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CAPÍTULO 9 - PROJETO DE MAQUINAS E DE SISTEMAS - Coggle Diagram
CAPÍTULO 9 - PROJETO DE MAQUINAS E DE SISTEMAS
REQUISITOS
VELOCIDADE
Turnos: dois turnos de oito horas por dia
Produção anual: 70.000 dispositivos
Linha de produção recente: instalada há cinco anos, produziu 42.000 dispositivos no ano passado
Tempo de parada: 20% do tempo disponível para manutenção, reparos ou mudanças
Dias trabalhados: 240 dias por ano (48 semanas x 5 dias)
Horas de produção: 3.840 horas por ano
Tempo real de produção: 3.072 horas (após subtrair 768 horas de parada)
Produção média: 13,67 dispositivos por hora
Eficiência da linha: 85% (13,67/16 x 100%)
Meta de velocidade: 18 dispositivos por hora
Meta de eficiência: 90%
Produção esperada: 62.208 dispositivos (3.840 horas x 18 dispositivos/hora x 0,9 eficiência)
MELHORIAS
Troca de atuadores pneumáticos por servos: redução de 50% no tempo de configuração
Tempo de configuração: 40% do tempo total de parada
Coleta de dados: necessária para determinar causas das paralisações
Sistema de coleta de dados: implementação utilizando o CLP atual
CUSTOS
Relatório de implementação da linha de produção: custo de $2 milhões
Disponibilidade de orçamento: $2,4 milhões
Avaliação de áreas para redução de custos
DOCUMENTAÇÃO NECESSÁRIA
Uso do modelo de projeto da companhia
Inclusão de especificações elétricas e mecânicas
Coleta de informações: capacidade de velocidade da linha, requisitos de empacotamento, área necessária, dimensões do dispositivo
Necessidade de três orçamentos de diferentes fabricantes de máquinas e integradores
EXEMPLO PRÁTICO DA CAMPANHIA ACME WIDGET
ORÇAMENTO
Requisitos de Orçamentos
Pedido de orçamento com descrição da linha proposta
Envio de requisições por email para três empresas
Refinamento da documentação de requisitos
Contato com Empresas
LocalTech
Ligação de Bill, engenheiro de aplicações e vendas
Visita à linha de produção B
Discussão sobre hardware, sequenciamento e prazos
Entrega de documentação de requisitos e amostra do dispositivo
LineX
Ligação de Jack, representante de vendas
Discussão sobre operações da linha anterior e problemas técnicos
Entrega de documentação de requisitos e amostra do dispositivo
Mammoth Corp
Ligação para o engenheiro de aplicações regional, Steve
Agendamento de reunião para duas semanas depois
Análises dos Orçamentos - REUNIÃO PARA DISCUTIR OS ORÇAMENTOS
Mammoth Corp
Orçamento mais detalhado e abrangente
Carta de apresentação e renderizações em 3D
Custo: $2,2 milhões
LineX
Orçamento detalhado com fotos e descrições da operação
Melhorias na linha, incluindo mecanismo separador de peças
Custo: $1,7 milhão
LocalTech
Modelos sólidos em 3D da linha
Propostas de melhorias para a linha original e nova
Ênfase no suporte local
Custo: quase $2 milhões
DECISÃO
Ordem de compra emitida para a LocalTech
Suporte local considerado de grande valor a longo prazo
Referências positivas sobre a LocalTech
Compromisso de trabalho redigido por Mark
AQUISIÇÃO
Mark ligou para Bill (LocalTech) para confirmar a contratação
Bill e Jim (gerente de engenharia) visitaram Mark para discutir o gerenciamento do projeto
TERMOS DE PAGAMENTO
LocalTech solicitou: 40% à vista, 40% antes da entrega, 20% líquidos 60 dias após entrega (40/40/20)
Política da ACME: 30% à vista, 30% após recebimento de 90% dos materiais, 30% após FAT e antes da entrega, 10% líquidos 90 dias após sucesso da SAT
Acordo: seguir termos da ACME com cláusula adicional para fluxo de caixa (segundo 30% pago em até 120 dias após requisição de peças)
Processo de Envio e Pagamento
Ordem de compra enviada por fax e correio
LocalTech enviou fatura
Pagamento recebido pela LocalTech em 57 dias
PROJETO
MECÂNICO
DESENHO MECÂNICO
Uso do SolidWorks para modelagem 3D
Downloads de arquivos de fornecedores (chassi, atuadores, componentes)
