CIM, FMS e CAM
Muitas informações essenciais para entender a lógica de programação das máquinas ferramentas CNC conforme as normas ISO.
Ricamente ilustrada, esta primeira edição já possui mais de 200 imagens, para o bom entendimento do leitor, além de exemplos de programação para inúmeras instruções.
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•Controle da Produção
–Dimensionamento auxiliado por computador - modelagem, simulação, escalonamento dinâmico.
–Aquisição de dados em tempo real relativas a ordens de fabricação e recursos.
•Equipamento dinâmico
–CNC
–FMS
–Robôs
–Sistemas de manipulação/armazenamento
–Sistemas de inspecção
–Etc.
•Funções
–Controle de cada estação de trabalho.
–Distribuição das instruções de controle às estações de trabalho.
–Controle da produção.
–Controle dos sistemas de manipulação e armazenamento de materiais.
–Controle das ferramentas.
–Monitoração do desempenho do sistema.
•Dados armazenados
–Programas para as máquinas CNC.
–Folhas de encaminhamento.
–Parâmetros de produção de cada peça.
–Dados relativos a contentores e fixações.
–Dados das ferramentas de cada máquina.
FMS - SISTEMA FLEXÍVEL DE MANUFATURA
FMS é o acrônimo de Flexible Manufacturing System, que em português significa Sistema Flexível de Manufatura.
DEFINIÇÃO: Sistema de produção altamente automatizado e capacitado a produzir uma grande variedade de diferentes peças e produtos, usando o mesmo equipamento e o mesmo sistema de controle.
Um sistema de fabricação flexível consiste num conjunto de estações de trabalho (normalmente máquinas de controle numérico), interligadas por um sistema de transporte e manuseamento de materiais e controladas por um sistema computadorizado integrado de manufatura (CIM).
CIM, FMS, CAM e LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO
Figura 3.1.1: Fluxo de motivos que levam a utilização dos sistemas CIM/FMS.
A integração das economias mundiais que trocam entre si matérias primas, produtos e entre outras coisas produzidas internamente. E, com o advento de novas tecnologias e desenvolvimentos das tecnologias de comunicação e de transporte possibilitam a troca de informação e de mercadorias.
Figura 3.1.2: Exemplo de sistema flexível manufatura na Chance-Vought Aircraft (Cincinnati Milacron)
Fonte: GROOVER (2007).
COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING (CIM)
CIM é o acrônimo de Computer Integrated Manufacturing, que em português significa Manufatura Integrada por Computador, e que resumidamente é:
•Integração das diversas atividades da empresa, relacionadas com a produção, através da utilização de tecnologias de informação, como sejam, bases de dados, sistemas de comunicação, etc.
•Deste modo, os vários departamentos associados às atividades, podem comunicar entre si através da partilha ou troca de informações.
O CIM pode ocorrer em vários níveis conforme abaixo:
1° - Integração apenas das atividades de engenharia e de produção.
2° - Integração de todas as atividades relacionadas com a fabricação.
3° - Integração dos sistemas de informação da empresa com os dos clientes e fornecedores.
VANTAGENS DO CIM
•Produtividade
A eliminação da redundância da informação, conduz a um melhor controle e gestão dos recursos, podendo ser atingidas melhorias de 40 a 70%.
•Flexibilidade
Maior rapidez de resposta aos eventos externos (variações do mercado, ...) e aos internos (avarias e defeitos de qualidade, ...).
•Qualidade
A integração de sistemas automatizados permite diminuir o número de erros ocorridos, devido à garantia da não duplicação da informação (aumento da qualidade de 2 a 5 vezes).
•Tempos de concepção
A partilha de informação entre os vários departamentos de projeto permite a redução do tempo de concepção de um produto entre 15 a 30%.
•Work In Progress (WIP)
Uma gestão otimizada permite uma redução do material que circula na fabrica em valores que podem variar entre 30 a 60%.
•Decremento dos custos de produção.
