Automação da Produção (Tecnologia de Grupo)

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1 Automação da Produção (Tecnologia de Grupo)
para Engenharia de Produção e Desenho Industrial Prof. Artur

2 Roteiro Revisão de tipos de arranjo físico
Células de Trabalho e Tecnologia de Grupo Otimização da formação de células

3 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo Posicional O produto não pode ser movimentado durante sua construção ou montagem Os equipamentos e funcionários se deslocam até o produtos para executarem as tarefas Aplicação: projetos de grande tamanho tais como embarcações e construções

4 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo Posicional

5 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo orientado ao processo Os equipamentos e funcionários são agrupados em departamentos segundo algum critério (tecnologia, funcionalidade, conveniência, etc) Cada recurso pode ser utilizado em vários processos Aplicação: Ambiente de produção de baixo- volume e alta-variedade

6 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo orientado ao processo

7 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo orientado ao produto Cada grupo de equipamentos e funcionários é alinhado segundo a seqüência de produção de um dado produto Aplicação: produção repetitiva ou contínua com alto-volume e baixa-variedade Células de trabalho: no caso deste tipo de arranjo, é o espaço dedicado à produção de cada produto, mas pode ser usado para produzir vários produtos ou partes similares

8 Tipos de Arranjo Físico
Arranjo orientado ao produto

9 Tecnologia de Grupo É uma técnica que consiste em agrupar produtos ou partes em famílias com semelhanças geométricas e/ou com processos de fabricação similares para serem produzidos com os mesmos recursos A motivação para o agrupamento é reutilizar soluções já desenvolvidas para outras partes similares: configurações de máquina, ferramentas, programas CNC, procedimentos, etc.

10 Tecnologia de Grupo Partes Agrupamento: Famílias de partes
Os códigos de identificação das partes da mesma família devem ter prefixos comuns bem delimitados.

11 Tecnologia de Grupo Exemplo de esquema de codificação:
Os códigos de identificação das partes da mesma família devem ter prefixos comuns bem delimitados. Exemplo de esquema de codificação: Número de matrícula da UFF

12 Tecnologia de Grupo Exemplo de esquema de codificação:
Os códigos de identificação das partes da mesma família devem ter prefixos comuns bem delimitados. Exemplo de esquema de codificação: Número de matrícula da UFF Forma de ingresso: Processo Seletivo – classificados 1º Semestre Processo Seletivo – classificados 2º Semestre Transferência Revinculação Disciplinas/atividades isoladas e mobilidade acadêmica Mudança de Curso Convênio Cultural Reingresso Matrícula por força de mandado judicial Rematrícula

13 Tecnologia de Grupo Exemplo de esquema de codificação:
Os códigos de identificação das partes da mesma família devem ter prefixos comuns bem delimitados. Exemplo de esquema de codificação: Número de matrícula da UFF Forma de ingresso Ano de Ingresso Código do curso Ordem de matrícula

14 Tecnologia de Grupo Cada grupo de produtos é produzido em uma célula de trabalho com os seguintes padrões layout Produção em linha Célula de trabalho Grupo distribuído

15 Tecnologia de Grupo Turning = Torno Milling = Fresadora
Boring = Plaina Drilling = Furadeira Grinding = Retificadora Produção em linha Célula de trabalho Grupo distribuído

16 Tecnologia de Grupo Outras vantagens:
Estoque de chão de fábrica reduzido Delegação de responsabilidade Cada líder de grupo fica responsável pelo respectivo grupo de produtos e cada indivíduo é avaliado de acordo com o desempenho do seu grupo Redução do tempo de setup entre partes Aproveitamento de ferramentas e programas CNC para partes diferentes da mesma família

17 Tecnologia de Grupo Desvantagem:
A divisão da produção em grupos delimitados por famílias de partes pode reduzir a utilização das máquinas e aumentar número de máquinas requerido pode ser maior do que no caso do grupo único Utilização Total = Soma das utilizações das partes Utilização de uma parte = Tempo de uma parte / Horas disponíveis (por período) Tempo de uma parte = Demanda x Tempo por unidade Tempo por unidade = Tempo de processamento por unidade + Tempo de setup por unidade Tempo de setup por unidade = Tempo de setup / Tamanho do lote

