CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE BOTUCATU

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO

ESTAÇÃO FLEXÍVEL DE MANUFATURA

(FMS)

RAFAEL DE LARA AGUIAR

Prof. Msc. Gilson Eduardo Tarrento

Botucatu – SP

Junho – 2010

SUMÁRIO

p.

1. SISTEMA FLEXÍVEL DE MANUFATURA......................................................1

2. COMPONENTES DE UM FMS...........................................................................3

2.1 Componente de hardware................................................................................3

2.2 Software e funções do FMS.............................................................................4

3. OPERÁRIOS NO AMBIENTE DO FMS.............................................................5

4. APLICAÇÕES DO FMS.......................................................................................5

REFERÊNCIAS....................................................................................................7

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1. SISTEMA FLEXÍVEL DE MANUFATURA

Segundo Maggio (2005), um sistema flexível de manufatura (FMS) é um

sistema de manufatura integrado por computador constituído por um grupo de estações

de processamento geralmente máquinas ferramentas CNC, em que existe um subsistema

de transporte e armazenagem de material em um local temporário. O sistema de controle

é distribuído em computadores dedicados às estações, e tudo, incluindo o tratamento de

material é coordenado por uma estação central de controle.

Maggio (2005) ainda diz que o uso de sistemas flexíveis traz vantagens

como a obtenção do grau da variação do produto desejado, dependendo de seu arranjo

físico, e um nível de volume relativamente grande.

Tempelmeier e Kuhn (1993, apud MAGGIO, 2005, p. 12) apresentam tipos

de flexibilidade obtidos em um FMS.

Flexibilidade de Máquina: descreve a facilidade com que

uma máquina pode variar de uma operação a outra. Como exemplo, tem-se

a troca de uma ferramenta na máquina por outra. No exemplo, caberia a

análise de quão rápido é o processo de configuração da máquina para que se

possa iniciar uma nova tarefa (tempo de setup).

Flexibilidade ao lidar com materiais: é a habilidade de

uma estação flexível na manipulação, movimentação e localização de peças.

O projeto técnico e layout dos caminhos de transportem têm influência na

flexibilidade.

Flexibilidade de operação: é a possibilidade de haver tipos

de peças capazes de serem processadas por tecnologias diferentes e distintas

sequências de operações. Quanto maior for a flexibilidade de operações, a

distribuição de recursos entre as máquinas será melhor, acarretando no

aumento do potencial de produção em um FMS em termos de volume de

produção.

Groover (1987, apud MAGGIO, 2005, p. 12) diz que toda essa flexibilidade

traz uma série de benefícios, e implica diretamente a flexibilidade da programação da

produção. Entretanto, nestas condições, torna-se uma tarefa muito difícil encontra uma

programação que permita atingir os objetivos.

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De acordo com Morales (2009), a flexibilidade pode ser considerada como

um importante elemento na regulagem e na mudança do ambiente operacional,

permitindo respostas adaptativas a situações imprevisíveis. Porém, a flexibilidade vai

além do aspecto adaptativo, possuindo também uma função pró-ativa que pode ser útil

para lidar com as incertezas do mercado, com as preferências dos consumidores, com as

incertezas no ambiente entre as quais outras empresas concorrentes não seriam capazes

de enfrentar.

Um FMS é capaz de fornecer respostas rápidas às mudanças de mercado,

aumentar a utilização de máquinas, reduzir inventários de produtos em processo,

aumentar a produtividade, diminuir o número de máquinas ferramentas, além de reduzir

lead times, espaço físico e custos de setup (Kazerooni et al. 1997; Balic e Pahole, 2002,

apud DOMINGOS, 2004, p. 5).

Groove (1996, citado por DOMINGOS, 2004, p. 5) explana que o FMS

utiliza os princípios da tecnologia de grupo, onde peças com formas ou processos de

fabricação semelhantes são identificadas e agrupadas em famílias de peças, tirando

proveito de suas semelhanças no projeto e na produção dessas peças.

Os FMSs variam em termos de números de máquinas ferramentas e nível de

flexibilidade. Quando o sistema tem algumas máquinas, as vezes é utilizado o termo

célula flexível de manufatura (FMC – Flexible Manufacturing Cell). Mas ambos são

altamente automatizados e controlados por computadores. A diferença entre eles nem

sempre é clara, mas é algumas vezes baseada no número de estações que utilizam. O

FMS consiste de quatro ou mais máquinas, enquanto o FMC em três ou menos

máquinas (Groover, 1987, apud DOMINGOS, 2004, p. 6).

De acordo com DOMINGOS (2004), alguns sistemas e células altamente

automatizados não são flexíveis, gerando confusão quanto a termologia. Para qualificar

um sistema ou uma célula como sendo flexível, eles devem satisfazer os seguintes

critérios:

a) Processar diferentes tipos de peças;

b) Aceitar mudanças na programação da produção;

c) Responder naturalmente ao mau funcionamento e quebras

dos equipamentos no sistema;

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d) Acomodar a introdução de novos projetos de produtos.

Os fatores que contribuem para a flexibilidade das FMCs e principalmente

dos FMSs são (Fernandes, 1991, apud DOMINGOS, 2004, p. 7):

Tempos de preparação muito reduzidos, com o que se

torna viável fabricar pequenos lotes;

Versatilidade dos centros de usinagem em realizar uma

variedade de operações em uma peça;

Possibilidade de mudar o roteiro de fabricação para

contornar o problema de máquinas paradas para reparo;

Disponibilidade de operações alternativas de forma a

balancear a carga das máquinas.

