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Projeto stockview - Sistema de Controle em LabView para TKS e ConWIP
 

Projeto stockview - Sistema de Controle em LabView para TKS e ConWIP

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Sistema capaz de controlar à atividade produtiva, via software desenvolvido em LabView. ...

Sistema capaz de controlar à atividade produtiva, via software desenvolvido em LabView.
Esse sistema é capaz de gerir eficientemente os mecanismos TKS e ConWIP, para uma linha de produção de até 3 postos.

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    Projeto stockview - Sistema de Controle em LabView para TKS e ConWIP Projeto stockview - Sistema de Controle em LabView para TKS e ConWIP Document Transcript

    •     Universidade  do  Minho   Escola  de  Engenharia   Departamento  de  Produção  e  Sistemas                   Sistema  de  Monitorização,  Supervisão  e   Aquisição  de  Dados  de  um  Sistema   Produtivo  aplicando  diferentes   mecanismos  de  Controlo  da  Atividade   Produtiva  (CAP)  –  TKS  &  CONWIP     André  Parra,  João  Mortágua,  Jorge  Lima,  Washington  Peroni                 17/Julho/2013
    •     i   Universidade  do  Minho   Escola  de  Engenharia   Departamento  de  Produção  e  Sistemas           Projeto  Integrado  de  Informática  Industrial  2   (Mestrado  em  Engenharia  de  Sistemas)       Sistema  de  Monitorização,  Supervisão  e   Aquisição  de  Dados  de  um  Sistema   Produtivo  aplicando  diferentes   mecanismos  de  Controlo  da  Atividade   Produtiva  (CAP)  –  TKS  &  CONWIP   Alunos   André  Parra   João  Mortágua   Jorge  Lima   Washington  Peroni   Docentes  responsáveis   Rui  Manuel  Sousa   Sílvio  do  Carmo  Silva    
    •     ii   Relatório  de  trabalho  de  grupo  submetido  para  avaliação   no  âmbito  da  unidade  curricular  de  Projeto  Integrado  de   Informática  Industrial  2  do  1º  ano  do  Mestrado  em   Engenharia  de  Sistemas   17/Julho/2013  
    •     iii   Agradecimentos   Queremos  agradecer  aos  Professores  Sílvio  do  Carmo  Silva  e  Rui  Manuel  Sousa,  pela  paciência  e  pelo  tempo   disponibilizado  para  apoio  no  desenvolvimento  deste  trabalho.   Aos  elementos  do  outro  grupo  de  trabalho,  Ana  Assunção,  António  Cascais,  Carlos  Silva  e  Joel  Ribeiro  pela   ajuda  em  dúvidas  pontuais,  e  pela  troca  de  conhecimentos  mútuo.   À  Universidade  do  Minho  pelos  meios  disponibilizados  que  nos  permitiram  o  desenvolvimento  da   plataforma  e  uma  forma  de  trabalhar  em  grupo.   Ao  Conselho  Nacional  de  Desenvolvimento  Científico  e  Tecnológico  -­‐  CNPq  Brasil  -­‐    financiadora  da  Bolsa  do   Aluno  Washington  Luiz  Peroni.    
    •     iv   Resumo   Este   relatório   descreve   o   trabalho   efetuado   no   âmbito   da   Unidade   Curricular   de   Projeto   Integrado   de   Informática   Industrial   2   do   Mestrado   em   Engenharia   de   Sistemas.   Atualmente,   as   novas   tecnologias   de   informação  tornam-­‐se  cada  vez  mais  importantes  para  uma  empresa  fazer  frente  ao  mercado  competitivo   atual.  Uma  das  formas  de  tornar  a  organização  competitiva  é  ter  um  conhecimento  em  tempo  real  de  como   está  o  desempenho  de  um  Sistema  de  Produção,  de  forma  a  tomar  decisões  o  mais  rápido  possível.  Neste   trabalho   é   proposta   uma   aplicação   para   Monitorização,   Supervisão   da   produção   e   Aquisição   de   Dados   (SMSAD)   como   forma   de   apoio   às   decisões   de   gestão   em   geral   e   controlo   da   produção   em   particular,   tomadas   pelo   utilizador.   Esta   aplicação   permite   também   a   visualização   do   desempenho   do   sistema   consoante   os   parâmetros   escolhidos.   Uma   das   decisões   que   o   gestor   poderá   fazer   com   a   aplicação   é   escolher   qual   o   mecanismo   de   Controlo   da   Atividade   Produtiva   (CAP)   a   utilizar.   Os   mecanismos   implementados  neste  trabalho  são  o  CONWIP  (Constant  Work  in  Process)  e  o  TKS  (Toyota  Kanban  System),   estes  são  mecanismos  que  quanto  ao  ambiente  de  satisfação  da  procura  são  classificados  como  Make-­‐to-­‐ Stock.  A  plataforma  foi  desenvolvida  com  a  linguagem  de  programação  gráfica  LabVIEW,  usando  como  meio   de  comunicação  entre  as  aplicações  as  Shared  Variables.  Esta  plataforma  fornece  dados  muito  importantes   para  análise  do  desempenho  de  sistemas  produtivos  controlados  pelos  mecanismos  de  CONWIP  e  TKS,  e   permite  uma  monitorização  em  tempo  real  do  sistema  produtivo  que  é  intuitiva  e  eficaz,  permitindo  que  o   gestor  posa  tomar  decisões  rapidamente.       Palavras-­‐Chave:  Aplicação,  Monitorização,  Supervisão,  LabVIEW,  TKS,  CONWIP.        
