INTRODUÇÃO À MANUFATURA INTEGRADA
--> VISÃO GERAL
A evolução do processo de manufatura tem passado nestes últimos tempos por radicais modificações, a tal ponto que as teorias de administração e organização da manufatura que vieram com a revolução industrial começam a perder espaço para uma nova forma de organização: os Sistemas Flexíveis de Computadores. Até o final dos anos setenta a automação fabril desenvolveu-se basicamente através de linhas de produção do tipo flow-shop (ou produção em massa), que por muito tempo foi um dos fatores principais da geração de riqueza dos países altamente industrializados.
O advento do computador nos anos quarenta, acompanhado de uma rápida evolução do mercado com clientes (público consumidor) cada vez mais exigentes e variados, possibilitou o surgimento de sistemas de manufatura altamente automatizados e flexíveis, com a capacidade de tratar uma variedade de produtos de volume médio e admitir rápidas alterações no processo alcançando alta produtividade sem perder a qualidade dos produtos.
Os Sistemas Flexíveis de Manufatura correspondem a esta tentativa de satisfazer tais exigências do mercado, constituindo-se assim na mais moderna concepção para sistemas de produção integrados por computador com capacidade de gerar produtos de volume médio com elevada qualidade e baixo custo.
É assim que nestas últimas décadas o rápido desenvolvimento tecnológico da automação industrial trouxe como consequência um considerável aumento do grau de complexidade de sistemas de manufatura nos quais o número de atividades que ocorrem de forma paralela ou concorrente é muito grande. Conseqüentemente elas devem ser controladas apropriadamente para assim garantir o funcionamento correto do sistema como um todo.
A evolução do processo de manufatura tem passado nestes últimos tempos por radicais modificações, a tal ponto que as teorias de administração e organização da manufatura que vieram com a revolução industrial começam a perder espaço para uma nova forma de organização: os Sistemas Flexíveis de Computadores. Até o final dos anos setenta a automação fabril desenvolveu-se basicamente através de linhas de produção do tipo flow-shop (ou produção em massa), que por muito tempo foi um dos fatores principais da geração de riqueza dos países altamente industrializados.
O advento do computador nos anos quarenta, acompanhado de uma rápida evolução do mercado com clientes (público consumidor) cada vez mais exigentes e variados, possibilitou o surgimento de sistemas de manufatura altamente automatizados e flexíveis, com a capacidade de tratar uma variedade de produtos de volume médio e admitir rápidas alterações no processo alcançando alta produtividade sem perder a qualidade dos produtos.
Os Sistemas Flexíveis de Manufatura correspondem a esta tentativa de satisfazer tais exigências do mercado, constituindo-se assim na mais moderna concepção para sistemas de produção integrados por computador com capacidade de gerar produtos de volume médio com elevada qualidade e baixo custo.
É assim que nestas últimas décadas o rápido desenvolvimento tecnológico da automação industrial trouxe como consequência um considerável aumento do grau de complexidade de sistemas de manufatura nos quais o número de atividades que ocorrem de forma paralela ou concorrente é muito grande. Conseqüentemente elas devem ser controladas apropriadamente para assim garantir o funcionamento correto do sistema como um todo.
Até a criação da máquina a vapor a produção caracterizou-se pela atividade individual assim como pelo uso da energia muscular em lugar da mecânica.
No século XVIII com o uso da energia gerada pelo vapor, as condições de trabalho mudaram rápidamente com prejuizo para o operarário porque houve uma efetiva redução do elemento humano como fonte de força. Logo com o advento das máquinas ferramentas que passaram a realizavam grande parte do trabalho manual, o impacto causado grande, uma vez que estas apenas necessitavam de um operador para executar tarefas relacionadas ao setup inicial, carga e descarga dos pallets, etc. Os problemas relacionados ao funcionamento da máquina atingiram diretamente os operadores de usinagem. Outro passo significante que afetou a interface homem-máquina foi o desenvolvimento de controle de máquinas por sofisticados servomecanismos (dos Santos Fo 1993), concedendo um maior grau de autonomia a estas unidades de produção, exigindo nesta etapa maior capacitação e conhecimento por parte dos operadores para lidar com uma quantidade muito maior de informações com vistas à especificação e manutenção do controle das respectivas máquinas. Neste ponto, o desenvolvimento dos computadores eletrônicos digitais proporciou uma alternativa para a solução deste problema de tratamento de dados. Logo, a evolução dos computadores e uma redução dos custos permitiram o desenvolvimento das chamadas "Máquinas ferramentas de Controle Numérico" (Máquinas N.C.) operando com trocas automáticas de ferramentas. Os operadores, embora em número reduzido, passam a ter um maior grau de responsabilidade operacional, sendo que começam a operar diferentes máquinas, tornando-se responsáveis pela sua operação e acompanhamento de todas as fases de fabricação do produto. A responsabilidade direta do elemento humano no ambiente de manufatura passa a ser portanto mais restrita e substancialmente reduzida. Desse modo, a participação do homem nos processos de manufatura evoluiu de um simples operador de máquinas para um supervisor de produção, realizando operações básicas relacionadas à monitoração global dos processos.
