FEUP - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto ...asousa/sind/acetat/CIM+CAD_Eng...9 Armando Jorge Sousa Equipa e trabalho em equipa Equipa: • Um pequeno grupo de pessoas

1 Armando Jorge Sousa

Sistemas Industriais - LEICSistemas Industriais - LEIC

CIMCIM

Armando Jorge Sousa – Versão 3, 12 Dez 2005Armando Jorge Sousa – Versão 3, 12 Dez 2005


Definição CIM e Terminologia

• CIM – Computer Integrated Manufacturing:Fabrico integrado por computador utilizando comunicações e novas filosofias empresariais para melhorar o desempenho

• CAD – Computer Aided Design• CAP – Computer Aided Planning• CAQ – Computer Aided Quality• CAM – Computer Aided Manufacturing

• DFM – Design For Manufacturing• DFE – Design for the Environment

• TQM – Total Quality Control


Automação

• Produção mão de obra intensiva...• Fabrico de um determinado produto...

• Tipos de Automação Industrial:• Fixa – linha de produção rápida• Flexível – células flexíveis, menor cadência de produção

• Transporte de semi-produzidos• Armazenamento Automático – AS/RS, AGV

• Qualidade: • tão cedo quanto possível, “5/6 sigma”, caracterizar desvios,...


Produto

• 70s – ênfase no custo• 80s – ênfase na qualidade• Hoje – Custo, Qualidade, Customização, Resposta ao Mercado• Enorme concorrência• Estratégias de mercado, tecnologias, know how, ...

• Satisfação total do cliente!!!

• Produtos especiais:• Medicamentos, Software, Arte,...


Sistema Empresa e Cliente


Sistema Produtivo

• Manufaturing – perspectiva de sistema produtivo:Actividades interrelacionadas desde desenho até planeamento da produção, produção propriamente dita, qualidade, gestão, marketing, processos de negócio, etc.

• Perspectiva da empresa – company policyos problemas dos outros departamentos são também meus


Projecto Sequencial



Equipa e trabalho em equipa

Equipa: • Um pequeno grupo de pessoas com conhecimentos complementares, com

um propósito comum (objectivos), métricas de desempenho e abordagens adequadas resultando em trabalho mutuamente responsabilizavel

• A small number of people with complementary skills who are committed to a common purpose, set of performance goals, and approach for which they hold themselves mutually accountable.

[Katzenbach, J. and D. Smith, The Wisdom of Teams: Creating the High Performance Organization, Harvard Business School Press, Boston, 1993]


“Carisma” de Equipa

• Criatividade• Conhecimentos• Liderança• Organização• Recursos• Resolução de conflitos

Obs:Projecto deSoftware

(ou Sw+Hw)é muito, muitoespecífico...

“Peopleware!”


Team Psicology

Definition

A reliable person concerned about the practical aspects of the design process.

A confident person in charge of the schedule and goals of the team.

A dynamic person forcing a design team to work faster.

A creative person predominately generating solutions.

An extroverted person searching for information and communicating with others outside the team.

A perceptive person perceiving and combining the ideas and statements of others.

A conscientious person eliminating the last flaws of the design.

A dedicated person with extensive knowledge in a specialized field.

A strategically thinking person concerned about alternative solutions.

Team Role

Organizer

Motivator

Pusher

Solver

Gatherer

Listener

Completer

Specialist

Evaluator


Definição de Engª Concorrente

• Uma abordagem de sistema que realça a resposta às expectativas do cliente.

• Inclui valores de trabalho em equipa e estimula trabalho paralelo e a análise de todas as fases da vida de um produto ainda numa fase precoce do projecto.

• O projecto paralelo é interrompido para reuniões de sincronização e estudo de hipóteses para gerar consensos


Steps for Change

1.Establish a Sense of Urgency● Examine market and competitive realities.● Identity and discuss crises, potential crises and major opportunities.

2.Form a Powerful Guiding Coalition● Assemble a group with enough power to lead the change effort.● Encourage the group to work together as a team.

3.Create a Vision● Create a vision to help direct the change effort.● Develop strategies for achieving that vision.

4.Communicate the Vision● Use every vehicle possible to communicate the new vision & strategies.● Teach new behaviors by example of the coalition.

5.Empower Others to Act on the Vision● Get rid of obstacles to change● Change systems or structures that undermine the vision.● Encourage risk taking and non-traditional ideas, activities and actions.


Steps for Change

6.Plan for and Create Short-term Wins6.Plan for visible performance improvements.7.Create those improvements.8.Recognize and reward employees involved in improvements.

