANUFATURA UTILIZANDO DPN....................................................................65 
4.4 SÍNTESE DA METODOLOGIA .............................................................................67 
5. ESTUDOS DE CASO .......................................................................................69 
5.1 CASO 1: DETECÇÃO E TRATAMENTO DE FALHAS NO NÍVEL DE EQUIPAMENTO ....69 
5.2 CASO 2: TRATAMENTO DE FALHAS NO NÍVEL DE CÉLULA..................................95 
5.3 CASO 3: TRATAMENTO DE FALHAS NO NÍVEL DE FÁBRICA ..............................101 
6. SIMULADOR DE DPN ..................................................................................110 
7. CONCLUSÕES...............................................................................................122 
7.1 CONTRIBUIÇÕES ...........................................................................................123 
7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.......................................................125 
ANEXO A.1 ........................................................................................................128 
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE PETRI. .................................................................128 
ANEXO A.2 ........................................................................................................130 
CONSIDERAÇÕES NA DETECÇÃO DE FALHAS NUM PROCESSO DE USINAGEM...........130 
ANEXO A.3 ........................................................................................................138 
1. DETECÇÃO E TRATAMENTO DE FALHAS EM VEÍCULOS AUTÔNOMOS...................138 
2. ROTEIRIZAÇÃO DE TRANSPORTADORES NUM SISTEMA DE MANUFATURA...........140 
3. DESEMPENHO DO SISTEMA COM QUEBRA DE TRANSPORTADORES ......................149 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................152 
Metodologia para Detecção e Tratamento de Falhas em SM através de PN 2
Índice de Figura 
 
Fig. 1.1 - Processos num Sistema de manufatura.....................................................11 
Fig. 1.2 – Evolução dos estados num DEDS e um CVDS. [Ho, 92].........................12 
Fig. 2.1 - Estrutura de uma fotocopiadora com auto–manutenção [Umeda, 99]. ......24 
Fig. 2.2 - Estrutura de um equipamento tolerante a falhas considerando a intervenção 
humana. ..................................................................................................25 
Fig. 2.3 - Estrutura de um equipamento com um supervisor tolerante a falhas. ........26 
Fig. 2.4 – Célula de manufatura ..............................................................................27 
Fig. 2.5 – rotas de distribuição de peças e materiais numa fábrica ...........................28 
Fig. 3.1 - a) múltiplos ARCOS em redes de Petri. b) Representação compacta em PN.
...............................................................................................................................31 
Fig. 3.2 - a) TRANSIÇÃO t1 habilitada. b) MARCAÇÃO após o disparo de t1................32 
Fig. 3.3 - Rede de Petri com ARCO inibidor. ............................................................32 
Fig. 3.4 - Sistema de manufatura composto por 1 máquina–ferramenta e 1 robô......34 
Fig. 3.5 - a) PN do sistema Máquina/Robô apresentando um bloqueio. b) PN sem 
bloqueio..................................................................................................34 
Fig. 3.6 - Rede de Petri marcada e seu grafo de alcançabilidade [Silva,85].............36 
Fig. 3.7 - Representação do fluxo de controle de um modelo em PN [Silva, 85]......40 
Fig. 3.8 - Esquema de recuperação através do método da entrada condicionada. .....43 
Fig. 3.9 - Esquema de recuperação através do método da rota alternativa................44 
Fig. 3.10 - Esquema de recuperação inversa............................................................44 
Fig. 3.11 - Esquema de recuperação direta ..............................................................44 
Fig. 3.12 - Rede de Petri associada (S*) ..................................................................45 
Fig. 3.13 - Equivalência entre as TRANSIÇÕES TOR e Tn. ..........................................47 
Fig. 3.14 - Regras de disparo inverso na BPN. [Portinale, 97] .................................48 
Fig. 3.15 – Modelo em BPN para diagnóstico de falhas de um motor. [Portinale, 97]
...............................................................................................................................50 
Fig. 4.1 – Hierarquia num sistema de manufatura....................................................52 
Fig. 4.2 - Estrutura de integração dos modelos numa DPN......................................55 
Fig. 4.3 - Solução de conflitos entre a sub-rede S e a PN–central utilizando ARCOS–
SM .........................................................................................................56 
Fig. 4.4 - DPN com ARCO Auto–Modificável..........................................................57 
Fig. 4.5 - ARCO inibidor e ARCO–SM numa DPN.....................................................60 
Metodologia para Detecção e Tratamento de Falhas em SM através de PN 3
Fig. 4.6 – Modelo em PN do sistema Robô/Máquina considerando falhas na 
Máquina. ................................................................................................61 
Fig. 4.7 - Grafo de alcançabilidade do modelo da figura 4.6...................................62 
Fig. 4.8 - Grafo de alcançabilidade reduzido do modelo da figura 4.6 ....................63 
Fig. 4.9 – Modelo em DPN do sistema Robô/Máquina............................................63 
Fig. 4.10 - Grafo de alcançabilidade do modelo da figura 4.9.................................64 
Fig. 4.11 – Número de MARCAÇÕES vs. número de LUGARES em modelos em PN e 
DPN. ....................................................................................................64 
Fig. 4.12 – hierarquia num sistema de manufatura. .................................................65 
Fig. 4.13 – Estrutura de integração dos modelos considerando abordagens “top-
down” e “bottom-up”. ...........................................................................66 
Fig. 5.1 – Processos de carregamento, usinagem e descarregamento modelados em 
PN. .........................................................................................................69