Prof. MSc. Marcos A. B. Camilo Jr. – Eng. 1º sem 2009

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Curso: Engenharia de Produção Mecânica Disciplina: Sistemas Produtivos Mecânicos

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Sistemas Produtivos Mecânicos 1 – INTRODUÇÃO. Atualmente existem muitos estudos concluídos sobre os diversos sistemas produtivos. Cada empresa possui suas particularidades devido a cada tipo de produto que produzem, daí a necessidade de todas buscarem processos mais econômicos e preferencialmente com base técnica. 2 – HISTÓRICO. Os Sistemas Produtivos começaram a ser classificados após a Revolução Industrial dos séculos XVIII e XIX, a partir do século XX. A Revolução marcou o início da produção industrial moderna, a utilização intensiva de máquinas, a criação de fábricas e as transformações nas áreas urbanas e rurais das cidades. A Inglaterra foi o berço dessa Revolução e transformou-se naquela época na grande potência econômica do século XIX, deixando a todo o mundo que o poder econômico e conseqüentemente político estava ligado a capacidade de produção de produtos manufaturados que eram trocados por alimentos, minerais (carvão, minério de ferro etc) e matérias-primas onde essa troca era extremamente vantajosa. Nos Estados Unidos as técnicas de Administração que engloba os Sistemas Produtivos nasceram, se desenvolveram e tornaram mais populares durante o século XX. A chamada produção em massa, que foi e continua sendo a marca registrada dos Estados Unidos, pode ser encontrada a partir de 1913, quando a produção de automóveis em linha de montagem foi iniciada pela Ford. No Brasil devido as restrições para protecionismo de Portugal, só a partir de 1808 o desenvolvimento industrial brasileiro começou muito devagar quando foi colocada taxas de importação para alguns produtos industrializados, conseqüentemente nem se falava em Sistemas Produtivos na manufatura. Só após a Primeira Guerra Mundial (1914 a 1918) vamos constatar que os períodos de crise foram favoráveis ao nosso crescimento industrial. 3 – CLASSIFICAÇÕES DOS SISTEMAS PRODUTIVOS. 3.1 – Modelo esquemático de sistema de produção: Independente da classificação e ou tipo de sistema produtivo, o modelo esquemático sempre é o mesmo, é necessário ter as entradas para se dar o processamento e obter as saídas, conforme Figura 1:

Figura 1 – Modelo esquemático de sistema de produção.

3.2 - Tipos de Sistemas Produtivos em Manufatura. São os sistemas produtivos aplicados a manufatura. Cada tipo de processo implica uma forma diferente de organizar as atividades das operações com diferentes características de volume e variedade. O esquema da Figura 2 resume a descrição acima.

Figura 2 – Esquema dos tipos de processos em operações de manufatura.

ENTRADAS (Inputs) (matérias-primas, informações, instalações)

PPrroocceessssoo ddee

TTrraannssffoorrmmaaççããoo..

SAÍDAS (Outputs) Produtos acabados (Bens) ou serviços finalizados (Serviços)

3.2.1 – Sistema de Processos Contínuos: Os equipamentos executam as mesmas operações de maneira contínua e o material se move com pequenas interrupções entre eles até chegar a produto acabado. Os sistemas produtivos ou processos contínuos situam-se um passo além dos processos de produção em massa, pelo fato de operarem em volumes ainda maiores e em geral terem variedade ainda mais baixa. Normalmente, operam por períodos de tempo muito mais longos. As vezes, são inseparáveis, e produzidos em um fluxo ininterrupto. Processos contínuos muitas vezes estão associados a tecnologias relativamente inflexíveis, de capital intensivo com fluxo altamente previsível. Os sistemas produtivos contínuos são conhecidos também como sistemas produtivos em fluxo em linha. As diversas etapas do processamento devem ser balanceadas para que as mais lentas não retardem a velocidade do processo. As vezes, os sistemas de fluxo em linha se subdivide em dois grupos:

a) de produção em massa, para linhas de montagem de produtos os mais variados possível, ou seja, em uma mesma linha de montagem é possível fabricar mais de um modelo de produto, porém um um lote de um tipo por vez;

b) de produção contínua propriamente dita, ou seja, linhas que não sofrem interrupções para trocar de produto.