Equipe de projetistas mecânicos (sete licenças)
Criação da lista de materiais preliminar
Modelagem de montagens individuais (três semanas)
Elementos Finitos e Análise de Tensão
Inserção de pesos e dimensões do hardware em planilha
Análise de tensões esperadas
Uso de software do Método dos Elementos Finitos (MEF)
Cálculos de rigidez e resistência
Enquadramento e Suporte a Sensores
Colocação dos modelos de montagem no chassi
Modificação de suportes e caixas devido a interferências
Uso de aço laminado soldado a frio para quadros e suportes
Uso de extrusão de alumínio para montagem do sistema de visão e guarda do quadro superior
Detalhamento
Revisão de desenvolvimento mecânico com o cliente
Detalhamento de componentes individuais para fabricação
Dimensionamento, tolerância, acabamento e materiais em desenhos 2D
Instruções para operadores de máquina
Elétrica e Controles
Especificações baseadas nos controles da Allen-Bradley
Uso do ControlLogix
Lista de I/O e esquema dos controles
Utilização de I/O remota e distribuída
Sistema de visão: câmera inteligente Cognex Insight
Interface entre controladores (bit-bang ou cartão Profibus)
Diagrama de linha simples para mostrar energia fornecida
SOFTWARE E INTEGRAÇÃO
FLUXOGRAMAS
Uso do Microsoft Visio para desenhar declarações lógicas e fluxo
Modelo existente na LocalTech
Técnicas semelhantes a programas de computador (Fortran, Basic, C)
GERAÇÃO AUTOMÁTICA DE CÓDIGOS
Ferramenta baseada em planilhas
Macros de Excel para gerar descrições AutoCAD e tags para CLP e IHM
Definição de tipos de dispositivos na planilha de I/O
Geração automática de sub-rotinas de I/O, falhas e aquisição de dados/OEE
CODIFICAÇÃO
Criação de sub-rotinas de autossequência e lógicas não padronizadas
Planejamento estrutural do código
Uso de valores numéricos para sequências de estado
Divisão lógica da linha em zonas
IHM(Interface Homem-Máquina)
Geração de tags da IHM por planilhas
Uso do Allen-Bradley PanelView Plus HMI
Importação de bitmaps simplificados para o programa da IHM
Modelo de IHM com telas principais, telas de estações, I/O do CLP, OEE, dados de produção, servos, painéis frontais
INTEGRAÇÃO
Sistemas externos na linha principal: bandeja vibratória, sistema transportador, chassi, sistema de embalagem, sistema de visão Cognex
Reuniões com fabricantes de máquinas de embalagens e bandeja vibratória
Relação com consultor local de máquinas de visão (especialista na Cognex)
Gordon responsável pela manutenção do sistema de visão
FABRICAÇÃO
ESTRUTURAL
Estrutura principal suportada pelo chassi e sistemas de transporte
Necessidade de caixas soldadas nas extremidades do chassi para montagem de pick-and-place
Caixas soldadas fora da oficina e finalizadas na máquina CNC
Suportes das estações feitos da mesma forma
Caixa com tensão aliviada por unidade vibratória
Suporte dos sensores feito em forno
Peças camufladas e enviadas para pintura
Peças etiquetadas e levadas para montagem após retorno
MECçANICA
Montagens mecânicas feitas na oficina
Peças unidas por aparafusamento
Peças finalizadas etiquetadas e levadas para montagem
Peças com tolerância apertada verificadas na CMM
Peças dentro da tolerância enviadas para o chão de fábrica
Peças fora da tolerância retrabalhadas ou refeitas
ELÉTRICA
Esquemáticos aprovados por Gordon e ACME
Desenhos entregues ao fornecedor do painel
Componentes chegando, mas faltando conector para iniciar construção
Gordon pede envio do material disponível
Painel traseiro marcado e perfurado para montagem
Elementos principais montados no painel traseiro
Fiação feita por Mieko, profissional meticulosa e rápida
Fiações de 480 VCA em cores específicas para identificação
Fiações CA e CC roteadas por condutores com ângulos de 90°
Etiquetas adesivas para identificação de fios
MONTAGEM
Chassi no chão de montagem por duas semanas