18 Tecnologia de Grupo Utilização Total = Soma das utilizações das partes
Utilização de uma parte = Tempo de uma parte / Horas disponíveis (por período) Tempo de uma parte = Demanda x Tempo por unidade Tempo por unidade = Tempo de processamento por unidade + Tempo de setup por unidade Tempo de setup por unidade = Tempo de setup / Tamanho do lote Número de máquinas = Utilização Total arredondada para cima Utilização Média = Utilização Total / Número de Máquinas Exemplo...

19 Tecnologia de Grupo Utilização Total = Soma das utilizações das partes
Utilização de uma parte = Tempo de uma parte / Horas disponíveis (por período) Tempo de uma parte = Demanda x Tempo por unidade Tempo por unidade = Tempo de processamento por unidade + Tempo de setup por unidade Tempo de setup por unidade = Tempo de setup / Tamanho do lote Exemplo 1: As partes A, B e C têm demandas de 1000, 1200 e 1500 unidades por semana e são processadas em fresadoras em lotes de 100 unidades com tempos de setup de 40 minutos e tempos de processamento de 3, 2 e 1 minuto por unidade, respectivamente. Calcule as utilizações total e média da fresadora para 40 horas disponíveis por semana.

20 Tecnologia de Grupo (5) Utilização Total = Soma das utilizações das partes (4) Utilização de uma parte = Tempo de uma parte / Horas disponíveis (por período) (3) Tempo de uma parte = Demanda x Tempo por unidade (2) Tempo por unidade = Tempo de processamento por unidade + Tempo de setup por unidade (1) Tempo de setup por unidade = Tempo de setup / Tamanho do lote Exemplo 1: As partes A, B e C têm demandas de 1000, 1200 e 1500 unidades por semana e são processadas em fresadoras em lotes de 100 unidades com tempos de setup de 40 minutos e tempos de processamento de 3, 2 e 1 minuto por unidade, respectivamente. Calcule as utilizações total e média da fresadora para 40 horas disponíveis por semana.

21 Tecnologia de Grupo A divisão da produção em grupos delimitados por famílias de partes pode reduzir a utilização das máquinas e aumentar número de máquinas requerido pode ser maior do que no caso do grupo único Exemplo 2: Para a tabela de utilizações abaixo, verifique o número de máquinas de cada tipo necessárias para produzir as partes A, B, C e D sem agrupamento e dividindo em duas famílias de duas partes. Tipo de máquina Parte A Parte B Parte C Parte D Torno 0,7 0,5 Fresadora Retificadora

22 Tecnologia de Grupo A divisão das operações de uma mesma parte entre os grupos por ajudar a reduzir o número de máquinas mas aumenta o custo de manuseio e transporte de material Exemplo: Verificar o número de máquinas para uma divisão em dois grupos, mas desta vez dividindo as operações da parte B entre os grupos. Tipo de máquina Parte A Parte B Parte C Parte D Torno 0,7 0,5 Fresadora Retificadora

23 Tecnologia de Grupo A divisão das operações de uma mesma parte entre os grupos por ajudar a reduzir o número de máquinas mas aumenta o custo de manuseio e transporte de material

24 Tecnologia de Grupo Exemplo:
Verificar o número de máquinas para uma divisão em dois grupos, mas desta vez dividindo as operações da parte B entre os grupos. Assumindo uma demanda de 8000 unidades por semana para a parte B, lotes de 200 unidades e custo de manuseio de R$ 2,00 por lote, calcule o custo total de manuseio da divisão proposta Tipo de máquina Parte A Parte B Parte C Parte D Torno 0,7 0,5 Fresadora Retificadora

