FMS - SISTEMAS INDUSTRIAIS FLEXÍVEIS
Metodologia integrada para o Projeto de FMS – Sistemas Industriais Flexíveis
1.0 INTRODUÇÃO
Gerando uma aproximação de modelização para o projeto de Sistemas Industriais Flexíveis (FMS) usando uma abordagem de engenharia simultânea assume operação independente de quatro módulos:
¤ Automação e Robótica
¤ Comando e Controle
¤ Planejamento de Produção e Lay Out de Planta
¤ Planejamento de Manutenção e Logística.
|
|
_______________________________________________
FMS - PROJETO E ENGENHARIA CONCORRENTE
Um FMS é definido como um sistema produção integrado e automatizado contendo:
(a) equipamento de processo Flexível, normalmente máquinas automatizadas com controle numérico e equipados com habilidade de mudança de ferramentas rápida,
(b) equipamento de manipulação de materiais inclusive linhas de transferência ou correias de transporte, empilhadeiras, elevadores, veículos com guia automatizados (AGVS) como também armazenamento automatizado e sistemas 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 suporte de manutenção moderna que pode devolver o sistema ao normal depois de falha de equipamento. O projeto de tais instalações é um esforço de multidisciplinar demorado com vários objetivos produção-relacionado que podem incluir o minimização da duração de ciclo de transferência, trabalho-em-progresso e outros inventários, 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 por FMS projetado fazer trabalhos de lotes, séries de dimensão pequenas e médias além de volumes de produção de massa.
Custos de projeto são significantes como estes incluem engenharia de sistemas, preparação de projeto e teste, instalação, treinamento de pessoal além de custos operacionais diretos e indiretos depois da instalação.
Flexibilidade é um objetivo particular importante de projeto implicando que a mesma linha de produção pode ser usada para diferentes produtos, consecutivamente ou simultaneamente sem custos de transformação principais. Stigler introduziu o conceito primeiro em 1939 com o declive na função custo de produção. É dito que um sistema é flexível se a função custo de produção é praticamente plana para um determinado intervalo de volume, significando que um leve aumento em volume aumentará muito pouco os custos de produções.
Uma representação gráfica é provida abaixo para mostrar que a 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 ainda estendido para cobrir outras áreas.
 |
Browne propôs um taxonomia de flexibilidade que é freqüentemente usada como um referencia (6). Combinando esta taxonomia com aquela gerada por Sethi e Sethi (1990) (7) flexibilidade pode ser definida com vista a:
¤ Volume
¤ Combinações de Produtos (permitindo processo simultâneo de diferentes produtos),
¤ Partes (podem ser somadas ou podem ser eliminadas de uma linha de produção ou equipamento),
¤ Roteamento (caminhos de produção alternativos disponíveis no caso de desarranjo ou mudanças súbitas em padrões de demanda),
¤ Mudanças de produto design,
¤ Mudança na Sucessão de Processos,
¤ Máquinas-ferramentas e
¤ Expansão do sistema global.
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 de manufaturar partes e produtos economicamente e em volumes pequenos com a habilidade de responder a mudanças de mercado, problemas de qualidade, mudanças de design, programando conflitos com um baixo volume de ponto de equilíbrio, baixo custo de supervisão e baixos níveis de rejeição. As desvantagens são bem conhecidas: aquisição inicial de alto custo e dependência de manutenção altamente qualificada e pessoal de programação de computadores (9).
O conceito foi aplicado a uma gama extensiva de processos de manufaturas industriais que requerem forma e mudanças de forma (usinagem, moldagem de metal, injeção e moldagem de plástico, processamento de madeira e fibra), transformação química (plásticos, farmacêuticos), montagem (onde robôs tiveram um impacto principal em projeto), informação (para monitorar e controlar fabricação, coordenação e tomada-de-decisão) e transporte (matérias-primas, bens em-processo, produtos acabado e outros recursos).
|
A determinação de processo requer uma escolha de tecnologia (mão-de-obra, máquinas, fontes de energia e outras contribuições) para a qual os critérios mais importantes são viabilidade e custo.