Quadros e componentes estruturais entregues pela oficina de pintura
Submontagens e estações reunidas em mesas de trabalho
Invólucro elétrico montado no quadro
Painel traseiro ligado e aparafusado
Estrutura de guarda anexada na parte superior da máquina
Painéis e portas Lexan inseridos
Sistemas de transporte e bandejas vibratórias entregues
Máquinas de embalagem atrasadas
Gordon e Joe visitam fabricantes para correções
Sistemas de transporte e maquinário auxiliar posicionados e nivelados
Maquinário afixado no chão
Eletricistas e Mieko ligam sensores e componentes
Condutores de plástico montados para cabos e mangueiras
Cabos de desconexão rápida usados para fácil desmontagem
PARTIDA E DEPURAÇÃO
SISTEMAS MECÂNICOS E PNEUMÁTICOS
Aplicação de Ar
Ar aplicado na desconexão pneumática rápida
Técnico verifica válvulas e atuadores manualmente
Configuração dos Controles de Fluxo
Supervisão de Joe para garantir velocidade apropriada dos cilindros
Controles bloqueados para evitar movimentos inadvertidos
Verificação Elétrica
Gordon verifica curto-circuitos e fusíveis
Porta-fusíveis e disjuntores deixados abertos
Energização sequencial dos ramos e disjuntores
E-Stops desengatados e botão Liga/Reset acionado
INTEGRAÇÃO COM O SISTEA DE EMBALAGEM
Ligação e Teste de Equipamentos Auxiliares
Sistemas de transporte acionados via VFDs
Verificação da direção dos motores
Bandejas vibratórias iniciadas
Enchedor verificado e ajustado por técnico
Integração da Linha
Elementos independentes organizados e testados
CONTROLES
Porta Utilitária de Computador
Graceport com tomada elétrica duplex e porta de comunicação
Porta Ethernet RJ45 conectada a switch Ethernet interno
Configuração e Download de Programas
Utilidade BootP para configurar endereços do CLP e IHM
Correção de indicadores na IHM
Verificação de telas e funcionamento normal
Teste e Ajuste de Sensores e Atuadores
Navegação pelas telas da IHM
Verificação de sensores e atuadores pelo eletricista
Modo Manual e Ciclo Seco
Verificação de movimentos dos atuadores
Operação do chassi em modo manual
Ciclo seco para treinar atuadores
Ajustes finais e carregamento de dispositivos
FAT e SAT
ACEITAÇÃO DE FÁBRICA
Equipe de FAT
Mark, gerente de produção e dois operadores da linha B
Execução do FAT
Duração: 4 horas contínuas
Velocidade: 18 peças por hora
Operadores em sincronia com a máquina
Exceções: pausas e manutenção
Verificação de peças rejeitadas
Planilhas de Verificação
Critérios de desempenho pela ACME e LocalTech
Procedimentos Manuais e Calibrações
Técnicos e operadores acionam a máquina
Mark aprova a expedição da linha
ACEITAÇÃO LOCAL
Execução do SAT
Duração: 8 horas (um turno completo)
Operadores adicionais da linha B
Tempo de atividade: mais de 98%
Problemas Iniciais
Sistema de visão Cognex afetado por iluminação
Escudo fabricado e documentado
INSTALAÇÃO
EXPEDIÇÃO
Desmontagem da Linha
Máquinas individuais desmontadas
Chassi principal desemparafusado e colocado em calços
Transporte em caminhão local sem encaixotamento
Carregamento
Máquinas e caixas amarradas e carregadas
CONTRATO COM MECÂNICOS E ELETRICISTAS
Equipe de Instalação
Montador de máquinas e eletricista industrial
Gordon e Joe auxiliam no descarregamento
Posicionamento e Nivelamento
Equipamentos posicionados e nivelados
Máquinas aparafusadas ao chão
Reconexão das Máquinas
Novos conduítes ligados do painel principal
Verificação rápida e preparação para o SAT
SUPORTE
OS PRIMEIROS TRÊS MESES
Desempenho da Linha C
Mais rápida e tecnológica que a linha B
Telas de OEE na IHM úteis para identificar causas de paradas
Ajustes e Suporte
Gordon e Joe fazem ajustes e mudanças de software
Projeto considerado um sucesso
GARANTIA
Substituição de Motor CA
Motor CA em sistema de transporte substituído
Problemas com Sensores
Sensor fotoelétrico quebrado duas vezes
Protetor fabricado e instalado