Introdução automação da produção

Automação da ProduçãoIntrodução

Prof. Antonio Souza JrAgosto de 2011

Automação da Produção

Os slides seguintes foram adaptados de Kirrmann/ABB

Aplicações críticas: Brake-by-wire, Steer-by-wireA eletrônica embarcada é cerca de ¼ do custo

Hoje: 50..100 ECU (electronic control units)


Mercedes CL600


Automóveis

Benefícos: Redução dos custos de operação, diagnósticos mais rápidos de problemas, Melhor gerenciamento do consumo de energia, controles automáticos, etc

DisplaysUnidade de controle

DU

TCU

DU

TCU

VCU

Radio Comunicação

Um trem moderno possui mais de 20 computadores interconectados

Freios SinalizaçãoControle de traçãoDiagnósticos Energia

VCU

TGV 3:30



Trens

Avionics: Flight management Flight control Flight recording Diagnostics “Fly-by-wire” Flight Simulators



Aviões


Ar condicionado ElevadoresIrrigação de jardins Segurança patrimonial Controle de consumos (H20/Energia/Gás) Controle de visitantes Sistema de alarme e combate à incêndio Eficiência energética


Prédios

Sistemas de Proteção Controles (remotos e locais) Tensão e frequência Garantia de fluxo de energia Medição de consumo Faturamento



Usinas e subestações



Usinas e subestações

Aeroporto de Oslo - Noruega12 milhões de passageiros Terminais, torre de controle, perímetro de segurança, área de tráfego, pátios e pistas 180.000 m2 de área construida 34 portões de embarque 3 estações de gerenciamento 1000 painéis sinóticos 8500 pontos de controle de ar condicionado Gerenciamento remoto através de TCP/IP Sistemas de alarmes de incêndio Sistemas de combate à incêndio Sistemas de comunicação Sistemas de iluminação Sistemas de controle de bagagem



Aeroportos

Monitoria e controle de incêndio

Monitoria e controle de invasões

Controle de energia e iluminação

Controle de ventilação

Monitoramento de poluição

Monitoramento visual (câmeras)

Prevenção de engarrafamentos...

(Túnel Letten - Zurique



Controle de tráfego

Controle de acesso

Segurança patrinomial

Segurança do trabalhador

Planejamento de Carga

Monitoramento visual (câmeras)

Euromax


Controle de trâfego

Janelas de atracação

Carga e descarga

Planejamento de pátio

Energia e Água


Portos

Gerenciamento de operações Bombas, válvulas, exaustores Monitoramento de vazões Controle de qualidade da água Controle de qualidade do esgoto Adição de produtos químicos Segurança das operações Segurança do trabalhador “Segurança da população”



Estações de tratamento de água e esgoto

Sistemas de comunicação de longa distância. Muitas vezes interligando países Sistemas de segurança contra vazamentos, explosões, incêndios Controle de fluxo dos fluidos ou gases Importância econômica “Gasoduto Bolívia – Brasil”



Gasodutos e oleodutos

Controle de Inventario Gerenciamento de receitas Embalagem Amostragem Rastreamento

Típica de processos por lotes / bateladas



Indústria farmacêutica

CAD/CAM/CIM Robôs, Transportadores Máquinas CNC Cabines automáticas de pintura Células Logistica.



Manufatura

Dependência extrema dos sistemas de controle e localização Conexões com a Cadeia de Suprimento Atendimento de pedidos CRM – Customer Relationship Management Faturamento EDE - Eletronic Data Exchange ASN Advanced Shipping Notice



Apparel Picking

Armazéns e CDs

Controle de motores (sincronização dos cilindros de impressão, tinta e água) Controle da lâmina de papel (paper web): tensão e velocidade) Interfaces homem-máquina Alto requerimento de disponibilidade Produção perecível (notícias).



Indústria de papel e gráficas

Transportee Distribuição

Requerimentos especiais: Proteção ambiental Ambiente explosivo Altas pressões Ambiente corrosivo Inacessibilidade


Exploraçãoe prospecção

Refino etrasnformação


Química e petroquímica

Tarefas: Controle de rotação dos fornos Controle de temperatura Controle de suprimento de combustível Controle de transportadores Monitoramento de poluição



Cimento



Automação no contexto da produção

Mudanças das plantas fabris Atendimento às mudanças de mercado Desenvolvimento de novas disciplinas

Pesquisa operacional Cibernética Informática




Declínio inicial da produtividade (Anos 80) Maior variedade de encomendas Maior diversidade de produtos Menores lead times Ciclos de vida menores