Com a produção realizada conforme pedido do cliente, se reduz os suprimentos (matéria- prima, mão de obra, etc.) apenas ao necessário. Há a partilha dos recursos produtivos (máquinas, equipamentos, dispositivos, ferramentas, etc.). •Redução de estoques. Evita-se produzir para formar estoque, pois, a estocagem envolve altos custos, tais como, local para armazenagem, controle de entrada e saída de produtos, segurança, etc. •Redução da necessidade de manter documentação em papel. A maior parte da documentação é mantida em meio eletrônico. •Decremento do tempo de resposta. Como a produção é realizada conforme pedido do cliente, evita-se produzir para formar estoque, tendo-se assim, a fabricação dedicada aos pedidos e assim, agilizando a resposta. •Produtos feitos à medida do cliente.
Com a adequação do produto às necessidades e preferências dos clientes, uma quantidade maior de clientes se associa àquele produto.
DESVANTAGENS E PROBLEMAS DO CIM
•O CIM é mais uma questão mais estratégica do que tecnológica.
•Não existe uma especificação genérica de CIM, nem um sistema normalizado que se possa comprar, portanto, é sempre personalizado.
•Alto custo do sistema.
•Heterogeneidade dos equipamentos existentes no sistema.
•Fatores sociológicos, tais como: necessidade de treinamentos, adaptação do pessoal ao sistema, impacto sobre os costumes da empresa e região.
NATUREZA DOS ELEMENTOS DO SISTEMA CIM
Quando a integração ocorre em todas as atividades de engenharia e de produção, tem-se os vários elementos do sistema utilizando recursos de computador relacionados ao produto nas várias fases de desenvolvimento que vão, da concepção até a fabricação.
•Concepção do Produto
–Concepção da funcionalidade do produto
–Modelagem geométrica - CAD
–Análise e verificação de engenharia - CAE
–Definição da programação dos equipamentos e processo - CAM
–Integração destas atividades com as restantes do ciclo de vida de um produto: DFM (Design for Manufacturing), DFA (Design for Assembly) e CE (Concurrent Engineering).
•Planejamento da Produção
–Planejamento de requisitos de matérias primas - MRP
–Planejamento da capacidade - CRP
–Planejamento do processo de produção - CAPP
–Escalonamento de longo prazo
Figura 3.1.3: Âmbito dos sistemas de manufatura (adaptado).
Fonte: GROOVER (2010).
CARACTERÍSTICA PRINCIPAL DO FMS
Capacidade de processar uma variedade de diferentes tipos de peças, simultaneamente, nas várias estações de trabalho.
Objetivo: preencher o vazio entre a produção em massa (caracterizada pelas linhas de produção) e as pequenas produções realizadas em máquinas CNC isoladas.
COMPONENTES DE UM FMS
•Estações de Trabalho
Células de manufatura (com máquinas-ferramenta de controle numérico, robôs, etc.), células de montagem, células de inspeção, etc.
•Manipulação e armazenamento de materiais
Manipulação de materiais entre as diversas estações de trabalho. Exemplos: Armazéns automáticos, sistemas automáticos de esteiras, AGV, etc.
•Sistema de controle por computador
Sistema de controle, sistema de informação e sistema de comunicação.
LEIAUTES (Layout) do FMS
O leiaute do FMS é estabelecido pelo sistema de manuseio de material
•Cinco tipos básicos de leiautes
1.Em linha
2.Ciclo (Loop)
3.Escada (Ladder)
4.Campo Aberto (Open field)
5.Robô centrado
Figura 3.1.4: Exemplo de leiaute em linha (Cincinnati Milacron).
Fonte: GROOVER (2007).
FATORES QUE INFLUENCIAM O PLANEJAMENTO E CONCEPÇÃO DE UM FMS
•Volume de trabalho a ser produzido pelo sistema.
•Variações nos encaminhamentos do processo.
•Características físicas das peças.
•Famílias de peças definidas de acordo com semelhanças geométricas e de processo.
•Requisitos de operações humanas (um gestor do sistema, uma equipe de manutenção para cada 10 máquinas, etc.).
•Volume de produção adequado (5000-7000 peças por ano).
•Número mínimo de máquinas: 4
CÉLULAS DE FABRICAÇÃO FLEXÍVEIS
Conjunto de várias máquinas CNC, alimentadas por um ou vários robôs e ocasionalmente com a possibilidade de sistemas de armazenamento e manipulação de materiais.
Todo este equipamento é controlado e supervisionado por uma aplicação computorizada, pertencente à um componente de software.
Figura 3.1.5: Exemplos de células de manufatura.