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Digital Manufacturing: Technology in the improvement of the production process. Palestrante: Prof° Dr. Jefferson Gomes - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
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Manufatura Digital
Prof. Dr. Eng. Jefferson Oliveira GomesCoordenador de Projetos e Desenvolvimentos:
Joinville, Setembro de 2011
Preâmbulo
Racionalização dos processosConhecimento de novas tecnologias
Tomadas de decisões com multi-critérios
Nossos desafios na indústriaRacionalização dos recursos produtivos
Custos operacionaisCustos operacionais
CAPITAL
ESPAÇOMANUTENÇÃO
FERRAMENTAS
ENERGIACUSTOS INDIRETOS DE MÃO DE OBRA
CUSTOS DIRETOS DE MÃO DE OBRA
GRAU DE AUTOMAÇÃO
0
100 %C
US
TO
S
Fonte: Tavares de Carvalho Consulting
Qualidade elevada
Pressão de prazos
Pressão de custos
Globalização
Inovação tecnológica
Faixa etária e qualificação
Espectro de produtos Tipos de pedidos
Novos pedidosAlterações
Reparações Manutenção
Manufatura digital
Infraestrutura LogísticaMeios de Prod.Produto Predial
++ ++= Fábrica Digital
Fonte: Sandra C. Zimmermann
Redução de custos e aumento de produtividade.
A Manufatura Digital vai do planejamento dos processos até simulações de processos de montagem em geral e à simulação da fábrica de todos os segmentos de manufatura = Mock-Up Digital
Fonte:
FábricaDigital = um conjunto de tecnologias que integram virtualmente diversas informações,
possibilitando a simulação, análise e tomada de decisão
FrontloadingTempo de planejamento
Tempo
Modelo digital
Modelo real
Desenvolvimento do produto
Construção e implantação
Desenvolvimento do processo
Tempo de planejamento
Tempo
UtilizaçãoModelo real
Frontloading
Fonte:
RESTRIÇÃOPor serem extremamente específicos e terem retornos sob investimentos a longo e médio prazo,
esses projetos não fornecem vantagem competitiva suficiente às empresa.
Obs: a reduction in machining tolerances from approximately +/- 150 microns to 100 microns on the features of the airframe can account for a weight reduction of 4500 kg/aircraft and substantial fuel savings (8%) [Dornfeld, 2011].
Simulação 3DEXEMPLO 1
Simulação 3D
MD- Análise de interferências
Analíses
Estudo de fatores ergonômicos visandomelhorar o desempenho de operários emtarefas de manufatura.
Conforto e o esforço feito por um operário para ficar em determinada posição.
Benefícios
Essas informações auxiliam no projetos de células de manufatura mais produtivasmelhorando processos e reduzindo custos.
O modelo biomecânico Jack consiste de 71elementos moveis, 69 juntas e 135 graus de liberdade.
Capacidade de buffer (pulmão)e mix de produção.
MD- Planejamento e análise completa dos processos
Sistema
Produção “Just in Time”
Cliente
Plano de Vendas
Plano deProdução
ProduçãoDiária (Takt)
Planejamentode Pessoal
Planejamentode Capacidade
Planejamentode
Material
Gerenciamentodo Kanban Kanban
Externo
Peças
Peças
Em seqüência
Rotina do Homem Aranha
Supermercado de Peças
Componente único
Célula deUsinagem
Várias Peças
Kanban Interno
Em seqüência
Peças do Fornecedor
Sub-montagem
Fonte: Projeto CCM-ITA 2007
MD- Análise de processos com manequins humanos
Fonte:
•Motivação •
1 >> Projeto cooperativo CCM-ITA – Simulaçãode layout para auxiliar Blitz Kaizen.
Blitzkaizen
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• Modificações ou aquisições imediatas de equipamentose serviços;• As alterações de processos e layouts precisam servalidadas fisicamente;• O mapeamento do estado futuro é focado em dadosinstantâneos ou médias (dados históricos) para cálculosem planilhas eletrônicas.