Exemplos: refinarias petroquímicas, instalações de eletricidade, siderúrgicas e algumas fábricas de papéis. 3.2.2 - Sistema de Processos em Massa: O sistema de processo de fabricação em massa é um tipo de processo de manufatura que é caracterizado pela fabricação em larga escala de poucos tipos de produtos com grau de diferenciação relativamente pequeno: automóveis, eletrodomésticos etc. A produção em massa pode ser chamada de pura, quando existe uma linha ou um conjunto de equipamentos exclusivos para um produto final. Os processos de fabricação em massa são os que produzem bens em alto volume e variedade relativamente estreita, isto é, em termos dos aspectos fundamentais do projeto do produto. Uma fábrica de automóveis, por exemplo, poderia produzir diversos milhares de variantes de carros de todas as opções de tamanho do motor, cor, equipamentos extras etc. forem levadas em consideração. É entretanto, essencialmente uma operação em massa porque as diferentes variantes de seu próprio produto não afetam o processo básico de produção. As atividades na fábrica de automóveis, como todas as operações em massa, são essencialmente repetitivas e amplamente previsíveis. Exemplos: fábrica de automóveis, a maior parte dos fabricantes de bens duráveis, como aparelhos de televisão, a maior parte dos processos de alimentos, como o fabricante de pizza congelada, uma fábrica de engarrafamento de cerveja e uma de produção de CDs. OBS: Alguns especialistas incluem esta classificação dentro do sistema de processo contínuo, porém a maioria deles caracterizam como uma classificação diferenciada.

3.2.3 - Sistema de Processos em Lotes ou Bateladas : Este tipo de sistema produtivo, a produção dos produtos, é feito em lotes. Quando finaliza a produção de um lote de produtos, outros tomam o seu lugar nas mesmas máquinas. O produto produzido inicialmente, só voltará a ser feito após algum tempo, caracterizando-se assim uma produção intermitente de cada um dos produtos. Os processos em lotes podem freqüentemente parecer-se com os de jobbing, mas os processos em lotes não têm a mesma variedade dos de jobbing. Como o nome indica, cada vez que um processo em lotes produz um tipo de produto, é produzido mais que um volume (peça). Dessa forma, cada parte da operação tem períodos em que está repetindo, pelo menos enquanto o lote ou a batelada está sendo processado. O tamanho do lote poderia ser apenas de dois ou três volumes; nesse caso, o processo em lotes diferiria pouco do jobbing, especialmente se cada lote for um tipo de produto totalmente novo. Inversamente, se os lotes forem grandes, e especialmente se os produtos forem familiares a operação, os processos em lotes podem ser relativamente repetitivos. Por esse motivo, o processo em lotes pode ser baseado em uma gama mais ampla de níveis de volume e variedade do que outros tipos de processos. Exemplos: fabricação de máquinas-ferramenta, a produção de alguns alimentos congelados especiais, a fabricação da maior parte das peças utilizados no sistema de processos em massa e a maior parte das roupas. 3.2.4 – Sistema de Processos de Jobbing: Os processos de jobbing lidam com alta variedade de produtos e baixos volumes. Enquanto em processos de projeto cada produto tem recursos dedicados mais ou menos exclusivamente a ele, em processos de jobbing cada produto deve compartilhar os recursos de operação com diversos outros. Os recursos de produção processam uma série de produtos, mas, embora todos os produtos exijam mesmo tipo de atenção, diferirão entre si pelas necessidades exatas. Geralmente os processos de jobbing, necessitam de técnicos especializados para cada operação a ser feita. Exemplos: Operações em máquinas de eletroerosão que na mesma máquina são produzidos vários modelos de peças mas cada modelo com pouquíssimas quantidades; produtos promocionais em geral como camisetas, chaveiros que utilizam as mesmas máquinas para outros modelos. 3.2.5 – Sistema de Processos por Projeto: Este sistema aplica-se ao atendimento de uma necessidade específica dos clientes, o produto concebido em estreita ligação com o cliente tem uma data determinada para ser concluído, que na maioria dos casos o período para a execução do projeto é relativamente longo. Uma vez concluído, o sistema de produção se volta para um novo projeto. O baixo volume e a alta variedade dos produtos, são características do processo de projeto. As atividades envolvidas na execução do produto podem ser mal definidas e incertas, as vezes modificando-se durante o próprio processo de produção.

