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8/7/2019 BALANCEAMENTO DE LINHAS DE MONTAGEM
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SISTEMA PARA BALANCEAMENTO DE LINHAS DE MONTAGEMBASEADO NO MTODO
COMSOAL
Eduardo Takashi TogawaJlio Vital Diniz de PaulaAlberto Jos
lvares
Universidade de Braslia, Departamento de Engenharia Mecnica e
Mecatrnica, Graco - Grupo de Automao eControle, CEP 70910-900,
Braslia, [email protected], [email protected]&
[email protected]
Resumo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um programa
para o balanceamento de linhas de montagem baseado no
mtodo COMSOAL.O problema de balanceamento de linha consiste em
arranjar os processos individuais em estaes de forma que
o tempo de cada estao montada seja aproximadamente o mesmo.
Assim, este tempo determinar o fluxo de produo, havendo um
aumento da produtividade. Atualmente o uso de computadores nos
permite uma maior rapidez e eficincia para realizar
determinados tipos de trabalho de forma mais conveniente que a
manual. O procedimento do algoritmo COMSOAL de realizariteraes e
assim obter solues diversas para ficar com a melhor delas. O
sistema desenvolvido visa facilitar o problema de
organizao de uma linha de montagem de forma a se formar estaes
com tempo de ciclo determinado. Esta organizao de
processos em estaes de trabalho visa melhorar a produo de uma
linha de montagem evitando a formao de gargalos na
mesma.
Palavras chave: Balanceamento de Linha, COMSOAL, Manufatura,
Produtividade, Montagem.
1. Introduo
Atualmente o desenvolvimento tecnolgico se encontra em estgio
bastante avanado, destacando-se o grandeavano da informtica. Com
isso, o uso de computadores para a realizao de tarefas que antes
eram feitas apenas deforma manual passaram a ser realizadas com
maior confiabilidade, eficincia e rapidez pelas mquinas
processadas.
Em muitas reas os computadores j so considerados ferramentas
essenciais para a realizao de trabalhos,podendo-se destacar a rea
de aquisio de dados, de controle e de projetos para realizao de
tarefas extremamentecomplexas e demoradas.
Neste trabalho ele utilizado, juntamente com uma ferramenta de
programao muito poderosa, para a realizaodo balanceamento de linhas
de montagem de uma fbrica de forma a se obter uma produo tima para
o produto que sedeseja obter.
O problema de balanceamento de linha consiste em combinar as
tarefas individuais de processamento e montagempara que o tempo
total exigido em cada estao de trabalho seja aproximadamente o
mesmo (Ferreira,1998). Se oselementos de trabalho podem ser
agrupados de modo a que todos os tempos em cada estao sejam
exatamente iguais,ter-se- o caso de um balanceamento perfeito da
linha, e conseqentemente a produo ser suave. Entretanto, namaioria
das situaes prticas muito difcil alcanar um balanceamento perfeito.
Quando os tempos das estaes detrabalho so diferentes, a estao mais
lenta determina a taxa de produo global da linha.
Como exemplo deste problema podemos citar o controle remoto de
um aparelho qualquer que deve ser montadonuma linha dedicada. A
tarefa total de montagem do produto deve ser dividida em elementos
mnimos de trabalho.Cada elemento do controle deve ser montado sobre
a placa de silcio do mesmo. Dos elementos a serem posicionadossobre
a placa podemos citar os resistores, capacitores, e dos processos
podemos enumerar a soldagem, a embalagem.
Fica claro que para soldarmos os elementos da placa, devemos
primeiro coloc-los na posio correta. Logo oprocesso de soldagem tem
como predecessor a colocao dos itens do circuito, assim como a
embalagem tem comopredecessores todos os demais elementos.