7.Consolidate Improvements and Produce Still More Change6.Use increased credibility to change systems, structures, and policies that

don't fit the vision. 7.Hire, promote and develop employees who can implement the vision.8.Reinvigorate the process with new projects, themes and change agents.

8.Institutionalize New Approaches6.Articulate the connections between the new behaviors and success.7.Develop the means to ensure leadership development and success.

Figure 2.3 Steps for a successful organizational change [Kotter, J., "Leading Change: Why Transformation Efforts Fail," Harvard Business Review, March-April 1995, pp. 59-63.


Implementação de Metodologia de Projecto


Project Steps

• The project planning phase• Identify needs• Define process specifications• Plan development tasks

• The conceptual design phase• The manufacturing process model• The testing model• The packaging model

• The design phase• Define engineering specifications• Embodiment design• Vendor selection and approval• Modeling and prototyping• Facility requirements• Design review• Line simulation• Detail design & Design verification

• The production preparation phase• Procurement• Line installation• Equipment integration• Equipment acceptance• Debug• Documentation• Training• Pilot production• Production validation• Release to production

• Production and service phase• Production• Distribution• Customer support• Product retirement


Expenditure & Cost Assignment


Fases de Projecto


Engenharia Concorrente


21 Armando Jorge Sousa 22 Armando Jorge Sousa





Examplo: Produção de um cofre


Environment Concern


Environment Concern


Interaction Matrix


Concept Comparison



3 RRs

• RecycleA product or module that is to be recycled, ideally, should be made of a single

material. These modules should be easily separated from the rest of the product. Other means of recycling components that consist of multiple components do exist, and the team must explore these options if it is infeasible to make a single material module, which is the case more complex modules such as computer wiring boards. In these more complex components, the part is shredded, and the materials are sorted according to physical properties such as buoyancy, mass, or magnetic attraction.


3 RRs

• ReuseA product or module that is to be reused must be durable and easily removed from the

product without damage. Its removal must be economical; therefore, the CDT must consider its location within the product and its connections to other modules. These modules can be valuable to the company for re-use in other products or as repair units.

• RemanufactureA product or module that is considered a candidate for remanufacturing is usually those

with high cost and a long technology cycle compared to the wear out life. Xerox Corporation has made a commitment to the remanufacture of its copiers, thereby saving millions of dollars in raw material costs. Products or modules that are to be re-manufactured must be examined for ease of removal. Therefore, these components must be easily accessible and easily disconnected from adjoining modules. Products that are to be re-manufactured mustbe designed for ease of disassembly. These design techniques are beyond the scope of this book, but the suggested reading list includes materials that discuss design for disassembly in detail.


Comparação dos Conceitos de Projecto


Observações adicionais

• Normativo a seguir:• Marcação CE• Segurança (directiva máquina)• Segurança Eléctrica• Eficiência energética• Compatibilidade ElectroMagnética – EMC• Ambiental - produto e produção (...)• Controlo de Qualidade• ...


Observações adicionais

• Time To Market !!!• Prototipagem Rápida

• Interface com utilizador• Design / Moda• Relocalização da produção / Custos / Legislação Laboral /

Questões Ambientais / Qualificações trabalhadores / Incentivos• Assistência ao produto (pós venda) e da linha produtiva• Certificação Processos (produção e administração)• Know How existente e sistema produtivo existente• Posição de mercado, imagem de marca, marketing...

• Concorrência e Globalização...


Curva “Banheira” da avaria produto

• Taxa de avaria de uma população de produtos• “Infant” mortality rate – Falhas Iniciais• Vida Útil – taxa de avarias baixa e quase constante• “Stress” supera a resistência do produto

Nada que ver com o software!!!

Taxa

de

Ava

rias

(Fai

lure

Rat

e)

Tempo

Falhas Iniciais

Vida Útil

Wear-Out


Ciclo de Produto

A – R&D, investimento para produçãoB – Inicio das vendasC – Ponto ideal para lançar sucessor do produto em causaD – Início do declínioE – Esquecimento

E

D

C

BA


CADCAD


Necessidade de Documentação

• Custos ficam definidos cedo no projecto • Projecto deve ser Multi-Disciplinar

• Necessidade de Engª Concorrente• CAD – Ajuda e documenta projecto• CAM – Fabrico Automático• CAE – Simulação integrado projecto / fabrico

• Ex: corte Laser, jacto de água, Serra, Remoção de Apara (torno e fresa), Injecção, etc