Ø Características de Blitz Kaizen:
2 >> Explorar o potencial de ferramentas de simulação
•Motivação •Introdução
•Processo de Simulação •
Sistema
Modelo = representação
Componentes de um Sistema
Fundamentação Teórica
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É destinado para otimizar tanto a engenharia de processo quanto o processo de fabricação e montagem, permitindo ao usuário simular e validar o planejamento do processo de fabricação quando for necessário .
MD- Simulação de linha de montagem
Fonte:
Scan – Situação Atual Documentação Scan – “As build”
2D/3D Layout Animações
Recomendado apenas para linhas de Produção ($)
Utilizado em Apresentações
Análises do modelo 3D: Simulações e interferências
Implantação do conceito Fonte:
Simulações de processoü Analiseü Simulaçõesü Ergonomiaü Relatorios
Planej.ProcessosüProcessos padrão (SVD)
Layouts de processoü 2D & 3D üPredial e infra-estrutura
ProdutoüÁrvore do Produto
RecursosüMeios produtivosü Investimentos
Recurso
Produto
Processo
Metodologia do Planej. ProcessosFonte:
Bibliotecas§ Robos § Meios de produção § Humanos
Padrões§ SVD § MTM § etc...
Vantagens :
üAumenta produtividade do planejamento ü Reutilização de meios produtivosüViabiliza padrões a nível do grupo VW ü Permite estudos comparativos entre modelos
SVD 3097 – Montar ...Audi 350 3 minAudi D3 5 min
Bibliotecas e padrõesFonte:
Fatores
Metodo
Humano
Tecnologia
Organização
Processo
FabricaDigital
Produtovirtual
Desafios
• Quebra de paradigmas;
• Organização da cadeia de informações;
• Integrar informações e atividades de diferentes grupos de trabalho (processo);
• Definição do método de trabalho;
• Estabelecer parcerias com fornecedores de tecnologia (UGS,T-Systems, Bentley, Dassault).
Fonte:
Nossos desafios na indústriaConclusões parciais
Entendendo o segmento
Capacidade de P&D
A discussão hoje em dia deve estar pautada em projeto para manufatura
“...Engenheiros devem ser formados com alta qualidade, caracterizada por sólidos conhecimentos de física, matemática e química. Devem ainda ter capacidade de trabalhar em equipes multidisciplinares e, também, senso de responsabilidade ética e profissional...“
(Aquilino Senra Martinez é vice-diretor da Coppe/UFRJ )
Entendendo o segmento automotivo China/India:
Capacidade de P&D
• A China com corpo de 1,8 milhões de engenheiros forma 300 milpor ano
• India com 450 mil engenheiros forma 200 mil por ano
• No Brasil, as grandes empregadoras, com mais de 100 engenheiros, são apenas 2,8% do total.
• Brasil forma 23 mil engenheiros por ano
• Russia forma 100 mil engenheiros por ano
• Brasil 6 engenheiros/1000 profissionais ativos
• França 15 engenheiros/1000 profissionais ativos
• EUA e Japão 25 engenheiros/1000 profissionais ativos
“...Engenheiros devem ser formados com alta qualidade, caracterizada por sólidos conhecimentos de física, matemática e química. Devem ainda ter capacidade de trabalhar em equipes multidisciplinares e, também, senso de responsabilidade ética e profissional...“
(Aquilino Senra Martinez é vice-diretor da Coppe/UFRJ )
Fonte: BCG Report 2008
Interface Industrial
Interface acadêmica
Prof. E. VillanyITA
Prof. J. GomesITA
Coordenador
Prof. L. TrabassoITA
Prof. R. SuterioINPE
Tecnologias de manufatura
Metrologia e qualidade
Gerenciamento da qualidade e
metrologia
Gerenciamento do ciclo de vida
do produto
Desenvolvimento do ciclo de vida
do produto
Fundamentos de mecatrônica
Modelagem de sistemas de manufatura
Tecnologias dos
processos