Alm das restries de precedncia, existem outros tipos de restries
soluo do problema de balanceamento.Estas referem-se s restries no
arranjo das estaes em vez da seqncia dos elementos de trabalho. O
primeiro tipode restrio no arranjo das estaes chama-se restrio de
rea, que pode ser positiva ou negativa. Uma restrio de reapositiva
significa que certos elementos de trabalho devem ser localizados
prximos uns dos outros, preferivelmente namesma estao. Por exemplo,
todos os elementos de pintura devem ser efetuados juntos, pois uma
estao especialsemi-fechada deve ser utilizada. Uma restrio de rea
negativa indica que certos elementos de trabalho poderointerferir
uns com os outros, e devero portanto localizar-se afastados. Por
exemplo, um elemento de trabalho querequer ajuste fino ou manuseio
delicado no deve ser localizado prximo a uma estao que gera rudos e
vibraeselevados.
Uma outra restrio no arranjo das estaes a restrio de posio. Esta
encontrada na montagem de produtosgrandes tais como automveis. O
produto bem grande para um operador executar o trabalho em ambos os
lados.Portanto, para acelerar e facilitar o trabalho, operadores so
localizados em ambos os lados da linha.
O balanceamento de linhas torna-se ento uma etapa muito
importante tanto no planejamento quanto na execuo
de um produto, pois com ele uma produo se tornar mais
organizada, rpida, havendo assim uma melhora na
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produtividade desta linha. Com ela h uma administrao mais
otimizada dos recursos disponveis para a montagem efabricao.
O mtodo de balanceamento de linha que aqui est apresentado, o
COMSOAL, no est equipado para lidar com asrestries de arranjo das
estaes convenientemente. Entretanto, em situaes reais, tais
restries devem serconsideradas no projeto do sistema de
manufatura.
2. Reviso Bibliogrfica / Estado da Arte
2.1 Consideraes iniciais.
Vrios so os mtodos existentes de balanceamento de linhas de
montagem e estes se diferem no que se dizrespeito s restries que
eles fazem s linhas de produo. Os mtodos podem ser heurstico, que
significa que elesbaseiam-se na lgica e bom senso ao invs de uma
prova matemtica. Nenhum desses mtodos garante uma soluotima, mas
eles provavelmente levaro a boas solues que aproximam-se do
verdadeiro timo.
Alguns mtodos ainda levam em conta a produtividade de cada
funcionrio da empresa, caso trate-se de umamontagem ou produo
manual. No caso do mtodo COMSOAL isso no levado em conta, sendo
apenas consideradoo tempo mdio de montagem de cada componente.
Conforme sabemos, toda programao exige um algoritmo para o
desenvolvimento de um programa e um mtododeve ser seguido para se
conseguir realizar o desenvolvimento deste algoritmo. O mtodo
utilizado neste trabalho foi oCOMSOAL, escolhido pela sua
simplicidade e eficincia.
Para a criao do software foi utilizada a ferramenta Borland C++
Builder verso 5.0, pois ele fornece todos osrecursos que fazem com
que um programa torne-se de fcil uso e ainda possui ferramentas que
facilitam a suaimplementao.
O programa desenvolvido fornece recursos de construo de linhas
de montagem, edio de linhas de montagem,recursos que permitem o
armazenamento em disco da linha criada e do melhor resultado obtido
por este mtodo, almde possibilidade de impresso de linhas de
montagem e outros recursos mais simples que visam facilitar o uso
dosoftware criado.
A chave para a reduo de inventrio sem perdas econmicas e sem
aumento das despesas operacionais aproduo sincronizada (Alvares et
al.,1991). Assim, o software criado objetiva uma produo otimizada e
baseia-se naadministrao de gargalos.
2.2. COMSOAL
O algoritmo utilizado para o desenvolvimento do programa foi o
COMSOAL cuja sigla significa Computer Methodof Sequencing for
Assembly Lines. um mtodo desenvolvido pela empresa Chrysler e
relatado pela Arcus em 1966.(Groover, 1987).
Este mtodo de balanceamento de linha, apesar de no ter sido o
primeiro, atraiu mais ateno do que aqueles que oprecederam devido a
sua simplicidade e eficincia.
O procedimento deste algoritmo realizar iteraes atravs de uma
seqncia de alternativas de solues e ficarcom a melhor delas.
