Introdução - Instituto de Engenharia Mecânica
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Introdução - Instituto de Engenharia Mecânica
Calendário 2015 UNIFEI EME006 - Automação Industrial Introdução Aula 01 Semana 01 – 05/08 Semana 02 – 12/08 Semana 03 – 19/08 Semana 04 – 26/08 Semana 05 – 02/09 Semana 06 – 09/09 Semana 07 – 16/09 Semana 08 – 23/09 Semana 09 – 30/09 Semana 10 – 07/10 Semana 11 – 14/10 Semana 12 – 21/10 Semana 13 – 28/10 Semana 14 – 04/11 Semana 15 – 11/11 Semana 16 – 18/11 Semana 17 – 25/11 Semana 18 – 02/12 Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior Objetivos da disciplina • • Apresentar os principais conceitos relacionados com a automação da manufatura Fornecer subsídios para que os alunos possam participar da definição, implantação, gerenciamento, operação e avaliação de sistemas automatizados Bibliografia Básica • MECATRÔNICA ATUAL. São Paulo: Editora Saber; inicio de circulação: out/2201. periodicidade bimestral. • DORF, Richard C. ; KUSIAK, Andrew. Handbook of design, manufacturing and automation. New York . 1994 • CAPELLI, Alexandre. Mecatrônica Industrial. Editora Saber. São Paulo. 2002. • GROOVER, M. P., Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing, Prentice Hall, New Jersy, 1980. • GROOVER, M. P. et al, CAD/CAM: Computer-Aided Design and Manufacturing, Prentice Hall, New Jersy, 1984. • RICH, E. KNIGHT, K., Inteligência Artificial, Makron Books, São Paulo, 1993. Bibliografia Básica Engenharia de Produção • DOEBELIN, E. O., Measurement Systems, McGraw-Hill, 4ª Edição, 1990. • BOLLMANN, A., Fundamentos da automação industrial Gestão da Qualidade pneutrônica, ABHP, São Paulo, 1997. • SILVEIRA, P. R., SANTOS, W. E., Automação e controle discreto, Editora Érica, Ltda, São Paulo, 1998. Engenharia de Produção • NATALE, Fernando. Automação Industrial. Editora Érica. 7º edição. São Paulo. 2005 • GEORGINI, M., Automação Aplicada, Editora Érica, São Paulo, 2000. Planejamento e Controle da Produção Finanças Segurança do Trabalho Gestão Ambiental Processos Engenharia de Produção Compete à Engenharia de Produção o projeto, a implantação, a operação, a melhoria e a manutenção de sistemas produtivos integrados de bens e serviços, envolvendo homens, materiais, tecnologia, informação e energia. Compete ainda especificar, prever e avaliar resultados obtidos destes sistemas para a sociedade e o meio ambiente, recorrendo a conhecimentos especializados da matemática, física, ciências humanas e sociais, conjuntamente com os princípios e métodos de análise e projeto da Engenharia. Mecanização Uso de máquinas para substituir o trabalho manual ou animal, e também pode-se referir ao uso delas para auxiliar uma operação humana. Colheita de cana (manual) Colheita de cana (mecanizada) Automação Exemplos Sistemas implementados com componentes mecânicos, eletrônicos e lógicos capazes de realizar tarefas controlando seu próprio funcionamento, quase sem a interferência do homem. • Automação bancária; • Automação de supermercados; • Automação residencial; • Automação da manufatura. Automação bancária Máquinas de contabilidade Automação bancária O Itaú adquiriu um IBM 360 em 1966 Setor de contabilidade com máquinas perfuradoras (1957) Automação Residencial • Sistema de monitoramento e alarme (invasão, incêndio etc.); • Controle de acesso (portões automáticos, senhas, impressão digital etc.); • Sistemas de irrigação, iluminação, cortinas, temperatura ambiente, bomba de piscina etc.; • Internet, som