2. COMPONENTES DE UM FMS

Segundo Domingos (2004), um FMS é composto por hardware e software

que devem ser integrados numa unidade eficaz.

1.1. Componente de hardware

Para Groover (1996, citado por DOMINGOS, 2004, p.7), o hardware típico

de um FMS é constituído por estações de trabalho, sistema automatizado de

manipulação de material e um computador central de controle.

As estações de trabalho incluem máquinas CNC que têm capacidade de

troca de ferramentas, estações de inspeção, limpeza de peças e outras, quando

necessário. A essas máquinas CNC, pode estar associado um elemento para

manipulação de material (robô) para carregar peças brutas e descarregar peças acabadas.

Na máquina ferramenta, as operações de processamento são executadas de acordo com

um programa NC (Comando numérico), mudando o estado tecnológico da peça.

O sistema de manipulação de material tem como função mover peças entre

as estações de trabalho, entre os locais de trabalho, armazenagem e pontos de expedição

dentro de um FMS, conectando estes pontos isolados de um sistema de produção e

promovendo as operações de carga e descarga de máquinas. Um sistema de

manipulação de materiais é composto por robôs industriais, transportadores (esteiras),

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veículos auto-guiados (AGV) e armazéns automatizados (Lindsay et al., 2000, apud

DOMINGOS 2004, p.8).

O computador central de um FMS é conectado aos outros componentes de

hardware. Além do computador central, as máquinas individuais e outros componentes

geralmente têm microcomputadores como suas unidades de controle individuais. A

função do computador central é coordenar as atividades dos componentes para que se

alcance uma integração entre todas as operações do sistema (Domingos, 2004).

1.2. Software e funções de controle do FMS

Segundo Groover (1996, citado por DOMINGOS, 2004, p. 10) os softwares

de um FMS consistem de módulos que fazem a integração entre as metas e objetivos da

produção e os dispositivos e equipamentos de realização física do processo de

manufatura, associados coma as várias funções realizadas por um FMS.

Algumas das funções incluídas na operação de um FMS são:

Controle e manutenção de registros de peças, pallets e

fixadores;

Controle do sistema de transporte de material;

Controle e manutenção dos registros das estações de

trabalho;

Controle, manutenção, armazenamento e transmissão de

programas CN;

Controle de ferramentas e controle e manutenção da vida

útil das ferramentas;

Disponibilidade de gerenciamento por meio de relatórios

de desempenho;

Controle da produção;

Controle local.

Integrado com cada uma dessas funções existe um ou mais módulos de

software, sendo que em grande parte dessas funções e módulos são aplicações

específicas.

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2. OPERÁRIOS NO AMBIENTE DO FMS

Domingos (2004) diz que um componente adicional na operação de um

FMS é o operário humano. Seus deveres que devem ser executados incluem:

Carregar e descarregar peças do sistema;

Trocar e fixar ferramentas cortantes;

Realizar manutenção e consertos de equipamentos;

Construir programas NC para as peças;

Programar e operar o sistema de computador;

Administração global do sistema.

3. APLICAÇÕES DO FMS

Segundo Domingos (2004), os FMSs são tipicamente usados para produção

de médio volume e média variedade de peças.

Ainda segundo Domingos (2004), os sistemas flexíveis de usinagem são as

aplicações mais comuns da tecnologia FMS. Em conseqüência às suas flexibilidades e

capacidades inerentes do controle numérico por computador (CNC), é possível a

conexão de várias máquinas ferramentas CNC a um pequeno computador central e

conceber métodos automatizados para transferência de peças entre as máquinas.

Existem outros tipos de sistemas flexíveis, tal como montagem, inspeção,

processamento de chapas de metal (furação, corte, dobra, etc.), e fundição.

As experiências em FMS foram, em maior parte, adquiridas na área de

usinagem (Groover, 1996, apud DOMINGOS, 2004, p.15) e os benefícios normalmente

alcançados por esses sistemas de usinagem com a aplicação do FMS são:

Aumento da produtividade

o Alta utilização das unidades de produção;

o Redução do tempo de montagem/preparação

(setup);

o Aumento da taxa de utilização de máquinas.

Aumento da flexibilidade

o Variedade de produtos;

o Mudança no mix original de produção.

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Redução de estoque

o Estoque de peças em processo;

o Estoque de ferramentas.

Redução do tempo nas estações de trabalho

o Redução dos tempos de montagem/preparação;

o Utilização se sistemas automatizados de

manipulação de materiais.

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REFERÊNCIAS

DOMINGOS, J. C. Proposta de um procedimento de programação on-

line da produção de sistemas flexíveis de manufatura baseado em lógica fuzzy.

2004. 137 f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de São Carlos, São

Carlos/SP. Disponível em:

<http://200.136.241.56/htdocs/tedeSimplificado/tde_busca/arquivo.php?

codArquivo=707>. Acesso em: 16 jun. 2010.

MAGGIO, E. G. R. Uma heurística para a programação da produção de

sistemas flexíveis de manufatura usando modelagem em redes de Petri. 2007. 107 f.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, São

Carlos/SP. Disponível em:

<http://200.136.241.56/htdocs/tedeSimplificado/tde_busca/arquivo.php?

codArquivo=1410>. Acesso em: 16 jun. 2010.

MORALES, R. A. G. Modelagem e análise de sistemas flexíveis de

manufatura tolerantes á falhas baseado em rede Bayesiana e rede de Petri. 2009.

135 f. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São

Paulo/SP. Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-

18122009-131135/>. Acesso em: 16 jun. 2010.