UM MODELO DE DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS CAPP ?· UM MODELO DE DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS CAPP PARA…

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    22-Nov-2018

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  • UM MODELO DE DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS CAPPPARA A INDSTRIA METAL-MECNICA

    Ferreira , Joao C. E. - Rezende, Drcio de F. - Pacheco, Fernando S.Universidade Federal de Santa CatarinaDepartamento de Engenharia Mecnica

    GRUCON, Caixa Postal 476, 88040-900, Florianpolis, SC, BrasilTel: +(5548) 231-9387, Fax: +(5548) 234-1519, E-mail: jcf@grucon.ufsc.br

    RESUMO

    No presente trabalho proposto um modelo de desenvolvimento de sistemas de planejamento deprocessos assistido por computador (sistemas CAPP), cujas caractersticas so: (a) ele generativo, isto , oplano de processo gerado a partir de regras armazenadas numa base de conhecimento; (b) as regras socadastradas a partir de informaes obtidas de processistas, e de mtodos de fabricao da indstria; (c) a pea modelada num sistema CAD baseado em features, e esta representao lida pelo sistema CAPP; (d) osistema CAPP l as informaes sobre mquinas, ferramentas e dispositivos de fixao diretamente de um bancode dados; (e) as operaes so utilizadas como base para as decises referentes ao planejamento de processos.Ao final do artigo apresentada uma aplicao deste modelo no desenvolvimento de um sistema CAPP aplicadoa uma indstria.

    INTRODUOO planejamento de processos a atividaderesponsvel pelas decises sobre os processos aserem executados na matria-prima visando obter apea acabada segundo as especificaes de projeto.Portanto, ela uma atividade de grande importnciana indstria, e ela feita por profissionaisexperientes, chamados processistas. Entretanto, umagrande parte dos produtos produzidos por empresascorrespondem a tamanhos de lote com menos de 50unidades, e tambm a variedade de peas em taisempresas bem elevada. Para tais indstrias, oplanejamento de processos efetuadofreqentemente, e sem dvida para isso deve haver oauxlio do computador, para acelerar oplanejamento e para reduzir ou eliminar erros nessaatividade. Tendo em vista o problema acima,prope-se no presente trabalho apresentar ummodelo de desenvolvimento de sistema CAPP para asua implementao na indstria. Ao final do artigo apresentada uma aplicao deste modelo nodesenvolvimento de um sistema CAPP indstria.

    MODELO PROPOSTO PARA O CAPPNeste trabalho apresenta-se um modelo para odesenvolvimento de sistemas CAPP. Ao final doartigo faz-se uma aplicao do modelo a um casoespecfico, onde os detalhes do softwaredesenvolvido so apresentados.

    Caractersticas do ModeloVrios so os critrios que podem ser utilizados paracaracterizar um sistema CAPP. A seguir mostra-se

    como cada critrio foi adotado para o presentetrabalho. Abordagem do sistema: um sistema CAPP podeser variante ou generativo. O modelo de sistemaproposto consiste de um sistema CAPP generativo. Sistema esttico ou dinmico: os planos deprocesso podem ser gerados com uma certaantecedncia (estticos) ou em tempo real(dinmicos). O modelo de sistema proposto prev agerao de planos de processo estticos. Domnio de peas: o sistema proposto se aplica apeas rotacionais que sejam executadas em clulasde manufatura com estratgia de usinagem bemdefinida. Funes executadas: o modelo prev a execuodas seguintes tarefas: anlise do desenho da pea;seleo de superfcies de referncia para afabricao; seleo de mtodos de usinagem; divisoda rota de processo em etapas; seleo de mquinas;seleo de ferramentas; seleo de dispositivos defixao. Modelo de informaes: para que o sistema possaidentificar as caractersticas de cada pea, necessrio que se defina uma forma eficiente dearmazenamento de informaes tanto geomtricasquanto tecnolgicas e do seu envio do CAD para oCAPP. Utiliza-se para isso a tecnologia de features,uma vez que ela adequada para esse propsito. Nopresente trabalho define-se features como umconjunto de informaes referentes forma, assimcomo outros atributos de uma pea [Salomons et al.1993]. A cada etapa do ciclo produtivo podem estarassociados diferentes conjuntos de informaes.

  • Sendo assim, faz-se a distino entre features deprojeto e de manufatura (ver figura 1).

    Figura 1. Features de (a) projeto e (b) de fabricao

    Comunicao CAD/CAPPCom o objetivo de efetuar-se a criao do desenhode projeto da pea, utiliza-se um mdulo CADbaseado em features, onde as peas so construdas apartir de uma biblioteca paramtrica de featurespredefinidas. Uma descrio detalhada do mduloCAD pode ser encontrada em Ferreira et al. (1998).

    O plano de processos para a fabricao de umadeterminada pea feito com base no desenho defabricao, o qual obtido a partir do desenho deprojeto. A transformao do desenho de projeto emdesenho de fabricao denominada mapeamentode features. oportuno ressaltar que o mapeamentode features funo da clula de fabricaoescolhida, sendo portanto uma parte mvel dosistema.