• DFM – reprojecto para descer custo fabrico / manutenção• CNC / DNC – máquinas de fabrico comandado por computador

(comando numérico)• G-Code – Standard para definir percursos de sistemas de

fabrico (obs: chasso a maquinar + 0 peça + 0 máquina)


Projecto CAD/CAM/CAE

Concepção Desenho Desenvol-vimento

DetalharMontagem

Fabrico

CAM

Documentação

Validação

Análise

Ideias + Conceitos

Layout + Requisitos

Detalhar componentesProjecto

Top Down ConstruçãoBottom Up

FerramentasNecessárias

CAE

DocumentaçãoDesenhos de Engª

CAD


Arquitectura CAD


Tipos de CADs ao longo da história


Brocagem


Torno (Lathe) e Fresa (Mill)


Torno (Lathe) e Fresa (Mill)


Remoção de apara – velocidades, lateral vs. topo


Remoção de apara


Algumas operações de tornemento


Exemplo de Peça (CAD)

• Vistas de Topo (planta) e Alçados Laterais• Linhas invisíveis interrompidas• Perspectiva Isométrica (pt de fuga)• Cotagem e tolerâncias


Render, Shading


Boundary Representation (modelação por faces)


Modelação por sólidos


Sólidos Elementares (wireframe)


Comparação de técnicas de modelação para CAD


Roda Robot 5dpo Omni Direccional


Foto Robos 5dpo


CAD que deu origem ao robot


Foto + CAD


CAMCAM


Caminho e espessura da ferramenta

• Os G-Codes definem o caminho do centro da ferramenta...

• Compensação do desgaste da ferramenta

• Forma como a ferramenta entra na peça a maquinar

• Ferramenta redonda pode gerar imperfeições...


Zero Máquina e Zero Peça


G-Code [RS-274D, 1980]

G0 rapid positioning G1 linear interpolation G2 circular/helical interpolation (clockwise) G3 circular/helical interpolation (c-clockwise) G4 dwell

G10 coordinate system origin setting G17 xy plane selection G18 xz plane selection G19 yz plane selection

G20 inch system selection G21 millimeter system selection G40 cancel cutter diameter compensation G41 start cutter diameter compensation left G42 start cutter diameter compensation right G43 tool length offset (plus) G49 cancel tool length offset

G53 motion in machine coordinate system

G54 use preset work coordinate system 1 G55 use preset work coordinate system 2 G56 use preset work coordinate system 3 G57 use preset work coordinate system 4G58 use preset work coordinate system 5 G59 use preset work coordinate system 6 G59.1 use preset work coordinate system 7 G59.2 use preset work coordinate system 8 G59.3 use preset work coordinate system 9


G-Code

G80 cancel motion mode (includes canned) G81 drilling canned cycle G82 drilling with dwell canned cycle G83 chip-breaking drilling canned cycle G84 right hand tapping canned cycle G85 boring, no dwell, feed out canned cycle G86 boring, spindle stop, rapid out canned G87 back boring canned cycle G88 boring, spindle stop, manual out canned G89 boring, dwell, feed out canned cycle

G90 absolute distance mode G91 incremental distance mode G92 offset coordinate systems G92.2 cancel offset coordinate systems G93 inverse time feed mode G94 feed per minute mode G98 initial level return in canned cycles


G-code exemplo

• N100 G0 Z15 – N_Linha opciona; mover vel máx até Z livre...

• G0 X2.0 Y1.5 – movimento rápidoG0 Z0 F6.0 – entra no material a Feed Rate = 6 *

• G1 X0.0 Y1.0 F20.0 – recta até (0,1)G2 X1.0 Y0.0 I0.0 J-1.0 – arco no sentido ponteiros do relógio desde (0,1) – actual – até (1,0), arco centrado em (0,0)

* coordenadas e unidades definíveis


Referências

• Systems Approach to Computer Integrated Design and Manufacturing – Nanua Snigh – John Wiley & Sons – 1996 ISBN: 0-471-58517-3

• Implementing Concurrent Engineering in Small Companies – Susan Carlson Skalak – Marcel Dekker, 2002 – EBook FEUP (ebrary) – ISBN: 0-8247-0762-1

• http://www.cncsimulator.com/ - Simulador G-Code• http://www.cadmai.com/ - CAD paramétrico livre• http://free-cad.sourceforge.net/ - CA(x) livre


[email protected]

Armando Jorge Sousa – FEUP – 2005

http://www.cncsimulator.com/

http://www.cadmai.com/

http://free-cad.sourceforge.net/

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