A seguir, na Tabela 1, est mostrada uma tabela de entrada para a
realizao do balanceamento de linhas demontagem.
Tabela 1. Exemplo de uma linha de montagem para realizao de
balanceamento utilizando-se o mtodo COMSOAL.(Groover, 1987).
Nmero Descrio do processo Tempo Elemento
predecessor1 Processo 1 0.2 -2 Processo 2 0.4 -3 Processo 3 0.7
14 Processo 4 0.1 1,25 Processo 5 0.3 26 Processo 6 0.11 37
Processo 7 0.32 38 Processo 8 0.6 3,49 Processo 9 0.27 6,7,810
Processo 10 0.38 5,811 Processo 11 0.5 9,1012 Processo 12 0.12
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Assim, o algoritmo pode ser descrito da seguinte forma:
Passo 1: Construa a lista A (Tabela 2), a partir da tabela de
entrada, mostrando todos os elementos de trabalho em umacoluna e o
nmero total de elementos que precedem imediatamente cada elemento
em uma coluna adjacente.
Tabela 2. Exemplo da lista criada com base no passo 1 e na
Tabela 1.
Elemento
Nmero de
predecessoresimediatos1 02 03 14 25 16 17 18 29 310 211 2
12 1
Passo 2: Construa a lista B (Tabela 3), mostrando todos os
elementos da lista A que no possuem predecessoresimediatos.
Tabela 3. Exemplo da lista criada com base no passo 2 e na
Tabela 2.
Elementos com nenhumpredecessor imediato
12
Passo 3: Selecione aleatoriamente um dos elementos da lista
B.Passo 4: Elimine o elemento selecionado no passo 3 das listas A e
B e atualize ambas as listas, se necessrio.Passo 5: Selecione
novamente um dos elementos da lista B tal que seja adequado para o
tempo de ciclo.Passo 6: Repita os passos 4 e 5 at que todos os
elementos tenham sido alocados em estaes dentro do tempo de
ciclo(Tc).Passo 7: Retenha a soluo atual e repita os passos de 1 a
6 na tentativa de determinar uma soluo melhor. Se umasoluo melhor
for obtida, ela deve ser retida.
Tabela 4. Exemplo da linha de montagem criada com base no mtodo
COMSOAL e com os elementos da linha demontagem descritos na Tabela
1.
Estao Elementos Tempo Tempo parcial
1 125
4
0.20.40.3
0.1 1.02 3
60.70.11 0.81
3 810
0.60.38 0.98
4 79
0.320.27 0.59
5 1112
0.50.12 0.62
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3. Arquitetura do Sistema
O presente projeto apresentou como proposta o desenvolvimento de
um sistema para o balanceamento de linhas demontagem baseado no
mtodo COMSOAL. Para isso escolheu-se a linguagem de programao
Borland C++ Builder5.0, devido aos inmeros recursos oferecidos por
esta ferramenta e a grande interatividade que ela propicia ao
usurio.
O programa criado visa oferecer ao usurio um ambiente bastante
amigvel, independente do grau de conhecimentodeste sobre
computadores para realizar o balanceamento de linhas de
montagem.
A arquitetura bsica do sistema criada est ilustrada na Figura
1.
Figura 1. Arquitetura bsica do sistema.
Inicialmente, o programa apresenta uma tela principal (Figura 2)
que aparece ao se executar o programa. Elapermite ao usurio
escolher o que ele deseja fazer, seja editar (Boto Editar linha de
montagem) ou realizar obalanceamento de linhas de montagens (Boto
Realizar balanceamento). Ainda nesta tela o usurio pode ler
asinstrues para esclarecer dvidas sobre a correta utilizao do
programa (Boto Instrues) e verificar informaesadicionais sobre o
programa (Boto Sobre).
A partir de uma linha de montagem j criada ou que ainda ser
criada, o usurio pode, aps a entrada de parmetrospara realizao do
balanceamento (Boto Entrada de Parmetros), realizar o balanceamento
desta linha de montagem.
Para sair do programa basta o usurio estar na tela principal do
programa a clicar sobre o boto Sair.
