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Introdução à Engenharia Elétrica I 2007.1 Grupo 1 – Professor Fernando Passold

Atividade 2: Desenvolvimento de um pequeno processo de fabricação

 Desafio: Numa fábrica, existe uma máquina chamada “máquina processadora” que dependendo da cor da peça que recebe, executa um  trabalho diferente do outro. Para efeitos de uma simulação prática usando kits LEGO, vamos  supor  que  esta  máquina  leve  10  segundos  para  “processar”  peças  brancas  e  7  segundos  para “processar” peças pretas. Estas  “peças”  são  aquelas  com  formato de  cubo  contendo  4 pontos de  encaixe (furos) na sua parte superior. Uma vez que a peça tenha sido processada segue para um “depósito central” único, isto é, independe da cor da peça.  Para  agilizar  o  trabalho desta máquina  é  necessário  o  desenvolvimento  de  “robôs  transportadores”  que deverão  entregar  as  peças  para  a  “máquina  processadora”  à  partir  do  “depósito  central”. Perceber  que todas as peças partem de um único “depósito central”.   O próprio “depósito central”, cada vez que recebe uma peça  (não  importa sua origem) deve ser capaz de classificar a peça pela cor e depois, liberar a peça da cor certa para o “robô transportador” correspondente àquela cor.  Note que inicialmente o problema envolve o uso de 4 blocos RCX, enumerando: 

1) Um bloco RCX para a “máquina processadora”; 2) Um bloco RCX para o “robô transportador de peças brancas”; 3) Um bloco RCX para o “robô transportador de peças pretas”; 4) Outro bloco RCX para desempenhar as ações do “depósito central”. 

 Como inicialmente são exigidos 4 blocos RCX, cada equipe ficará responsável pela execução de um dos itens acima. O item que caberá à cada equipe será sorteado durante a própria aula.  Note que para resolver este problema, certos fatores devem ser considerados: 

1) o “robô transportador”, seja de que cor de peça seja, não pode insistir em entregar uma peça para a “máquina processadora”  se  esta  está  ocupada. Então deve  existir  alguma  forma de  comunicação entre  os  “transportadores”  e  a  “máquina processadora”.  Sugere‐se  o uso de um  botão de  toque, separado para cada um dos robôs transportadores, capaz de reconhecer quando uma nova peça está sendo  entregue  assim  a própria máquina processadora  já  “reconhece”  a  cor da peça. Cada botão seria  acionado pelo  seu  correspondente  robô  transportador. A máquina processadora pode  ainda usar  uma  lâmpada  para  sinalizar  que  está  ocupada  processando  uma  peça  e  que,  portanto temporariamente não pode aceitar uma nova peça para ser trabalhada.  

2) Os  “robôs  transportadores”,  um  para  peças  brancas  e  outro  para  peças  pretas,  podem  ser implementados na forma de pequenos robôs manipuladores com poucos graus de liberdade (1 para realizar movimentos circulares, outro para abrir/fechar uma garra) ou na forma de pequenos robôs móveis  transportadores  (com  eventualmente uma pista pintada  no  solo  e pontos demarcados de parada). 

3) De forma a evitar choques entre os “robôs transportadores”, evitar trajetórias que se cruzam. 4) A  “máquina processadora”  é a mesma que devolve  as peças processadas para o depósito  central 

usando possivelmente uma pequena esteira. 5) Eventualmente para  a máquina do  “depósito  central”  seja necessário desenvolver um  “elevador” 

para  receber as peças da máquina processadora,  elevá‐las para um outro nível,  classificá‐las  e de acordo com a classificação, direcionar as peças para diferentes “boxes” a partir dos quais os “robôs transportadores”  recolham  as  peças.  Por  isto,  para  o  desenvolvimento  desta máquina  pode  ser 

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exigido  o uso de  2  blocos RCX  além do próprio  efeito  gravitacional para  separar peças de  cores diferentes.  

