domingo, 15 de agosto de 2010

Encontrei esta reportagem na REVISTA ENGENHARIA (Edição 598/2010) e achei interesante.
Mais fácil, mais rápida e mais eficaz


PAVEL SVEJDA*
A tecnologia de computação mudou nossa vida em um ritmo demasiadamente rápido. Sobretudo em relação às técnicas de manufatura, não é mais possível imaginá-la sem o emprego de computadores. Neste contexto a ciência fala de uma “terceira revolução industrial”. Também na técnica de pintura, antigamente uma área de fabricação dominada pelo trabalho manual e empírico, o computador foi massivamente introduzido tornando os processos mais econômicos e mais voltados à preservação do meio ambiente. Os mais novos desenvolvimentos na área de técnica de computação e de sistemas de controle mostram que ainda há algum potencial no que se refere ao aumento da eficiência. Isso não significa automaticamente o aumento da complexidade. Muito pelo contrário



instalações de pintura, especialmente estações de robôs, requerem diversas técnicas de con¬trole para o seu desempenho. Técnicas estas, geral¬mente subdivididas em um controle de estação, um controle de segurança, nos controles individuais de robôs e nos controles da técnica de aplicação. O controle de estação feito por meio de uma central

PLC (Programmable Logic Control) coordena toda a ocorrência na estação e encarrega-se da comu¬nicação com o exterior. Ela recebe a informação sobre o tipo de veículo a ser pintado e sua cor. Tal informação é transferida para o respectivo robô-pintor. O controle de estação avalia também os sinais da periferia – como, por exemplo, dos trans¬portadores e da cabine de pintura, assim como os sinais do sistema de proteção contra incêndio – e entra em ação tomando as providências necessá¬rias. No PLC de segurança, como o nome já diz, passam todas as informações relevantes para se¬gurança. Basicamente isto é a proteção do pessoal, realizada através de cortinas de luz na entrada e na saída da estação, assim como através de contatos de porta na cabine de pintura e também através de botões de emergência. Se um desses sinais acionar alarme, a estação tem que ser colocada imediata¬mente em um estado seguro. O ideal seria que após a retirada do distúrbio, a estação continuasse a operar a partir do ponto onde houve a interrupção. O controle de robôs é responsável pelo movimento dos robôs em si e para o acionamento de gatilhos. Uma aplicação parcial possibilita a parametrização da técnica de aplicação. Em determinados casos é efetuado separadamente um controle para a apli¬cação – como, por exemplo, na selagem e na apli¬cação de verniz de proteção das partes inferiores. Para isso são usados geralmente robôs padrões que não têm nenhuma funcionalidade para o processo. Resumindo, hoje há muitos hardwares de controle em torno de uma estação de robôs. Dois exemplos explicitam isto. Uma estação para a pintura inter¬na com quatro robôs e seis aparelhos de manuseio para abertura e fechamento de capôs e de portas necessita de um PLC e dez controles de robôs. Uma estação para selagem com quatro robôs necessita da mesma forma um PLC, assim como quatro con¬troles de robôs e quatro controles de aplicação. O trabalho empregado é semelhante. Com isso não
se deve esquecer: nos dois casos é necessário para a averiguação da posição da carroceria o chamado “sistema de visão” e para isso são necessários tam-bém hardwares separados.
Isto não sugere por si só simplificar todo o sistema no sentido de reduzir a complexidade e os custos? A tecnologia de informática contem¬porânea torna isto possível. A nova técnica de controle EcoRPC (robô e controle de processo) para os robôs da Dürr baseia-se em um compu¬tador industrial e é capaz de atuar multi-cine¬mática e processualmente. O que significa isto? Significa que com este controle é possível operar simultaneamente até quatro robôs ou gerenciar quatro diferentes processos. Olhando a figura 1, a estação de robôs para a aplicação interior do compartimento de motor e de porta-malas com dois robôs-pintores e dois robôs de manuseio, usando-se a nova técnica, precisa-se na realida¬de de apenas dois, ao invés de quatro controles de robôs. Isto significa reduzir pela metade a quantidade necessária de hardwares.