ambiente distribuído, eletrodomésticos, central telefônica etc. https://www.youtube.com/watch?v=eMIfkXyLCQo https://www.youtube.com/watch?v=9dVagJwWzrY Automação de Supermercados • Cadastro de mercadorias, preços, fornecedores e clientes; Exemplos simples • Controle de estoques; • Luz da geladeira/luz de cortesia dos carros; • Pedidos e entregas; • Iluminação pública; • Contas a pagar/receber, apuração de impostos; • Chuveiro; • Integração de equipamentos (caixas, leitores de cartões, leitores de código de barras, balanças, terminais de consulta etc.). • Torneira temporizada; • Secador de mão. Lâmpada de geladeira Lâmpada de cortesia do carro Iluminação pública (querosene) Iluminação pública (elétrica) Portão eletrônico Portão eletrônico deslizante Portão eletrônico basculante Chuveiro elétrico Chuveiro elétrico Torneira temporizada Torneira automática Exemplo de automação https://www.youtube.com/watch?v=Cnh1VyvbpJU de 09:26 até 10:58 Conceito de automação https://www.youtube.com/watch?v=Cnh1VyvbpJU de 02:40 até 02:58 https://www.youtube.com/watch?v=jCv7u9TagmI https://www.youtube.com/watch?v=QkCDg9GFOMg Histórico da automação 600-200 AC Surgem as máquinas ferramentas; Histórico da automação 1811-12 Movimento Luddite( tecnofobia), nascida na Inglaterra, onde tecelões começaram a destruir as máquinas modernas cuja implementação gerava desemprego; 800-900 Produção em massa (Fenícios); 1306 Máquina de produção de pinos (Alemã); 1613 Serra lança os princípios da produção em massa; 1818 Whitney cria a fresadora (USA); 1760 Revolução Industrial (UK); 1855 Lawrence apresenta o torno revolver (USA); 1765 Principio da intercambialidade (França); 1864 Nasce a retífica cilíndrica (USA); 1774 Wilkinson: cria a mandriladora (UK); 1866 Spencer apresenta o torno automático (USA); 1778-84 Evans: cria um sistema automático para moer grãos e peneirar farinha (USA); 1880-90 Surgem diversas máquinas dedicadas; 1913 Ford introduz a linha de montagem (USA); 1797 Maudsley: cria o torno mecânico (UK); 1921 Surge o termo Robot com Capek; 1800 È criado o Tear Jacquard (França); 1930 Patente do controle numérico (USA); Histórico da automação Histórico da automação 1945 Nasce a fresadora com CN (USA); 1966 EXAPT (Alemanha); 1946 A Ford implanta a primeira linha automática; 1967 DNC (UK); 1950 Primeira prensa completamente automática; 1967 CADAM (Lockheed –USA) CAD/CAM; 1950-60 Começa o processo de automação (USA); 1969 CAM (USA); 1952 Parsons: Fresadora de três eixos CN (USA); 1970 Patente do FMS; 1954 Devol: Patente do Robô industrial (USA); 1973 Harrington: surge a terminologia CIM (USA); 1958 Linguagem APT (USA); 1973 CAD 3D (Japão e UK); 1959 Robô com coordenadas polares (USA); 1980 Manuf. Autom. Protocol – MAP (GM – USA); 1960 Controle Adaptativo (Bendix Co – USA); 1980 CAE (SDRC – USA); 1962 CAD bi-dimensional (USA); 1989 Patente do CIM (AT&T – USA); 1963 Sutherland apresenta o Sketchpad (USA); 1991 Intel. Manuf. System – IMS (Japão, USA e CE); Histórico da automação • década 90 – instrumentos/componentes inteligentes – sistemas distribuídos abertos – substituição SDCDs monolíticos – integração chão-de-fábrica com redes locais de sistemas comerciais Trabalho manual vai acabar? • Tarefas que são tecnologicamente difíceis de automatizar; • Automação pode ser de alto custo; • Há produtos com ciclo de vida curto; • Há produtos personalizados; • Há casos de demanda muito variável; • Aguardar o mercado aceitar o produto. Classificação Rígida ou