    •     v   Abstract   This  report  describes  the  work  done  in  the  context  of  Industrial  Informatics  Integrated  Project  2  a  Curricular   Unit   of   the   Masters   Degree   in   Systems   Engineering.   Currently,   the   new   information   technologies   are   becoming  more  important  for  a  company  to  survive  the  current  competitive  market. One  way  to  make  the   organization   more   competitive   is   to   have   real-­‐time   information   about   the   performance   of   a   Production   System,  in  order  to  make  decisions  as  quick  as  possible.  In  this  work  we  propose  software  for  Monitoring,   Production  Supervision  and  Data  Acquisition  as  a  way  to  support  the  management  decisions  and  control  the   production.  This  software  also  allows  a  visualization  of  the  production  system  performance,  depending  on   the   parameters   chosen   by   the   production   manager.   The   software   allows   the   manager   to   choose   which   Production  Activity  Control  (PAC)  mechanism  to  use.  One  of  the  decisions  that  the  manager  can  do  with  the   application   is   to   choose   what   Production   Activity   Control   (PAC)   mechanism   to   use. The   mechanisms   implemented  in  this  study  are  CONWIP  and  TKS  these  are  classified  as  Make-­‐to-­‐Stock.  The  software  was   developed   with   the   graphical   programming   language,   LabVIEW,   using   Shared   Variables   to   communicate   between   the   applications.   The   software   provides   very   important   data   for   the   performance   analysis   of   production  systems  controlled  by  CONWIP  and  TKS,  and  allows  a  real-­‐time  monitoring  of  the  system  that  is   intuitive  and  efficient,  allowing  the  manager  to  take  quick  decisions. Keywords:  Software,  Supervision,  Control,  LabVIEW,  TKS,  CONWIP.      
    •     vi   Índice   AGRADECIMENTOS  ....................................................................................................................  III   RESUMO  ...................................................................................................................................  IV   ABSTRACT  .................................................................................................................................  V   ÍNDICE  DE  FIGURAS  .................................................................................................................  VII   LISTA  DE  SIGLAS  E  ACRÓNIMOS  ..............................................................................................  VIII   CAPÍTULO  1  -­‐   INTRODUÇÃO  ..................................................................................................  1   1.1.   CONTEXTUALIZAÇÃO  .................................................................................................................  1   1.2.   ENQUADRAMENTO  E  OBJETIVOS  .................................................................................................  2   1.3.   ESTRUTURA  DO  RELATÓRIO  ........................................................................................................  2   CAPÍTULO  2  -­‐   DESCRIÇÃO  DO  SISTEMA  PRODUTIVO  ..............................................................  3   2.1.   CLASSIFICAÇÃO  DO  SISTEMA  DE  PRODUÇÃO  ..................................................................................  3   2.2.   FUNCIONAMENTO  DOS  MECANISMOS  ..........................................................................................  4   2.3.   PARÂMETROS  ..........................................................................................................................  6   2.4.   MEDIDAS  DE  DESEMPENHO  ........................................................................................................  7   CAPÍTULO  3  -­‐   IMPLEMENTAÇÃO  DA  APLICAÇÃO  ...................................................................  9   3.1.   BASE  DE  DADOS  .......................................................................................................................  9   3.2.   SHARED  VARIABLES  .................................................................................................................  12   3.3.   IMPLEMENTAÇÃO  DOS  MECANISMOS  .........................................................................................  14   3.3.1.   Toyota  Kanban  System  ................................................................................................  14   3.3.2.   