Figura 2. Tela principal do programa de realizao de
balanceamento baseado no mtodo COMSOAL.
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O software criado em Borland Builder C++ 5.0 possui ainda uma
srie de facilidades ao usurio, como apossibilidade de navegao nos
discos do computador para a busca de arquivos. O programa capaz de
salvar a linha demontagem criada, o resultado do balanceamento de
linhas de montagem e ainda pode realizar a impresso destas
linhas.Os arquivos so salvos em formato texto, de acordo com o
padro ASCII. O sistema esta disponvel
emftp://graco.unb.br/pub/alvares/sim/trabalhos_sim_2000/comsoal/
Existem ainda outros softwares para balanceamento de linhas de
montagem baseados em outros mtodos, como oSISBALIM, utilizado no
balanceamento da linha de montagem de refrigeradores da empresa
Consul da Santa Catarina.Este software comercial e implementa o
algoritmo COMSOAL de forma customizada para o processo produtivo
daempresa. Comparado com este, o novo software criado mostra-se
muito mais moderno, de fcil utilizao e com umagrande interatividade
para com o usurio.
4. Resultados e Anlise
A seguir ilustra-se uma linha de montagem criada no bloco de
notas (Figura 3) que foi passada para o programa(Figura 4) para a
realizao do balanceamento.
Figura 3. Descrio da linha de montagem de um controle remoto de
portes automticos da Empresa Rossi.
Vrias linhas de montagem foram editadas e algumas j existentes
foram adicionadas ao programa (Figura 4) para averificao da
eficincia da realizao do balanceamento implementado no programa. O
resultado da linha demontagem ilustrada est apresentado na Figura
5.
Figura 4. Tela do programa que mostra uma linha de montagem
criada baseada na montagem do controle remoto doporto eletrnico da
Empresa Rossi.
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Figura 5. Tela do programa que realiza o balanceamento da linha
de montagem.Para a realizao do balanceamento da linha de montagem
da Figura 4, o tempo de ciclo escolhido foi de 2
minutos para cada estao e o nmero de iteraes foi de 100. Assim,
o programa organizou os processos de modo quecada estao estivesse
com um tempo de ciclo mximo de 2 minutos.
importante observar que para um elemento estar encaixado em uma
estao, ele no pode possuir nenhumelemento predecessor.
A melhor forma de se organizar essa linha de montagem, baseado
nesse tempo de ciclo e no nmero de iteraesdesejados, foi dividir os
processos em 7 estaes, possuindo a estao 1 os processos 1, 2 e 5,
totalizando 2 minutosexatos na montagem desses componentes. A estao
2 realiza a montagem dos processos 3 e 4 (1,5 minutos). A estao3 o
processo 7 (1,7 minutos). A estao 4 o processo 6 (0,7 minutos). A
estao 5 o processo 8(1,6 minutos). A estao6 o processo 9 (1,8
minutos). A estao 7 o processo 10 (0,5 minutos).
O processo 10 no pode ser realizado sem que estejam realizados
todos os demais processos, conformeespecificado na edio da linha de
montagem. Isto claro, pois o produto s deve ser embalado aps estar
totalmentepronto.
Para comparao do resultado oferecido pelo programa criado, o
exemplo da linha de montagem para realizaode balanceamento
utilizando-se o mtodo COMSOAL da Tabela 1 foi adicionado ao mesmo e
o resultado obtido com onmero de iteraes igual a 50 o apresentado
na Tabela 5.
Comparando o resultado da Tabela 5 com o resultado da Tabela 1
observa-se que existe uma pequena diferenaquanto ordem dos
elementos 7 e 10. Este fato pode ser atribudo ao nmero de iteraes
que o exemplo adotou, nomencionado. Apesar disto, o nmero de estaes
o mesmo nos dois casos sendo o menor possvel para este tempo
deciclo adotado.
Caso o tempo de ciclo fosse maior, o nmero de estaes poderia ser
menor, pois algum processo poderia serencaixado em uma outra estao
sem exceder esse tempo mximo permitido. Com isso, poderia haver uma
melhor taxade produo do produto, sendo esta uma melhor alternativa
de produo.