flexível Processos contínuos ou eventos discretos Para execução ou para auxílio Rígida Flexível Flexibilidade Capacidade que um sistema produtivo possui para se adequar a mudanças, sem deterioração significativa, presente ou futura, de custos, qualidade e tempos (SALERNO, 1991). https://www.youtube.com/watch?v=KnX_ZwythHA de 5:57 até 7:06 Processo contínuo As transformações ou variações são regidas por leis físicas e as variáveis podem ser relacionas entre si e/ou com os resultados através de um modelo matemático e/ou físico. Processo discreto Existe uma interdependência entre as variáveis mas esta não podem ser modeladas ou equacionadas. Processos contínuos Eventos discretos A automação de sistemas constituídos por processos discretos é comumente denominada de AUTOMAÇÃO DA MANUFATURA. Manufatura 1- Trabalho manual. 2- Obra feita à mão. 3- Grande estabelecimento industrial; fábrica, indústria. 4- Produto de estabelecimento dessa espécie; artefato. Para execução Para auxílio Ludismo: rebelião contra o futuro "Possuímos informações de que você é um dos proprietários desses detestáveis teares mecânicos e meus homens me encarregaram de escrever-lhe, fazendo uma advertência para que você se desfaça deles. Atente para que, se eles não forem despachados até o final da próxima semana, enviarei um dos meus tenentes com uns 300 homens para destruí-los. Além disso, tome nota de que se você nos causar problemas aumentaremos o seu infortúnio queimando o seu edifício, reduzindo-o a cinzas. Se você tiver o atrevimento de disparar contra os meus homens, eles têm ordem de assassiná-lo e de queimar a sua casa. Assim, você terá a bondade de informar aos seus vizinhos de que esperem o mesmo destino se os seus tricotadores não forem rapidamente desativados." General Ludd (março de 1812). Quando automatizar? Automatizar para: • Aumentar a produtividade; • Reduzir os custos de manufatura; • Melhorar a qualidade do produto; • Aumentar a flexibilidade; • Diminuir o tempo de produção; • Substituir o homem em trabalho perigoso ou tedioso. https://www.youtube.com/watch?v=bDkM0ux6H50 de 2:51 até 4:00 e de 13:20 até 14:54 Organização Projeto Gerência Produção Montagem Qualidade Armazenamento Organização Sopa de letras CAPP CAE CAM CAD TG CAQC CIM CAE CAD CAM CAQC CAI CAT CLP CAPCP CNC CAP TG AMHSS CAPP FMS SDCD SCADA IHM CIM AGV RGV AS/RS IA Sopa de letras AD/DA SCARA Sopa de letras CAE Computer-Aided Engineering CAPP Computer-Aided Process Planning CAD Computer-Aided Design FMS Flexible Manufacturing System CAM Computer-Aided Manufacturing SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído CAQC Computer-Aided Quality Control SCADA Supervisory Control and Data Acquisition CAI Computer-Aided Inspection IHM Interface Homem-Máquina CAT Computer-Aided Testing CIM Computer-Integrated Manufacturing CLP Controlador Lógico Programável AGV Automatic Guided Vehicle CAPCP Computer-Aided Planning Control Production AD/DA Analógico/Digital e Digital/Analógico CNC Comando Numérico Computadorizado RGV Rail Guided Vehicle CAP Computer-Aided Production AS/RS Automated Storage/Retrieval System TG Tecnologia de Grupo IA Inteligência Artificial AMHSS Automated Material Handling and Storage Systems SCARA Selective Compliant Assembly Robot Arm Estratégia para automatizar: princípio USA • Compreender o processo existente (Understand); • Simplificar/Otimizar o processo (Simplify); • Automatizar o processo (Automate). 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