A escolha de tecnologia requer ligação íntima com projeto de produto, uma função que está relacionada com exigências funcionais e estéticas necessárias conhecer as demandas precisas do mercado atual ou potencial a uma taxa aceitável de retorno (10).
Métodos de projeto para manufatura foram desenvolvido como uma alternativa para diminuir o tempo de desenvolvimento total e melhorar a consideração da questão de ciclo de vida durante design (11) de produto. Métodos de engenharia simultânea (ou concorrente) sugerem que produto e desenvolvimento de processo devessem proceder em paralelo, se possível. O padrão ISO 9000 de garantia de qualidade também acentua a coerência precisada entre produto e processos de projeto de processo. O argumento é particularmente importante dada a curta vida média de produto e os ciclos de desenvolvimento de produto relativamente longos observados na indústria moderna.
No projeto de processo, a escolha de equipamento, o conjunto ou passos de processamento e a sucessão destes determinarão o fluxo material pela planta futura, volumes e colocação física de matérias-primas, inventário em-processo e bem acabado, de como também estrangulamento e áreas congestionadas a maioria das quais são informações úteis para decisões de planejamento. Gráficos são internacionalmente extensamente usados representar escolhas alternativas em projeto de processo FMS (12).
Escolha de equipamento é particularmente importante em projeto de FMS e os critérios de decisão deveriam incluir investimento total, facilidade de manutenção, obsolescência futura, suportar exigências de habilidade de mão-de-obra, 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 primeiro projetado para acomodar uma gama extensiva de transformações.
O conjunto completo de critérios para avaliar escolhas de projeto de processo deveria incluir viabilidade tecnológica, considerações financeiras, exigências treinamento para os operadores e pessoal de manutenção, compatibilidade com instalações existentes, exigências de matéria-prima, tamanho de equipamento e peso como também outras exigências físicas (segurança, temperatura, água, desperdício, etc.), facilidade de manutenção e exigências de peças de reposição de estoque.
Em geral, pressões econômicas na indústria de manufatura requerem resposta rápida a novos mercados e produtos, tudo sujeito a padrões de demanda incertos em um ambiente global muito competitivo. As tendências são para (13):
a) Aumentando competição global e pressão por menores custos,
b) Clientes exigentes com rápida mudança de expectativas;
c) Acelerando a evolução técnica;
d) Pressões para encurtar tempos de execução (lead time) e diminuir 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 flexibilidade de aumento de produção de sistema e eficiência global.
Plano de Layout de instalação efetivo exclusivo pode reduzir custos de manipulação materiais de 10% a 30% (14). Em adição, o plano de planta pode reduzir o custo do investimento inicial, inventários de trabalho-em-progresso e tempos de execução (lead times) (15) industrial;. Projetada pesquisa futura precisa indicar para a consideração simultânea do plano de layout e questões de projeto de sistemas de produção (16).
Engenharia consecutiva ou serial conduz a demoras inaceitáveis devido à natureza seqüente de atividades de projeto principais e correções necessárias (17). Decisões locais feitas por vários experts estão isoladas em tempo, espaço e função. Engenharia simultânea é por outro lado "uma aproximação sistemática ao projeto integrado, simultâneo de produtos e seus processos relacionados, incluindo manufatura e suporte". Esta aproximação é pretendida para causar aos desenvolvedores, desde o início, considerar todos os elementos do ciclo de vida de produto desde a concepção ao descarte, inclusive qualidade, custo, programação e exigências de usuário (18). É uma aproximação de senso-comum a produto e projeto de 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 projeto e produção como também encurtar o processo de desenvolvimento.
Aproximações de engenharia simultânea integram as funções de projeto de produto, planejamento de processo, instalação, produção e distribuição final como também os experts de várias funções como projetistas de companhia, especialistas em R&D, engenheiros industriais, experts em automação 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 qualidade e desempenho de produto, reduza manufatura de produto ou custo de investimento como também reduza o tempo de execução (lead-time) para projeto e manufatura (19).
Em projeto de processos, meios de engenharia simultânea a integração de projeto conceitual, otimização de conceito, projeto de fábrica, projeto detalhado (CAD, CAM e CIM mais Simulação 3D), planos de processo detalhados inclusive programas de NC e de máquinas-ferramenta.
|
|