Figura 1 - Uma estação de pintura para aplicação interior de compartimento de motor e de porta-malas. Os abridores de porta-malas são fixados pendurados em um trilho suspenso. A vantagem desta solução é que se comparando com os layouts convencionais, a estação é bem mais curta, com maior flexibilidade. Robôs e abridores de porta-malas podem “ultrapassar” uns aos outros

O segredo do aumento da capacidade de de¬sempenho está no tempo de ciclo visivelmente menor do processador. Além da capacidade de atuação multi-cinemática e processual esta carac¬terística traz ainda consigo uma importante vanta¬gem: o tempo do intervalo de amostragem é, desta forma, muito mais curto. Com isso consegue-se uma segurança maior no sistema de aplicação. Por exemplo, caso seja detectado um aumento de pressão no tubo alimentador de tinta, a bomba do¬sadora pode ser interrompida antes que o tubo se rompa e seja necessário trocá-lo, sem falar na per¬da de tempo com limpeza, em caso de rompimento do tubo. Os componentes da instalação de pintura podem ser sincronizados melhor entre si. Isso faz um efeito especialmente em processos com uma alta velocidade de aplicação ou em processos que exigem uma alta precisão em relação ao movimen¬to e dosagem de material. Como exemplo, seriam os processos de selagem. Nestes processos, a ve¬locidade de aplicação é em torno de 1 000 mm/s com, ao mesmo tempo, alta exigência na precisão da aplicação. No primeiro exemplo citado, para a selagem na área das lanternas traseiras as espe¬cificações de largura e altura da calafetação têm que ser exatamente cumpridas, caso contrário na montagem as lanternas t não encaixariam (figura 2). O segundo exemplo mostra a selagem de jun¬tas de porta, com as portas fechadas (figura 3). Neste processo é inserido um bocal especial no vão da porta que sela a fenda pelo lado interior da porta. Neste caso, alta qualidade estética é de extrema importância, uma vez que a calafetação é executada a uma distância mínima à borda da porta. Qualquer pequena variação na posição e na forma da calafetação percebe-se facilmente. Estes dois exemplos mostram que tais processos, sem uma perfeita sincronização entre processo e movi¬mento de robô, seriam dificilmente controláveis. E mais outra vantagem: o sistema oferece uma maior produtividade. Uma vez que o acompanhamen¬to da carroceria acontece desta forma, isto é, no controle de robôs e não mais como anteriormente no PLC, programas e dados de aplicação podem ser carregados de forma previdente. Com isso econo¬miza-se o tempo que até então era necessário para o carregamento logo antes da aplicação.

Figura 2 - Simulação e resultado de aplicação de selagem na área das lanternas traseiras. Aqui é exigido exatidão tanto no posicionamento quanto na geometria da costura para evitar retoques manuais

A nova técnica de controle já passou na sua prova de fogo em diversos projetos. Na área de selagem, instalações de robôs equipadas com o EcoRPC estão em funcionamento em diversos fabricantes e controlam robôs e aplicações cada um em uma plataforma. O primeiro projeto, no qual a aplicação de robôs de uma nova planta de pintura foi equipada com EcoRPC em todas
as áreas, foi concluído recentemente com suces¬so. Nesta planta de um conhecido fabricante de automóvel italiano, será construído um veículo, que já nos anos 1960, na sua versão original, gozou de uma grande popularidade. A técnica de robôs e de aplicação para material em PVC e tintas foi fornecida pela Dürr. No total são dois robôs para aplicação de verniz de proteção das partes inferiores e 20 robôs pintores para a aplicação do primer, da pintura de base e da aplicação de verniz – para operação tanto ex¬terna quanto interna. Na pintura interna, na qual acontece a operação stop-and-go (para e anda), os robôs recebem apoio extra de dez aparelhos de manuseio. A propósito: o sucesso emergente deste veículo fez também com que fosse neces¬sário um aumento de capacidade da planta de pintura há tempos já existente. Para tal, a Dürr entregou uma nova estação de primer com seis robôs de pintura e robôs adicionais para a apli¬cação de pintura de base e de verniz.


