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FMS - Sistemas de Manufatura Flexíveis

Metodologia integrada para o projeto de FMS – Sistemas Industriais Flexíveis

1.0 INTRODUÇÃO

Gerando uma abordagem de modelização para o projeto de Sistemas Industriais Flexíveis (FMS) usando uma aproximação de engenharia simultânea assume operação independente de quatro módulos:

 

 

¤ Automatização e Robótica
¤ Comando e Controle
¤ Planeja de Produção e Plano de Layout
¤ Planejamento de Manutenção e Logística.

 

 

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FMS - PROJETO E ENGENHARIA SIMULTÂNEA

A FMS is defined as an integrated and automated production system containing:

 

(a) equipamento de processo Flexível, normalmente máquinas automatizadas com controle numérico e equipadas com habilidade de mudança de ferramentas rápida,

(b) equipamento de manipulação de material inclusive linhas de transferência ou correias de transporte, empilhadeiras, elevadores, veículos com guia automatizados (AGVS) como também armazenamento automatizado e sistemas de inventário-controlado como armazenamento automatizado e sistemas de recuperação (ASRS),

(c) Sofisticada comunicação computadorizada e sistemas de controle que integram processo e equipamento de manipulação material, e

(d) Uma estrutura de apoio de manutenção moderna que pode devolver o sistema ao normal depois de falha de equipamento.

 

O projeto de tais instalações é um esforço multidisciplinar que consome tempo, com vários objetivos relacionados à produção que podem incluir a minimização da duração do ciclo de transferência, trabalho-em-progresso e outro inventário, tempo de instalação e a quantia de investimento fixo requeridas.

Outros objetivos operacionais como o maximização de flexibilidade, reatividade (ou a habilidade para controlar contingências), também deveriam ser levadas em conta, em particular disponibilidade e produtividade para o FMS projetado executar trabalhos em lotes, séries de dimensão pequenas e médias além de volumes de produção de massa.

Custos de projeto são significantes como eles incluem engenharia de sistemas, preparação de projeto e testes, instalação, treinamento de pessoal além de custos operacionais diretos e indiretos depois da instalação.

 

 

Flexibilidade é um objetivo de projeto importante particular que implica que a mesma linha de produção pode ser usada para produtos diferentes, consecutivamente ou simultaneamente sem custos de transformação principais. Stigler introduziu o conceito primeiro em 1939 como o declive da função do custo de produção. Um sistema é dito flexível se a função do custo de produção quase plana para um determinado intervalo de volume, significando que um aumento leve em volume aumentará pouco os custos de produções.

 

 

.Uma representação gráfica é provida debaixo de mostrar para aquela tecnologia II é muito mais flexível que tecnologia I no intervalo de produção VI - V2. Na literatura atual, este conceito é conhecido como flexibilidade de volume mas o conceito foi estendido para cobrir também outras áreas.

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Browne propôs um taxonomia de flexibilidade que é freqüentemente usada como um reference (6). Combinando esta taxonomia com aquela gerada por Sethi e Sethi (1990) (7) flexibilidade pode ser definida com vista à:

 

 

¤ Volume
¤ Mescla de produtos (permitindo processo simultâneo de diferentes produtos),
¤ Partes (pode ser somado ou pode ser eliminado de uma linha de produção ou equipamento),
¤ Roteamento (caminhos de produção alternativos disponível no caso de desarranjo ou mudanças súbitas em padrões de demanda),
¤ Mudanças de desenho de produto,
¤ Mudanças de seqüência de processos,
¤ Maquinas ferramenta
¤ Expansão global do sistema.

 

 

 

O conselho é priorizar estes tipos de flexibilidade e definir o tipo de flexibilidade exigido para o sistema específico sob consideração (8).

A vantagem econômica principal de tais sistemas é a capacidade para fabricar partes e produtos economicamente e em volumes pequenos com a habilidade para responder a mudanças de mercado, problemas de qualidade, mudanças de design, programando conflitos de ponto-de-equilibrio com um baixo volume, baixo custo de supervisão e baixo níveis de rejeição. As desvantagens são bem conhecidas: alto custo de aquisição inicial e dependência em manutenção altamente qualificada e pessoal de programação informática (9).

O conceito tem sido aplicado a uma gama extensiva de processos de manufatura industriais que requerem forma e mudanças de forma (usinagem, moldagem de metal, moldagem de plásticos e modelação, processamento de madeira e fibras), transformação química (plásticos, farmacêuticos), montagem (onde robôs tiveram um impacto principal em projetos), informação (monitorar e controlar fabricação, coordenação e suporte à decisão) e transportes (matérias-primas, bens em processo, produtos acabados e outros recursos).

A determinação de processo implica uma escolha de tecnologia (trabalho, máquinas, fontes de energia e outras contribuições) para qual os critérios mais importantes são viabilidade e custos.