Muitas vezes cada projeto é um produto único, não havendo fluxo do produto e tem geralmente como característica a dificuldade de gerir no planejamento e controle. Exemplos: Produção de navios, estruturas para instalações de novas fábricas, a produção de filmes, construção do canal do Panamá. 3.2.6 – Sistema de Processos Mistos: É geralmente a mistura de dois ou mais sistemas de processos, onde a fabricação de componentes é feita de maneira intermitente nas secções de fabricação e a montagem do produto final é feita de maneira contínua na linha de montagem, ou seja, trata-se da existência na mesma unidade produtiva de dois ou mais dos sistemas produtivos referidos. Normalmente associados a uma implantação celular. As células de produção são sistemas que agrupam e organizam os recursos de produção necessários ao processamento de todas as operações de uma família de produtos. Exemplos: motores de combustão interna, onde a montagem final é um processo contínuo, a fundição dos blocos do motor que é por processo de lotes ou bateladas que são produzidos vários blocos e posteriormente seguem para outras operações. 3.3 - Tipos de Sistemas Produtivos em Operações de Serviços. Do mesmo modo que existe os tipos de processos em operações de manufatura, também existem os tipos de processos em operações de serviços, que implica uma forma diferente de organização da operação para atender as características diferentes de volume x variedade. A Figura 3 mostra um modelo esquemático de volume e variedade para os tipos de sistemas produtivos de serviços.

Figura 3 – Esquema dos tipos de processos em operações de serviços.

3.3.1 – Serviços Profissionais: Os serviços profissionais são definidos como organizações de alto contato com o cliente. Esses serviços proporcionam altos níveis de customização, e o processo do serviço é altamente adaptável para atender as necessidades individuais de cada cliente. O tempo gasto com pessoal de linha de frente no atendimento aos clientes é alto. Serviços profissionais tendem a ser baseados em pessoas, em vez de equipamentos, com ênfase no processo (como o serviço é prestado) em vez de no produto (o que é fornecido). Os serviços profissionais são executados por profissionais como consultores, advogados, contadores, arquitetos, técnicos de informática etc. Exemplos de serviços profissionais: empresas de limpeza, empresas de coletas de lixo e empresas de manutenção em computadores. 3.3.2 – Serviços de Massa: Este sistema produtivo de serviços não tem muito tempo de contato com os clientes, além da pouca customização. Esses serviços em geral são na maioria das vezes baseados em equipamentos e orientado para o produto e com pouco pessoal de linha de frente julgando no momento. Os serviços já são padronizados pela empresa prestadora, ou seja, não pode customizá-los especificamente para um cliente. Exemplos: redes nacionais de estradas de ferro (pode-se utilizar a ferrovia para tranportar algo até um determinado ponto possível, a partir daí o cliente fica responsável até o destino final), aeroportos, serviços de telecomunicações e emissoras de televisão (impossível solicitar um outro programa alem dos disponíveis). 3.3.3 – Loja de serviços: O sistema de loja de serviços é proporcionado por combinações de serviços profissionais (pessoal) e de massa (locais disponíveis para a aquisição do produto). Exemplos: bancos, lojas de rede, agencias de turismo etc. 4 – ARRANJOS FÍSICOS. Os arranjos físicos são estudos realizados para efetuar as instalações de um sistema produtivo. Primeiramente é necessário ter o tipo de processo definido para posteriormente gerar o arranjo físico. Os principais objetivos dos arranjos físicos são: - Minimizar espaços ociosos; - Minimizar transportes internos; - Minimizar retornos e cruzamentos de fluxos; - Minimizar interrupções dos fluxos de materiais; - Minimizar estoque intermediário;

- Facilitar mudanças; - Criar boas condições ambientais e de segurança; - Promover a satisfação de necessidades sociais. Basicamente o arranjo físico se preocupa com o posicionamento físicos dos recursos de transformação, ou seja, o arranjo físico é decidir onde serão posicionadas as máquinas e o pessoal de produção que irão operar as mesmas. Planejar o arranjo físico de uma certa instalação significa tomar decisões de como serão dispostos cada operação do processo e que essa mudança de arranjo por também ser cara, muitos gerentes de produção podem oferecer resistência para apoiar a execução das alterações. Existem algumas razões práticas que tornam importantes as decisões sobre arranjo físico:

a) As alterações no arranjo físico é freqüentemente uma atividade difícil e de longa duração devidos as dimensões físicas das instalações;

b) Elas afetam a capacidade da instalação e a produtividade das operações: uma mudança adequada no arranjo físico pode muitas vezes aumentar a produção dentro da instalação, usando os mesmos recursos que antes, exatamente pela racionalização no fluxo de pessoas e ou materiais;

c) Mudanças no arranjo físico podem implicar no gasto de uma quantia alta de dinheiro dependendo do que tiver que ser alterado;

d) As mudanças podem representar elevados custos e ou dificuldades técnicas para futuras necessidades de reverter a instalação e ainda podem causar interrupções indesejáveis no processo caso não seja bem planejada ou não se cumpra com o que foi planejado para a alteração, podendo também ocorrer em fluxos mais longos do que antes, estoque intermediário de materiais e tempo de espera maior para iniciar a operação seguinte.