Figura 3 - Selagem com portas fechadas exige uma exata sincronização entre processo e movimento de robôs

Um controle de robôs moderno e eficiente não seria possível sem um sistema de programa¬ção conveniente. Com o sistema EcoScreen 3D-OnSite, a Dürr oferece um recurso indispensável para a programação, parametrização e visuali¬zação da aplicação de robôs em apresentação tridimensional (figura 4). Isso pode acontecer na instalação, ou seja, “no local” e naturalmente pa¬ralelo à produção, ou “fora”, em um escritório da planta. Através de uma conexão ethernet é ga¬rantida a comunicação com o controle de robôs para fazer o upload e download de dados. Com isso a funcionalidade do sistema ainda não está esgotada. Funções que somente são conhecidas de sistemas de programação off-line se tornam disponível – apenas citando as mais importan-tes: uma simulação de robôs de acordo com o padrão RRS (Realistic Robot Simulation), moni¬toração de colisão, simulação multi-cinemática de até 16 robôs e gravação de vídeos.


Figura 4 - O sistema de visualização EcoScreen 3D-Onsite oferece uma vasta funcionalidade para a programação e parametrização ideal de instalações de robôs para o processo de pintura e de selagem
Além disso, o sistema de programação gera automaticamente as imagens do caminho traça¬do pela pintura, assim como oferece inúmeras possibilidades de administração de dados com a ajuda de um administrador de banco de dados. E ainda, está à disposição um instrumento mui¬to importante para a manutenção – um módulo de diagnose, com o qual todos os sinais de um ou mais controles de robôs podem, ao mesmo tempo, com uma elevada taxa de amostragem, ser registrados e arquivados. Para a análise grá¬fica dos dados, o módulo de diagnose contém inúmeras ferramentas. Também é possível um arquivamento dos dados por longo período de tempo em um banco de dados SQL.
O desempenho dos computadores atu¬ais possibilita cada vez mais simular proces¬sos e procedimentos. A força motriz é o fato de que ciclos de produto tornam-se cada vez mais curtos e, por motivo de tempo e custo, cada vez mais se abre mão da construção de protótipos. Já há muito tempo é possível uma programação de robôs por meio de modelos de dados com o chamado sistema de programação off-line. Esta funcionalidade pode, entretan¬to, como mencionado anteriormente, também ser integrada ao sistema de programação da instalação de robôs. Simulações de processos dão respostas, hoje em dia, a importantes per¬guntas. A seguir, alguns exemplos. Será que o fluxo em um tanque de imersão é tão bom que o recente meio de processo está à disposição em todas as partes da carroceria do veículo? Será que o aquecimento da carroceria em um secador é uniforme e a temperatura necessá¬ria para a secagem, será alcançada por todas as partes? Será que o fluxo de uma cabine de pintura é laminar ou ocorrem turbulências que podem causar sujeira nos veículos pintados e nos equipamentos? No planejamento de uma instalação de pintura não se pode mais abrir mão de uma simulação de fluxo de material (figura 5). Ela confirma importantes premissas de planejamento, como capacidade, tempo de processamento, avaliação de armazenamento de carroceria. As possibilidades descritas aqui podem ser conectadas em parte hoje em dia, porém em um futuro próximo poderão ser co-nectadas entre si em um modelo 3D. Através de um programa de apresentação adequado em conjunto com um Power Wall (um display) o cliente pode entrar virtualmente em sua ins¬talação de pintura. E isso muito antes do lança¬mento da pedra fundamental. Assim a fábrica digital torna-se realidade.


Figura 5 - Processo de simulação do aquecimento de uma cabine de caminhão no secador
Por último uma nota para os interessados em história. A primeira revolução industrial foi anunciada com a introdução do motor a vapor, em 1776, por James Watt. A segunda revolução industrial veio com a descentralização do motor de tração nas rodas, para a qual a invenção do motor de corrente alternada de Werner von Sie¬mens em 1879 contribuiu largamente. A terceira revolução industrial, citada no início, foi a intro¬dução do microprocessador e a descentralização da “inteligência” que está ligada a ela. Este mi¬croprocessador foi apresentado pela firma Intel no ano de 1971.


* Pavel Svejda é engenheiro mecânico, doutorado pela Universidade de Stuttgart, Alemanha, e desde 1996 tra¬balha na Dürr Systems
E-mail: pavel.svejda@durr.com

Fonte: http://www.brasilengenharia.com.br/ed/598/Art_Produção_598.pdf
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