    Tcnica de ProgramaoA tarefa de planejamento de processos tem umacaracterstica bastante peculiar: no existe umalgoritmo predefinido para a gerao de planos deprocesso. Assim, faz-se necessria uma metodologiade programao que permita a utilizao deheursticas que representem a forma de pensar doprocessista.

    A tecnologia de sistemas especialistas, na qual umadas formas de representao do conhecimentoconsiste do uso de regras do tipo IF THEN, bastante conveniente para problemas que notenham soluo algortmica, que o caso doplanejamento de processos. Nessa tecnologia, aseqncia de execuo no previamente conhecidae o fluxo de controle dado pelo disparo das regrasque tm suas premissas satisfeitas. Portanto, estatcnica de programao foi adotada neste sistema.

    A Estrutura do Sistema

    A Operao de Usinagem como a Base para oPlanejamento de ProcessosNo presente sistema, a quase totalidade das etapasde planejamento de processos feita com base nasoperaes que so atribudas s features (mais deuma operao pode ser atribuda mesma feature).

    A seguir descreve-se os atributos associados a cadaoperao: Nome: indica o tipo de operao (cilindramento,faceamento, sangramento, etc). utilizado para aseleo de mquinas, ferramentas e dispositivos defixao. ndice: nmero inteiro que indica a seqncia deoperaes. Cada operao criada com um ndicealeatrio. Durante o seqenciamento, as operaestm seus ndices remanejados de forma queoperaes com ndices menores sejam executadas noincio. Ferramentas: contm os nomes das ferramentasque podero ser utilizadas para a execuo daoperao. Com base no conjunto ferramentas decada operao que se escolhe a ferramenta queser realmente utilizada em cada operao. Dispositivos de Fixao: contm os nomes dosdispositivos de fixao que podero ser utilizadospara a execuo da operao. A seleo de umdispositivo especfico feita a partir das regras deseleo de dispositivos de fixao. Tipo da Mquina: utilizado para especificar qualo tipo de mquina mais conveniente para a execuoda operao. uma caracterstica utilizada paraselecionar a mquina especfica. Mquinas: contm os nomes das mquinas quepodero ser utilizadas para a execuo da operao.A seleo de uma mquina especfica feita a partirdas regras de seleo de mquinas. Posio: classifica as operaes quanto posioda ferramenta em relao pea trabalhada. Podeassumir os seguintes valores: externa, interna ou forade centro. Direo de corte: classifica as operaes quanto direo do avano da ferramenta ao cortar a pea.Pode assumir os valores: longitudinal, transversal ouperfil. Lado de corte: indica o posicionamento da arestacortante da ferramenta a ser utilizada em relao pea. Pode assumir os valores: esquerda, direita, oucentral. Feature: contm o nome da feature qual aoperao est associada. Qualidade : indica a qualidade superficial quedever ser atingida pela operao. Pode ser desbaste,semi-acabamento ou acabamento; Dimetro, Comprimento, Largura e Profundidade:so possveis dimenses de uma operao.

    As operaes foram divididas em detalhadas egerais. As detalhadas so aquelas executadas sobreas features que compem a pea (p.ex. cilindrareixo), enquanto as gerais so aquelas executadas matria-prima como um todo (p.ex. endireitar naprensa hidrulica). O enfoque do trabalho dado soperaes detalhadas, que de agora em diante serotratadas simplesmente por operaes.

    21

    3

    1 2

    3

    Matria-prima

    (a) (b)

  • A Estratgia de Usinagem como a Chave para aBase de Conhecimento

    Prope-se que a definio das regras que compema base de conhecimento seja feita a partir daestratgia de usinagem a ser utilizada. Desta forma,o engenheiro de conhecimento, que o profissionalencarregado de construir a base de conhecimento,busca extrair do processista a estratgia utilizada eno o conjunto de regras.

    As regras sero posteriormente definidas de talforma que a estratgia de usinagem seja respeitada,garantindo assim a consistncia da base deconhecimento.

    A Personalizao como Meio de Adaptao Realidade IndustrialO funcionamento do sistema divide-se em duasfases: (a) a definio da pea; e (b) gerao do planode processos. Para definir a pea, utiliza-se abiblioteca de features de projeto existente, e talbiblioteca pode ser suficientemente genricasegundo o desejo do usurio, isto , ela no precisaestar confinada, por exemplo, a uma clula demanufatura especfica. Desta forma, pode-se criaruma nica biblioteca de features de projeto queatenda a todas as famlias de peas com que sepretende trabalhar, e portanto esta consideradauma parte fixa do sistema.

    Quanto gerao do plano de processos para a pea,as decises dependem de condies especficas dosistema de manufatura considerado, como: mquinase ferramentas existentes, estratgia de usinagemutilizada, etc. Desta forma, o sistema CAPP possuiuma parte mvel, que deve ser adaptada a cadasistema de manufatura em que utilizado. As partesconstituintes do sistema CAPP so mostradas nafigura 2.

    FEATURES DEFABRICAO

    INTERFACEGRFICA

    MOTORDE INFERNCIA

    FEATURES DEPROJETO

    BASEDE

    CONHECI-MENTO

    MAPEADORDE FEATURES

    BANCO DEDADOS DEMAQ., FER,DISP. FIX.

    Figura 2. Arquitetura do sistema CAPP mostrandopartes fixas e mveis que o constituem