O conceito do tipo de processo é, muitas vezes, confundido com o arranjo físico. Os tipos de processos são abordagens gerais para a organização das atividades e processos de produção de acordo com o produto a ser vendido. O arranjo físico é um conceito mais restrito, pois é planejado de acordo com o tipo de processo. Para realizar uma mudança no arranjo físico das instalações é necessário verificar qual dos casos abaixo se adequa melhor com o que existe disponível na empresa: arranjo

físico posicional, arranjo físico por processo, arranjo físico celular ou arranjo físico por

produto. 4.1 – Arranjo Físico Posicional: O arranjo físico posicional é também conhecido como arranjo físico de posição física se deve a imobilidade devido o tamanho ou peso. Em vez de materiais, informações ou clientes fluírem por uma operação, quem sofre o processamento fica estacionário, enquanto o equipamento, maquinário, instalações e pessoas movem-se ao redor do processo estacionário. A razão para isso pode ser que ou o produto ou o sujeito do serviço seja muito grande para ser movido de forma conveniente, ou podem ser (ou estar em um estado) muito delicados para serem movidos.

Exemplos: Construção de uma rodovia -o produto é muito grande para ser movido, Cirurgia do coração - pacientes estão em um estado muito delicado para serem movidos, construção de navio - produto muito grande para se construir fora de um estaleiro (Figura 4), Alto forno para obtenção de aço (Figura 5).

Figura 4 – Estaleiro (para construir navio).

Figura 5 – Alto forno da CSN – cerca de 100 metros de altura.

Na Figura 6 tem-se um modelo esquemático do arranjo posicional:

Figura 6 – Modelo esquemático de arranjo físico posicional. 4.2 – Arranjo Físico por Processo: O arranjo físico por processo, característico de muitas indústrias e provavelmente da maioria das atividades de prestação de serviços, os centros de trabalho são agrupados de acordo com a função que desempenham. Na indústria, esse tipo de arranjo físico indica que as máquinas de uma mesma função são agrupadas em departamentos e o produto é que vai até a máquina da operação a ser executada. Cada departamento possui agrupado máquinas de mesma função e estas máquinas são utilizadas a vários produtos diferentes que necessitam daquela operação que as máquinas daquele departamento executa, por exemplo, Usinagem. O motivo de manter agrupados as máquinas em um departamento pode ser que seja mais conveniente para a empresa e para que tenha mais flexibilidade para alterações no projeto do produto e ou processo. Abaixo, temos algumas das principais vantagens e desvantagens do arranjo físico por processos:

a) Vantagens: a.1) flexibilidade do sistema em adaptar-se a produtos (ou serviços) variados; a.2) os equipamentos são mais baratos que no arranjo físico por produto; a.3) maior facilidade de detectar falhas localizadas, e não somente no final quando o produto estiver finalizado; a.4) o arranjo físico por processo permite com maior facilidade a implantação de incentivos individuais para o operador. b) Desvantagens: b.1) os estoques de material em processo (estoques intermediários) tendem a ser elevados e bloquear a eficiência do sistema;

b.2) a programação e o controle da produção tornam-se complexos, ao terem que trabalhar com variados produtos e suas exigências operacionais particulares; b.3) o manuseio de materiais tende a ser ineficiente; b.4) a contrapartida da flexibilidade é a obtenção de volumes relativamente modestos de produção, a custos unitários maiores que no caso do arranjo físico por produto.

Na Figura 6 ilustra-se o arranjo por processos, ou seja, pode-se observar que os tipos de processos são agrupados e na Figura 7 tem-se um exemplo de modelo esquemático do arranjo por processo:

Figura 6 – Ilustração de arranjo por processo.

Figura 7 – Exemplo de modelo esquemático de arranjo por processos.

4.3 – Arranjo Físico Celular: No arranjo físico celular, os recursos a serem transformados são selecionados ou já são recebidos separadamente para movimentar-se em apenas em uma parte específica da linha de fabricação. Após os recursos serem processados em uma célula eles podem prosseguir a fabricação em outras células. As máquinas são agrupadas em células e funcionam de uma forma bastante semelhante a uma ilha de layout por processo (job shop). O fluxo de materiais e peças tende a ser mais similar a um layout por produto do que a uma job shop (por isso é considerado uma combinação destes dois tipos de arranjo físico). No arranjo físico celular tem-se algumas características: - utiliza-se o conceito de família de produtos; - baixos estoques intermediários; - maior facilidade para implementar o fluxo de uma peça; - menor movimentação de materiais. Exemplos de arranjo celular:

a) Algumas empresas manufatureiras de componentes de computador – a manufatura e a montagem de alguns tipos de peças para computadores podem necessitar de alguma área dedicada à produção de peças para clientes em particular que tenham requisitos especiais como, por exemplo, níveis mais altos de qualidade. b) Área para produtos específicos em supermercados – alguns clientes usam o supermercado apenas para comprar lanches, salgadinhos, refrigerantes, iogurte etc. par consumo, por exemplo, em seu horário de almoço; estes, em geral, são localizados juntos, de forma que o cliente que está apenas comprando seu almoço não necessite procura-los pelo supermercado todo. c) Maternidade em um hospital – clientes que necessitam de atendimento em maternidade formam um grupo bem definido que pode ser tratado em conjunto; eles têm probabilidade pequena de necessitar de cuidados de outras partes do hospital ao mesmo tempo em que requerem cuidados específicos de maternidade.

Como exemplo ilustrativo, na Figura 8 ilustra-se o arranjo físico celular, e na Figura 9 tem-se um exemplo de modelo esquemático do arranjo físico celular:

Figura 8 – Ilustração de exemplo de arranjo físico celular.

Figura 9 - Exemplo de modelo esquemático do arranjo físico celular.

4.4 – Arranjo Físico por Produto:

O arranjo físico por produto envolve localizar os recursos produtivos transformadores inteiramente segundo a melhor conveniência do recurso que está sendo transformado. Cada produto, elemento de informação ou cliente segue um roteiro

predefinido no qual a seqüência de atividades requerida coincide com a seqüência na qual os processos foram arranjados fisicamente. Esse é o motivo pelo qual, _às vezes, esse tipo de arranjo físico é chamado de arranjo fixo em “fluxo” ou em “linha”. O fluxo de produtos, informações ou clientes é muito claro e previsível no arranjo físico por produto, o que faz dele um arranjo relativamente fácil de controlar. De fato, em algumas operações de processamento de clientes, um arranjo físico por produto é adotado ao menos em parte para ajudar a controlar o fluxo de clientes ao longo da operação. Predominantemente, entretanto, é a uniformidade dos requisitos que leva a operação a escolher um arranjo físico por produto. Exemplos de arranho físico por produto incluem:

a) Montagem de automóveis – quase todas as variantes do mesmo modelo requerem a mesma seqüência de processos;

b) Programa de vacinação em massa – todos os clientes requerem a mesma seqüência de atividades burocráticas (preenchimento das cadernetas de vacinação) médicas e de aconselhamento (possível resguardo necessário, por exemplo);

c) Restaurantes self-service – geralmente, a seqüência de serviços requeridos pelo cliente (entrada, prato principal, sobremesa, bebidas_ é comum para todos os clientes, mas o arranjo físico auxilia também a manter controle sobre o fluxo de clientes;

d) Fábrica de papel – O fluxo de materiais ao longo da operação é tanto evidente como regular. Não há as complexidades que caracterizam os arranjos físicos por processo e, com menor intensidade, os arranjos físicos celulares e, apesar de diferentes tipos de papel serem feitos nessa operação, todos requerem a mesma seqüência de trabalho, ilustração de uma seqüência de processos na manufatura de papel é apresentado na Figura 10.

Figura 10 – Seqüência de processos na manufatura de papel.

Nas ilustrações abaixo, temos na Figura 11 um exemplo de arranjo físico por produto, e na Figura 12 tem-se um exemplo de modelo esquemático do arranjo por produto:

Figura 11 – Exemplo de arranjo físico por produto.

Figura 11 – Exemplo de modelo esquemático do arranjo por produto. 5 – INOVAÇÃO TÉCNOLÓGICA DE PROCESSO EM MANUFATURA. Em todos os processos produtivos na manufatura existe alguma tecnologia aplicada, seja no processo de manufatura em si, no controle da manufatura, no conhecimento técnico dos profissionais ou nas máquinas utilizadas na manufatura. As empresas na atualidade estão constantemente inovando suas tecnologias de fabricação sempre visando o aumento da quantidade de produção, diminuição nos custos do processo e garantia de qualidade ao longo do mesmo. Seja qual for a motivação, todos os gerentes de produção precisam entender o que as tecnologias emergentes podem fazer, que vantagens podem ser dadas e que limitações ela pode impor a operação produtiva. 5.1 – Definição da Tecnologia de Processo: As tecnologias de processos são máquinas, equipamentos e dispositivos que ajudam a produção a transformar materiais, informações e consumidores de forma a agregar valor e