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Com os resultados obtidos de vrias linhas de montagem editadas,
observa-se que o programa possui uma grandeeficincia quanto
realizao do balanceamento de linhas de montagens e obedece
criteriosamente o mtodoCOMSOAL adotado.Tabela 5. Resultado obtido
com o software criado a partir da linha de montagem da Tabela
1.
Estao Elementos Tempo Tempo parcial
1 2
145
0.4
0.20.10.3 1.0
2 36
0.70.11 0.81
3 78
0.320.6 0.92
4 910
0.270.38 0.65
5 1112
0.50.12 0.62
5. Concluses
No presente trabalho foi desenvolvido um sistema para
balanceamento de linhas de montagem baseado no mtodoCOMSOAL. Para
isso, utilizou-se o compilador Borland C++ Builder 5.0.
Os resultados obtidos por diversas linhas de montagem testadas
mostraram-se coerentes com o proposto peloalgoritmo COMSOAL.
Portanto, o programa desenvolvido est de acordo com o proposto,
alm de possuir ferramentas adicionais aousurio e elevada
interatividade.
A grande vantagem do uso deste tipo de software para o
balanceamento de linhas de montagem est no fato dagrande rapidez e
eficincia com que esta tarefa executada, podendo-se assim, em um
curto espao de tempo, obteruma soluo tima ao sistema em estudo.
6. Referncias
Alvares, A. J., Lafratta, F. H., Volkmer, R., Almeida, M. C.,
Bernard, G. S., 1991, CIM Computer IntegratedManufacturing,
Aspectos Relevantes Para Sua Implantao .
Dias, Adilson de Souza, 2000, Desenvolvendo em Borland C++
Builder 5.0. Rio de Janeiro, Cincia ModernaLTDA.
Groover, Mikell P., 1987, Automation, Production System and
Computer Integrated Manufacturing. New Jersey,Prentice-Hall.
Joo Carlos E. Ferreira,1998, "Sistemas Integrados de
Manufatura", Apostila do Curso de Graduao, UFSC,Departamento de
Engenharia Mecnica.
Schildt, Herbert, 1995, C: The Complete Reference. Berkeley,
McGraw-Hill.Schildt, Herbert, 1998, C++: The Complete Reference.
Berkeley, McGraw-Hill.
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DEVELOPMENT OF A LINE BALANCING SYSTEM BASED ON COMSOAL
METHOD
Eduardo Takashi TogawaUniversidade de Braslia, Departamento de
Engenharia Mecnica e Mecatrnica, CEP 70910-900, Braslia,
[email protected]
Jlio Vital Diniz de PaulaUniversidade de Braslia, Departamento
de Engenharia Mecnica e Mecatrnica, CEP 70910-900, Braslia,
[email protected]
Alberto Jos AlvaresUniversidade de Braslia, Departamento de
Engenharia Mecnica e Mecatrnica, CEP 70910-900, Braslia,
[email protected]
Abstract - In assembly lines, the production flow depends upon
the total time ("t") assigned to each workstation, meaning that
"t"determines line productivity. The line balancing problem is to
arrange the individual processing and assembly tasks at the
workstations so that "t" is approximately the same in each
workstation (cycle time). Such balancing could be accomplished
manually; however, the use of computer tools allows a more
complete enumeration of possible solutions to a line balancing
problem
than is practical with a manual solution method. The COMSOAL
(Computer Method of Sequencing Operation for Assembly Lines)
algorithm procedure is one such tool that iterates through a
sequence of alternative solutions and chooses the more suitable
one.
This paper presents an assembly line balancing system based on
the COMSOAL algorithm. The system was developed in BorlandC++
Builder 5.0, chosen for being a middle level, easily programmable
language, and allowing the development of highly user-
interactive programs. It provided results consistent with the
method's proposed goals, in addition to being user friendly.
Keywords: Line Balancing, COMSOAL, Borland C++ Builder
5.0,Production, assembly.
