Introdução automação da produção

Automação da Produção
Introdução

Prof. Antonio Souza Jr
Agosto de 2011


Os slides seguintes foram adaptados de Kirrmann/ABB


Automóveis

Mercedes CL600
Hoje: 50..100 ECU (electronic control units)

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



Trens
Um trem moderno possui mais de 20 computadores interconectados
Radio Comunicação Unidade de controle
Displays

VCU VCU
DU DU
TCU TCU

Freios Diagnósticos Controle de tração Energia Sinalização

Benefícos: Redução dos custos de operação, diagnósticos mais rápidos de problemas, Melhor
gerenciamento do consumo de energia, controles automáticos, etc
TGV 3:30



Aviões

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



Prédios

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



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



Usinas e subestações



Aeroportos
Aeroporto de Oslo - Noruega
12 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



Controle de tráfego

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



Portos

Euromax

Controle de trâfego Controle de acesso
Janelas de atracação Segurança patrinomial
Carga e descarga Segurança do trabalhador
Planejamento de pátio Planejamento de Carga
Energia e Água Monitoramento visual (câmeras)



Estações de tratamento de água e esgoto

 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”



Gasodutos e oleodutos

 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”



Indústria farmacêutica

 Controle de Inventario
 Gerenciamento de receitas
 Embalagem
 Amostragem
 Rastreamento

Típica de processos por lotes / bateladas



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



Armazéns e CDs
 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



Indústria de papel e gráficas

 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).



Química e petroquímica

Exploração
e prospecção
Requerimentos especiais:
 Proteção ambiental
Transporte  Ambiente explosivo
e Distribuição  Altas pressões
 Ambiente corrosivo
 Inacessibilidade
Refino e
trasnformação



Cimento

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



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



Razões para automatizar
 Aumentar a produtividade;
 Aumentar o rítimo de produção; Planilha de
 Redução de lead time; Custo de Mão
 Redução de mão de obra direta e indireta de Obra
 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

9/9/2011

Automação - 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 - 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.

Mecatrônica - 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.

Mecatrônica - Definições

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


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

Mecatrônica

Produtos e Sistemas Mecatrônicos
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!


Sistemas Mecatrônicos
Definição de um sistema
“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 Mecatrônico

“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

9/9/2011

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