atingir os objetivos estratégicos da produção. Todos os processos produtivos utilizam tecnologia, desde os mias simples até os mais avançados. Ordenhadeiras mecânicas, por exemplo, retiram o leite das vacas e as alimentam simultaneamente, enquanto o leite ordenhado segue para os próximos processos de tratamento até o envasamento. Máquinas de tomografia computadorizada oferecem serviço que não pode ser executado por pessoas, ao usar forças magnéticas para criar fotografia do tecido mole interno do corpo. Nos processos produtivos de manufatura, as tecnologias de processo são máquinas-ferramentas, normalmente computadorizadas, que dão forma ao metal, montam componentes eletrônicos em placas de circuito e montam todos os outros componentes de uma televisão e outros eletroeletrônicos. Algumas tecnologias são periféricas para a criação real de bens e serviços, mas desempenham papel central, facilitando o processo. Por exemplo, sistemas de computador que planejam e controlam atividades, sistemas de contabilidade e sistemas de controle de estoque podem ser usados para ajudar os gerentes e operadores a controlar e melhorar os processo produtivos. 5.1.1 – Gerenciamento de Operações e Tecnologia de Processo: Os gerentes de produção estão continuamente envolvidos com o gerenciamento de tecnologias de processo. Para fazer isso efetivamente eles devem ser capazes de:

a) articular como a tecnologia pode melhorar a eficácia da operação; b) estar envolvidos na escolha da tecnologia em si; c) gerenciar a instalação e a adoção da tecnologia de modo que não interfira nas

atividades em curso na produção; d) integrar a tecnologia com o resto da produção; e) atualizar ou substituir a tecnologia quando necessário.

Os gerentes de produção não precisam ser experts em engenharia, computação, biologia, eletrônica, ou qualquer que seja a ciência principal da tecnologia, para estarem confortáveis ao avaliar alguma informação técnica, ser capazes de lidar com os experts na tecnologia e confiantes o bastante para fazerem questionamentos diversos. 5.2 – Tecnologia de Processamento de Materiais: Com a modernização dos recursos de processamento de materiais metálicos, plásticos, tecidos entre outros materiais, os processos produtivos obtiveram grandes ganhos econômicos e de qualidade. A seguir algumas das tecnologias responsáveis por ganhos de economia e de qualidade nos processos de manufatura: a) Máquinas-ferramentas de controle numérico computadorizados; b) Robôs; c) Veículos guiados automaticamente; d) Sistemas flexíveis de manufatura; e) Manufatura integrada por computador. 5.2.1 – Máquinas-ferramentas de Controle Numérico Computadorizados:

As máquinas de comando numérico, também conhecidas como CNC e como centros de usinagem, possuem capacidade para armazenarem grande quantidades de informações codificadas em um computador acoplado à máquina. O conjunto de instruções codificadas e os computadores ligados a máquina tomaram o lugar do operador, que anteriormente controlava-a manualmente. Essa substituição dá mais acurácia, precisão e repetibilidade ao processo. Pode também dar mais produtividade por meio da eliminação de erros do operador. As máquinas-ferramnetas de comando numérico mais recentes fazem pouco mais do que as convencionais que elas substituíram. As mais recentes tecnologias desenvolveram-se nos dois sentidos. Primeiro, elas aumentaram o grau de liberdade. Máquinas-ferramentas muito simples, como furadeiras, podem ter somente um grau de liberdade de movimento – para cima e para baixo (Figura 12). Outras, como um torno (Figura 13), que trabalha formas cilíndricas, tem dois – para dentro e para fora e ao longo da peças que está sendo conformada.

Figura 12 – Furadeira Figura 13 - Torno

Os centros automáticos (Figura 14) usualmente tem três ou mais eixos de movimentação, que permite conformar peças mais complexas na mesma máquina. O segundo desenvolvimento foi a habilidade de armazenar magazines com diferentes ferramentas de corte dentro da máquina. Quando o programa pede uma mudança de ferramenta, a ferramenta antiga é substituída no magazine e a nova é colocada em operação.

Figura 14 – Centro automático de usinagem.