O próximo passo foi o desenvolvimento de sistemas de manufatura totalmente automatizados a partir da integração de máquinas ferramentas e centros de usinagem controlados por um computador central. Para a realização do fluxo de peças, material bruto e ferramentas, utilizam-se robôs, veículos guiados automáticamente (AGV), esteiras, e principalmente os computadores e sistemas de monitoramento e controle de processos, os quais devem ter suas funções perfeitamente sincronizadas e definidas.
Um fato importante que se pode observar nos Sistemas de Manufatura Automatizados é que o comportamento das atividades possui uma natureza predominantemente discreta, como será visto posteriormente, onde os estados do sistema evoluem conforme a ocorrência de um ou mais eventos que podem ou não estarem mutuamente relacionados (Miyagi 1989). Estas características fazem com que os sistemas complexos sejam praticamente impossíveis de serem projetados, previamente analisados e implementados através de técnicas tradicionais de controle. As principais dificuldades estão relacionadas com a inadequação dos modelos para tratar sistemas concorrentes e assíncronos com alto grau de complexidade. Desta forma, necessita-se uma técnica de modelagem que possa ser útil para a representação das características de um Sistema Flexível de Manufatura capaz de contribuir para o planejamento e realização das atividades como: supervisão do sistema, diagnose e reparo de falhas no sistema, carga e descarga de pallets, monitoramento do sistema, preparação das máquinas e ferramentas, etc. Neste sentido as Redes de Petri são uma ferramenta de modelagem de eventos discretos capazes de representar com muita simplicidade atividades paralelas e/ou concorrentes assim como assíncronas, sendo essa a razão da sua importância na automação industrial.
No século XVIII com o uso da energia gerada pelo vapor, as condições de trabalho mudaram rápidamente com prejuizo para o operarário porque houve uma efetiva redução do elemento humano como fonte de força. Logo com o advento das máquinas ferramentas que passaram a realizavam grande parte do trabalho manual, o impacto causado grande, uma vez que estas apenas necessitavam de um operador para executar tarefas relacionadas ao setup inicial, carga e descarga dos pallets, etc. Os problemas relacionados ao funcionamento da máquina atingiram diretamente os operadores de usinagem. Outro passo significante que afetou a interface homem-máquina foi o desenvolvimento de controle de máquinas por sofisticados servomecanismos (dos Santos Fo 1993), concedendo um maior grau de autonomia a estas unidades de produção, exigindo nesta etapa maior capacitação e conhecimento por parte dos operadores para lidar com uma quantidade muito maior de informações com vistas à especificação e manutenção do controle das respectivas máquinas. Neste ponto, o desenvolvimento dos computadores eletrônicos digitais proporciou uma alternativa para a solução deste problema de tratamento de dados. Logo, a evolução dos computadores e uma redução dos custos permitiram o desenvolvimento das chamadas "Máquinas ferramentas de Controle Numérico" (Máquinas N.C.) operando com trocas automáticas de ferramentas. Os operadores, embora em número reduzido, passam a ter um maior grau de responsabilidade operacional, sendo que começam a operar diferentes máquinas, tornando-se responsáveis pela sua operação e acompanhamento de todas as fases de fabricação do produto. A responsabilidade direta do elemento humano no ambiente de manufatura passa a ser portanto mais restrita e substancialmente reduzida. Desse modo, a participação do homem nos processos de manufatura evoluiu de um simples operador de máquinas para um supervisor de produção, realizando operações básicas relacionadas à monitoração global dos processos.
O próximo passo foi o desenvolvimento de sistemas de manufatura totalmente automatizados a partir da integração de máquinas ferramentas e centros de usinagem controlados por um computador central. Para a realização do fluxo de peças, material bruto e ferramentas, utilizam-se robôs, veículos guiados automáticamente (AGV), esteiras, e principalmente os computadores e sistemas de monitoramento e controle de processos, os quais devem ter suas funções perfeitamente sincronizadas e definidas.
Um fato importante que se pode observar nos Sistemas de Manufatura Automatizados é que o comportamento das atividades possui uma natureza predominantemente discreta, como será visto posteriormente, onde os estados do sistema evoluem conforme a ocorrência de um ou mais eventos que podem ou não estarem mutuamente relacionados (Miyagi 1989). Estas características fazem com que os sistemas complexos sejam praticamente impossíveis de serem projetados, previamente analisados e implementados através de técnicas tradicionais de controle. As principais dificuldades estão relacionadas com a inadequação dos modelos para tratar sistemas concorrentes e assíncronos com alto grau de complexidade. Desta forma, necessita-se uma técnica de modelagem que possa ser útil para a representação das características de um Sistema Flexível de Manufatura capaz de contribuir para o planejamento e realização das atividades como: supervisão do sistema, diagnose e reparo de falhas no sistema, carga e descarga de pallets, monitoramento do sistema, preparação das máquinas e ferramentas, etc. Neste sentido as Redes de Petri são uma ferramenta de modelagem de eventos discretos capazes de representar com muita simplicidade atividades paralelas e/ou concorrentes assim como assíncronas, sendo essa a razão da sua importância na automação industrial.
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