 Seguramente outras situações conflituosas não puderam ser consideradas nesta pequena descrição. Cabe a cada equipe responsável pelo desenvolvimento da sua parte entrar num acordo com as outras equipes com as quais a sua parte interage.  Pede‐se então que para a próxima aula, as equipes sejam capazes de: 

1) Como resultado de reuniões entre equipes, deve primeiramente ser proposto um “layout” para este processo  fabril  capaz  de  resolver  este  problema,  especificando  itens  (entradas/saídas)  que  serão necessários por cada uma das máquinas que faz parte deste sistema; 

2) Esta proposta deve deixar bem clara como serão e funcionarão cada robô transportador, incluindo o “protocolo  de  comunicação”  inicialmente  previsto  entre  os  robôs  transportadores,  a  máquina processadora e o depósito central. Este protocolo de comunicação deve  

3) Deve‐se começar uma “lista de especificações” entre cada equipe, onde cada equipes deve deixar bem claro, que tipo de informação sua máquina deve receber da outra equipe e que sinal de retorno deve ser gerado para a outra equipe, fora detalhes mecânicos de acoplamento entre as máquinas. 

 Os itens acima serão amadurecidos em conjunto com o professor da disciplina nas próximas aulas e devem gerar um documento chamado “Memorial Descritivo”. Cada equipe deve gerar o seu memorial descritivo contendo todas as listas de especificações que foram levantadas para a sua máquina incluindo pequenas justificativas. Note que este memorial acaba descrevendo de uma forma sucinta como se espera que cada máquina (componente do processo) trabalhe.  Levar em conta os seguintes fatores que podem fazer com que este projeto falhe: 

1) Estimativas incorretas de recursos necessários para cada máquina; 2) Especificações (system specifications) mau dimensionadas para cada máquina; 3) Confirmação muito pobre do estado atual (status) de cada máquina; 4) Situações não consideradas; 5) Pouca (e pobre, irrelevante) comunicação entre as equipes, cliente e desenvolvedores; 6) Incapacidade para lidar com a complexidade de cada caso; 7) Especificações muito lentas; 8) Implementações muito lentas; 9) Problemas internos de gerenciamento de atividades dentro de cada equipe ou entre equipes; 10) Projeto não realista; 

 Objetivos pretendidos com esta atividade: 

a) Ressaltar  trabalhos  entre  equipes  –  estratégia  “divide  to  conquer”  para  resolver  um  problema complexo (cada equipe fica responsável pelo desenvolvimento da sua parte); 

b) Ressaltar as dificuldades (e falhas) de comunicação que pode haver no trabalho entre equipes e que podem inclusive inviabilizar a execução eficaz de um projeto mais complexo; 

c) O  trabalho  desenvolvido  por  cada  equipe  será  avaliado  individualmente, mas  se  espera  que  o conjunto tenha condições de funcionar. 

    Dúvidas: e‐mail para fpassold@upf.br 

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Exemplo de sugestão de layout para este processo de fabricação (não necessariamente é a melhor solução):  

Máquina processadora

PeçasBrancas

PeçasPretas

Robô transportador 1 Robô transportador 2

DepósitoSeparador de peças

Est

eira

tran

spor

tado

ra

Máquina processadora

PeçasBrancas

PeçasPretas

Robô transportador 1 Robô transportador 2

DepósitoSeparador de peças

Est

eira

tran

spor

tado

ra

  Outras soluções de layouts podem ser buscadas: ‐ uso de um robô guindastre ou de uma ponte rolante para transportar peças; ‐ uso de um sistema baseado em esteira e pistões para separar as peças brancas das pretas:  

Peça

Sensor de cor

Pistão 1 Pistão 2

Esteira rolante

Esteira peças brancas

Esteira peças pretas

Sensor de luz:Peça presente

t1

t2 t3

Peça

Sensor de cor

Pistão 1 Pistão 2

Esteira rolante

Esteira peças brancas

Esteira peças pretas

Sensor de luz:Peça presente

t1t1

t2t2 t3t3

     

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  Exemplos de soluções já desenvolvidas:      

      

      

    

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