A tecnologia aplicada nos centros automáticos ou centros de comando numérico contribuíram para economizar espaço fabril substituindo máquinas convencionais como furadeiras, tornos, plainas, madriladoras etc , numero de máquinas para operações separadas, porém abriu a necessidade de contratar profissionais qualificados para a programação e manutenção. 5.2.2 – Robôs: Um robô pode ser definido como um manipulador automático multifunção reprogramável, tendo diversos graus de liberdade, capazes de manusear materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especializados por meio de movimentos programados variáveis, para desempenho de uma variedade de tarefas. Sua unidade de controle usa um elemento de memória e algumas vezes pode usar sensores e dispositivos de adaptação, que levam em conta o ambiente e as circunstâncias. Essas máquinas de múltiplos propósitos são geralmente projetadas para executar funções repetitivas e podem ser adaptadas a outras funções sem alteração permanente do equipamento. As aplicações desses robôs são classificadas como:

a) Robôs de manuseio – a peça de trabalho é manuseada pelo robô, por exemplo, para carga e descarga de centro de trabalho;

b) Robôs de processo – a peça de trabalho é segurada pelo robô, por exemplo, operações de estampagem;

c) Robôs de montagem – os robôs são usados para montagem de peças, componentes e produtos completos;

d) Robôs de operações de solda – esses robôs são geralmente exclusivos para efetuar operações de diversos tipos de solda, por exemplo, soldagem de autopeças (Figura

15), soldagem por ponto (utilizada por exemplo na montagem de carrocerias automotivas e vagões de trens).

Figura 15 – Robô para soldagem de autopeças. 5.2.3 – Veículos Guiados Automaticamente: Para todas as atividades em processo de manufatura que agregam valor ao produto por meio de transferência física, existe usualmente uma que move ou armazena o material, apesar de serem freqüentemente inevitáveis, essas atividades não agregam nenhum valor ao material. Portanto é normal o hábito dos gerentes de produção que busquem de todas as formas automatizá-las. Os veículos guiados automaticamente são uma classe de tecnologia que faz isso (mover e armazenar). Eles são veículos pequenos e autônomos, que movem materiais de e para operações agregadas de valor. Eles são usualmente guiados por trilhas magnéticas no chão da fábrica e recebem instruções de um computador central. O uso desses equipamentos pode ajudar a promover entregas just in time de peças entre etapas no processo de produção. Exemplos: carros basculantes para montagem de motores e chassis, esteiras, réguas transfers (utilizados para operações de estampagem), (Figura 16).

Figura 16 – Régua transfer para operações de estampagem. 5.2.4 – Sistemas Flexíveis de Manufatura: Os sistemas flexíveis de manufatura (FMS – Flexible Manufacturing Systems) juntam tecnologias em sistema único. Um FMS pode ser definido como “uma configuração controlada por computador de estações de trabalho semi-independentes, conectadas por manuseio de materiais e carregamento de máquinas automatizadas”. Segue abaixo a definição das peças com componentes de um FMS:

a) centros de usinagem (CNC) que desempenham operações mecânicas; b) instalações de carga/descarga, freqüentemente robôs, que movem peças de e para as

estações de trabalho; c) instalações de transporte/manuseio de materiais, que movem peças entre estações de

trabalho; d) um sistema central de controle por computador, que controla e coordena as

atividades do sistema. Algumas vantagens dos FMS conforme pesquisas e relatos de algumas empresas que a adotou são:

a) redução do lead time e do tempo de atravessamento (porta a porta da fábrica) entre 60 e 70%;

b) economia de estoque (especialmente de materiais em processo) e fluxo de materiais mais uniforme ao longo da fábrica, com menos formação de filas de materiais esperando usinagem;

c) utilização aumentada (nas manufaturas por lotes, o nível de utilização de equipamento é relativamente baixo, uma vez que muito tempo é gasto na espera dos produtos colocados nas máquinas). A extensão dos melhoramentos esteve na faixa de 200 a 400%;

d) redução dos tempos de preparação (associado à melhora dos níveis de utilização). Melhoramentos relatados entre 50 e 90%;

e) número de máquinas ou operações reduzido (derivado da integração física das operações em menos e mais complexas máquinas);

f) qualidade aumentada (não inteiramente atribuída à aquela tecnologia), os melhoramentos estiveram entre 20 e 90%.

5.2.5 – Manufatura Integrada por Computador (Computer-integrated manufacturing – CIM): A integração das tecnologias de manufatura envolvidas num FMS pode ser estendida ainda mais. O FMS integra aquelas atividades que estão preocupadas diretamente com o processo de transformação, mas não necessariamente outras atividades, como projeto, programação e outras necessárias às peças que estão sendo fabricadas. Essas outras atividades, as quais também são baseadas em computador, podem ser integradas com as tecnologias de processamento de material. Essa integração mais ampla é conhecida como CIM, ela pode ser definida como o “monitoramento baseado em computador e controle de todos os aspectos do processo de manufatura, baseado num banco de dados comum e comunicando por meio de alguma forma de rede de computadores”, mas ainda hoje esse termo CIM é utilizado para indicar formas muito menos ambiciosas de manufatura integrada. A Figura 17 ilustra como as tecnologias de manufatura podem ser descritas, além de seus estados progressivamente mais integrados de tecnologias básicas: - O primeiro estágio é a integração entre áreas de atividade, para produzir essas tecnologias combinadas com CAD/CAM e FMS; - O segundo estágio é a integração das atividades CIM da organização com outras funções e, talvez fornecedores e consumidores, abordagens que foram chamadas de empreendimento integrado por computador (CIE – computer integrated enterprise).