A escolha de tecnologia requer ligação íntima com design de produto, uma função que se ocupa com exigências funcionais e estéticas necessárias para encontrar precisas necessidades de mercado atual ou potencial a uma taxa aceitável de retorno (10).

Métodos de design para manufatura foram desenvolvidos como uma alternativa para diminuir tempo de desenvolvimento total e melhorar a consideração de questões de ciclo de vida durante design (11) de produto. Métodos de engenharia simultânea sugerem que produto e desenvolvimento de processo devessem proceder paralelamente, se possível. O I padrão SO 9000 para garantia de qualidade também acentua a coerência precisada entre produto e processos de design de processo. O argumento é particularmente importante dado a curta vida de produto comum e os ciclos de desenvolvimento de produto relativamente longos observados na indústria moderna.

Em projeto de processos, a escolha de equipamentos, o conjunto ou passos de processos e a sucessão destes determinarão o fluxo material pela planta futura, volumes e posicionamento físico de matérias-primas, em processo e inventário de bens acabados como também áreas de estrangulamento e congestionamento, a maioria dos quais são informações úteis para decisões de planejamento. Gráficos são internacionalmente extensamente usados representar escolhas alternativas em processos de projeto de FMS (12).

Escolha de equipamento é particularmente importante em projetos de FMS e os critérios de decisão deveriam incluir investimento total, manutenção, obsolescência futura, suportar exigências de habilidade de pessoal, consistência de qualidade, exigências de ferramentas, taxa de produção e flexibilidade global. Há freqüentemente uma escolha entre o equipamento geral e de propósito especial, o padrão projetado para acomodar uma gama extensiva de transformações.

O conjunto completo de critérios para avaliar escolhas de projeto de processos deveria incluir viabilidade tecnológica, considerações financeiras, exigências de treinamento para os operadores e pessoal de manutenção, compatibilidade com instalações existentes, exigências de matéria-prima, tamanho e peso de equipamentos como também outras exigências físicas (segurança, temperatura, água, desperdício, etc.), manutenção e exigências de peça de reposição de reserva.

Em geral, pressões econômicas na manufatura industrial requerem respostas rápidas a mercados novos e produtos, tudo sujeito a padrões de demanda incertos em um ambiente global muito competitivo. As tendências são (13):

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a) Incrementando competição global e pressão para menores custos,
b) Clientes exigentes com expectativas variando rapidamente;
c) Acelerando a evolução técnica;
d) Pressões para encurtar tempos de comando e reduzir o trabalho-em-progresso ao longo do sistema de produção;
e) Ciclos de vida de produto mais curtos e ciclos de R&D mais longos,
f) Demanda para aumentar flexibilidade de sistemas de produção e eficiência global.

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Plano de instalações efetivo individualmente pode reduzir custos de manipulação materiais entre 10% a 30%(14). Em adição, planejamento de planta pode reduzir o custo do investimento inicial, inventários de trabalho-em-progresso e tempos de comando industrial (15);. Pesquisa futura projetada necessita de pontos externos para consideração simultânea relativas as questões de projeto da planta e de sistemas de produção (16).

Engenharia serial conduz a demoras inaceitáveis devido à natureza seqüente de atividades de projeto principais e correções necessárias (17). Decisões locais feitas por vários peritos estão isoladas no tempo, espaço e função. Engenharia simultânea é por outro lado " uma aproximação sistemática ao projeto integrado, simultâneo de produtos e aos processos relacionados, incluindo fabricação e suporte ". É pretendido que esta aproximação cause aos desenvolvedores, desde o princípio, considerar todos os elementos do ciclo de vida de produto da concepção até o descarte, inclusive qualidade, custo, programação e requisições de usuário (18). É uma aproximação de senso comum no projeto de produto e processo como também suporte.

A especificação clara de requisições de produto por seu ciclo de vida desde o princípio da concepção pode conduzir a reduções de custo significantes, ambos em design e produção, como também encurtar o processo de desenvolvimento.

Aproximações de engenharia simultâneas integram as funções de design de produto, planejamento de processo, instalação, produção e distribuição final como também os experts de várias funções como desenhistas da empresa, especialistas de R&D, engenheiros industriais, experts em automatização e robótica, planejadores de produção e programadores, gerentes de marketing e outros. Como conseqüência, a simultaneidade das atividades integra as visões de vários setores e funções para reduzir o tempo de projeto total significativamente. Há interesse particular em funções que aumentam a qualidade de produto e desempenho, reduza manufatura de produto ou custo de investimento como também reduza tempo de desenvolvimento para projeto e fabricação (19).

Em projeto de processos, meios de engenharia simultânea a integração de projeto conceitual, otimização de conceito, projeto de fábrica, projeto detalhado (CQD, CAM e CIM mais Simulação 3D), planos de processo detalhados inclusive programas de NC e máquina ferramenta.