Mais automação com maior abrangência

Processos produtivo Controle de variáveis de processo Nível, pressão, temperatura,vazão, etc Sequência das etapas de processo Coleta, distribuição e guarda de informações de

processo




Mais automação com maior abrangência

Processos auxiliares Recebimento/aceitação de pedidos Planejamento de materiais Armazenagem Distribuição Manutenção RH Planejamento financeiro Contas a pagar Etc




Evolução: Configuração multidisciplinar englobando várias áreas do saber

Objetivo: Sistemas produtivos mais eficientes, ágeis e confiáveis

04/12/2023

Razões para automatizar

Aumentar a produtividade; Aumentar o rítimo de produção; Redução de lead time; Redução de mão de obra direta e indireta

Segurança Remover pessoas do trabalho em ambientes perigosos; Remover pessoas de processos que requerem ambientes extremamente

limpos Melhoria de qualidade

Detecção imediata de defeitos Redução de perdas

Redução de atividades rotineiras e burocráticas


Planilha de Custo de Mão

de Obra


Automação da ProduçãoAutomação - Definições

Automação é a substituição do trabalho humano ou animal por máquina.

Automação é a operação de máquina ou de sistema automaticamente ou por controle remoto, com mínima interferência do operador humano.

Automação é o controle de processos automáticos. Automático significa ter um mecanismo de atuação própria, que faça uma ação requerida em tempo determinado ou em resposta a certas condições.

Ribeiro, 1999

Automação da ProduçãoAutomação - Definições

Etimologia: Automation (1960)Participação do computador no controle automático industrial.

Definição: “Qualquer sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho humano, visando soluções rápidas e econômicas, para atingir os objetivos da indústria, dos serviços ou bem estar”

Controle automático e automação podem ter o mesmo significado ou podem ser diferentes, onde o controle regulatório se aplica a processos contínuos e a automação se aplica a operações lógicas, seqüenciais de alarme e intertravamento.

Automação da ProduçãoMecatrônica - um novo conceito

Aplicação combinada de conhecimentos de áreas tradicionais, como a engenharia mecânica, a eletrônica, controle e a computação de forma integrada e concorrente

Termo usado pela primeira vez no Japão nos anos 70 como resultado da combinação bem sucedida da mecânica, eletrônica e processamento digital para bens de consumo.

É a combinação sinergética de engenharia mecânica, eletrônica e de computação aplicada ao desenvolvimento de produtos e sistemas (Ashley, 1997)

Automação da ProduçãoMecatrônica - Definições

Área interdisciplinar que combina a engenharia mecânica, a engenharia eletrônica e ciências da computação.

Schweitzer, 1996 Combinação das áreas de mecânica, controle, microeletrônica e ciência da computação numa abordagem de engenharia concorrente, com uma visão simultânea das possibilidades nas diferentes disciplinas envolvidas, em contraste com as abordagens tradicionais que em geral tratam os problemas separadamente.

Van Brussel, 1996.


Combinação de mecânica e eletrônica, considerando as ciências da computação ferramenta integrante das engenharias, com o objetivo de melhorar a operação, aumentar a segurança e reduzir custos de máquinas e equipamentos.

Salminen, 1996.

Filosofia de projeto, baseada na integração de microeletrônica, computação e controle em sistemas mecânicos, com o propósito de obter a melhor solução de projeto e produtos com certo grau de ‘inteligência’ e ‘flexibilidade’.

Acar, 1996


MecatrônicaAutomação da Produção

A mecatrônica e o desenvolvimento de produto O desenvolvimento de um produto que segue uma abordagem mecatrônica é realizado utilizando ferramentas de CAD, CAE, CAM, CAPP.

A mecatrônica e o desenvolvimento de sistemas O sistema desenvolvido é um sistema mecatrônico quando composto por elementos mecânicos e eletrônicos e controlado por um sistema computacional.

As duas interpretações podem ser combinadas!

Produtos e Sistemas MecatrônicosAutomação da Produção

04/12/2023

Sistemas Mecatrônicos


“Uma combinação de componentes que agem conjuntamente para completar uma função não possível para quaisquer das partes individuais.”

Dicionário Padrão da IEEE de Termos Elétricos e Eletrônicos

Definição de um sistema

“Uma combinação de componentes mecânicos, elétricos, eletrônicos e de engenharia de computação que agem conjuntamente para completar uma função não possível para quaisquer das partes individuais.”

Adaptado de Dicionário Padrão da IEEE de Termos Elétricos e Eletrônicos pelo autor

Definição de um sistema Mecatrônico

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