Figura 17 – Integração crescente de tecnologias de manufatura. Segue abaixo a Figura 18 a qual demonstra resumidamente as tecnologias de processamento de materiais:

Que faz?Desempenha os mesmos tipos de corte de metal e operações da forma que realizava

antes, mas com controle por computador.

Máquina-ferramenta NC

Como faz?Instruções reprogramadas são lidas com base em disquete, fita ou fita por umcomputador que ativa o sistema de controle físico na máquina ferramenta

Que vantagens oferece?

Precisão, acurácia, uso otimizado das ferramentas que maximizavam sua vida útil eaumento da produtividade do trabalho.

Que restrições impõe?

Custo de capital maior que tecnologia manual. Requer funcionários capacitados para

reprogramar as instruções de controle do computador.Robô industrial

Que faz? Move e manipula produtos, peças e ferramentas.

Como faz?Opera por meio de um braço programado e controlado por computador que executaações conforme as tarefas desempanhadas.

Quais vantagens proporciona?

Pode ser usado em situações perigosa ou desconfortáveis para humanos, ou emtarefas extremamente repetitivas. Desempenha tarefas repetitivas a custo menor queos humanos e oferece maior precisão e capacidade de repetição.

Quais restrições

impõe?

Não pode executar funções que necessitem de resposta sensorial delicada ou

julgamento sofisticado.Veículos guiados automaticamente (AGV)

Que faz? Movem material entre operações.

Como faz?Veículos com energia independente guiados por trilhas magnéticas e controlados por

computador.Quais vantagens proporciona?

Movimento independente, flexibilidade de rota e flexibilidade de uso a longo prazo.

Quais restrições impõe?

Custo de capital consideravelmente maior que os sistemas alternativos (esterirastransportadoras) .

Sistema flexível de manufatura (FMS)

Que faz?Produz completamente uma gama de componentes (ocasionalmente produtossimples completos) sem intervenção humana significativa durante o processo.

Como faz?Integra tecnologias programáveis como máquinas-ferramentas, dispositivos de

manuseio de materiais e robos mediante controle centralizado por computador.

Quais vantagens proporciona?

Tempos de atravessamento mais rápidos, maio utilização do equipamento de capital,menor estoque em processo, maior consistência de qualidade, maio flexibilidade de

produto a longo prazo.Quais restrições impõe?

Custo de capital muito altos com retorno incerto, requer habilidades de programaçãoe pode ser vulnerável à quebra de material (o que pode fazer parar todo o sistema).

Manufatura integrada por computador (CIM)

Que faz? Coordena o processo de manufatura de uma peça, componente ou produto.

Como faz?

Conecta e integra a tecnologia de infomação que forma a fundação da tecnologia doprojeto (CAD), tecnologia de manufatura (FMC ou FMS), manuseio de materiais(AGVs ou Robos) e a gestão imediata dessas atividades (Programação, carregamentoe monitoramento).

Quais vantagens proporciona?

Tempo de atravessamento mais rápido, flexibilidade quando comparados com outrastecnologias hard e o potencial para uma produção não-supevisionada.

Quais restrições impõe?

Custo de capital extremamente altos, problemas técnicos de comunicação entre asdiferentes partes do sistema, além de alguma vulnerabilidade quanto a falhas equebras.

ESTE MATERIAL FOI ELABORADO BASEADO NAS SEGUINTES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: AMARAL, Fernando Gonçalves, Processos e Lay-outs Produtivos. Fascículo s/a. MIYAKE, Dario Ikuo, Arranjo Físico de Sistemas de Produção. Fascículo, USP, 2008. MOREIRA, Daniel Augusto, Administração da Produção. 2ª ed., CENGAGE, São Paulo 2008. NOGUEIRA, Antonio Adias, Administração de Operações Produtivas. Fascículo aula 10, UNIP, 2008. SLACK, Nigel, Administração da Produção. 2ª ed., Atlas, São Paulo 2008. ZACARELLI, Sérgio Baptista. Programação e Controle da Produção. 5. ed. São Paulo: Pioneira, 1979.