25 Exercício

26 Tecnologia de Grupo A definição de grupos pode ser formulada como um problema de otimização multiobjetivo onde deseja-se minimizar O número de máquinas (custo) O manuseio de material entre grupos (custo) O número de grupos (custo) A complexidade de cada grupo (força a divisão em grupos) medida como número de partes e/ou de máquinas usadas limitaremos o número máximo de máquinas por grupo Neste curso, apenas calcularemos os indicadores de qualidade de uma solução assumindo que as soluções serão geradas por pacotes de otimização

27 Otimização de Grupos Os critérios observados para escolher os grupos são subjetivos Os elementos essenciais podem ser capturados por um modelo de Programação Inteira (PO I) Um software que resolve o modelo pode ser usado com ferramenta de apoio à decisão O gestor precisa observar as soluções geradas e ajustar os parâmetros do modelo e tomar a decisão com base na sua experiência Usaremos uma formulação baseada no livro texto (Modeling and Analysis of Manufacturing Systems)

28 Tecnologia de Grupo Exercício:
Considere as operações da tabela abaixo (tempos em minutos), grupos com no máximo 8 máquinas cada, um período semanal com 48 horas disponíveis, e custos de manuseio de 1; 2; 2,50; 4; 3; 5; 1,10 e 2,40 reais para cada lote das partes A, B, C, D, E, F, G e H, respectivamente. Assuma que o otimizador gerou dois agrupamentos (próximos slides) considerando custos de capital de 20 reais por máquina e de 200 reais por máquina. Compare o número de máquinas necessárias nas duas soluções dadas. Calcule as utilizações médias e os custos de manuseio de material das máquinas em cada caso.

29 Tecnologia de Grupo Exercício: Máquinas a R$ 20,00

30 Tecnologia de Grupo Relembrando os objetivos a serem minimizados:
O número de máquinas (custo) O manuseio de material entre grupos (custo) O número de grupos (custo) A complexidade de cada grupo (força a divisão em grupos) medida como número de famílias e/ou de máquinas usadas limitaremos o número máximo de máquinas por grupo O modelo terá então os seguintes dados de entrada

31 Otimização de Grupos Dados de entrada:
I = no de operações, P = no de partes, M = no de tipos de máquina p(i) = parte cuja produção requer a operação i (operações consecutivas do mesmo produto têm índices consecutivos) m(i) = máquina que executa a operação i mu = número máximo de máquinas por grupo F = custo fixo por grupo criado ti = tempo da operação i por item (incluindo rateio do setup) Dp = demanda do produto p Rm = tempo disponível por máquina do tipo m cm = custo de capital por máquina do tipo m Hi = custo de manuseio total de material entre grupos após a operação i

32 Otimização de Grupos Modelo de Programação Inteira:
Baseado no modelo do livro texto (Modeling and Analysis of Manufacturing Systems) O modelo do livro cria uma variável Xig para representar cada operação i atribuída a cada grupo g Isto cria uma simetria que dificulta a otimização Ex.: As soluções (grupo 1 = {1, 2}, grupo 2 = {3, 4, 5}) e (grupo 2 = {1, 2}, grupo 1 = {3, 4, 5}) são a mesma mas representadas de forma diferente O novo modelo força que o número do grupo seja igual ao menor número de operação (líder)

33 Otimização de Grupos Dados de entrada: Variáveis de decisão:
I = no de operações, P = no de partes, M = no de tipos de máquina p(i) = produto cuja produção requer a operação i (operações consecutivas do mesmo produto têm índices consecutivos) m(i) = máquina que executa a operação i mu = número máximo de máquinas por grupo F = custo fixo por grupo criado ti = tempo da operação i por item (incluindo rateio do setup) Dp = demanda do produto p Rm = tempo disponível por máquina do tipo m cm = custo de capital por máquina do tipo m Hi = custo de manuseio de material entre grupos após a operação i Variáveis de decisão: Xij = 1 se a operação i está no grupo (liderado pela operação) j, e 0 se não está. Ymj = número de máquinas do tipo m no grupo j. vij = 1 se a operação i está no grupo j, a operação i + 1 (do mesmo produto) não está no grupo j, e 0 caso contrário.