CONWIP  .......................................................................................................................  15   3.3.3.   Implementação  de  outras  funcionalidades  e  cálculo  das  medidas  de  desempenho  ....  16   CAPÍTULO  4  -­‐   MANUAL  DE  UTILIZAÇÃO  ...............................................................................  17   4.1.   POSTO  DE  SUPERVISÃO  ............................................................................................................  17   4.2.   POSTOS  DE  TRABALHO  .............................................................................................................  20   CAPÍTULO  5  -­‐   CONCLUSÃO  ..................................................................................................  23   BIBLIOGRAFIA  ...........................................................................................................................  25    
    •     vii   Índice  de  Figuras   FIGURA  1  -­‐  SISTEMA  DE  PRODUÇÃO  (FONTE:  MOREIRA  E  SOUSA,  2010)  ...........................................................................................  3   FIGURA  2  -­‐  INTERAÇÃO  ENTRE  FLUXOS  DE  PRODUÇÃO  (FONTE:  SILVA,  2010)  .....................................................................................  3   FIGURA  3  -­‐  SISTEMA  EM  LINHA  PARA  TESTES  .................................................................................................................................  4   FIGURA  4  -­‐  REPRESENTAÇÃO  DO  MECANISMO  TKS  (FONTE:  SPEARMAN  E  HOPP,  1996)  .......................................................................  5   FIGURA  5  –  REPRESENTAÇÃO  DO  MECANISMO  CONWIP  (FONTE:  HOCHREITER,  1999)  .......................................................................  6   FIGURA  6  -­‐  PARÂMETROS  DO  CONWIP  ......................................................................................................................................  6   FIGURA  7  -­‐  PARÂMETROS  DO  TKS  ..............................................................................................................................................  7   FIGURA  8  -­‐  TABELAS  QUE  FAZEM  PARTE  DA  BASE  DE  DADOS  ............................................................................................................  9   FIGURA  9  -­‐  CONSULTAS  QUE  FAZEM  PARTE  DA  BD  (1)  ..................................................................................................................  10   FIGURA  10  -­‐  CONSULTAS  QUE  FAZEM  PARTE  DA  BD  (2)  ................................................................................................................  10   FIGURA  11  -­‐  CONSULTAS  QUE  FAZEM  PARTE  DA  BD  (3)  ................................................................................................................  11   FIGURA  12  -­‐  MACRO  DA  BD  DA  APLICAÇÃO  ................................................................................................................................  11   FIGURA  13  -­‐  MÓDULO  E  FUNÇÃO  VBA  QUE  EXECUTA  A  MACRO  LIMPA_BASE  ...................................................................................  12   FIGURA  14  -­‐  CÓDIGO  LABVIEW  QUE  EXECUTA  O  MÓDULO  E  A  MACRO  DA  BD  .................................................................................  12   FIGURA  15  -­‐  ABA  DE  SETUP  E  MONITORIZAÇÃO  DO  SISTEMA  .........................................................................................................  17   FIGURA  16  -­‐  ABA  DE  MONITORIZAÇÃO  DOS  POSTOS  ....................................................................................................................  18   FIGURA  17  -­‐  ABA  PARA  VISUALIZAÇÃO  DO  HISTÓRICO  DO  SISTEMA  .................................................................................................  19   FIGURA  18  -­‐  ABA  PARA  A  VISUALIZAÇÃO  DO  HISTÓRICO  NOS  POSTOS  DE  TRABALHO  ...........................................................................  20   FIGURA  19  -­‐  CENTRO  DE  TRABALHO  1  .......................................................................................................................................  20   FIGURA  20  -­‐  CENTRO  DE  TRABALHO  2  .......................................................................................................................................  21   FIGURA  21  -­‐  CENTRO  DE  TRABALHO  3  .......................................................................................................................................  21    
    •     viii         Lista  de  Siglas  e  Acrónimos     BD  –  Base  de  Dados   CAP  –  Controlo  da  Atividade  Produtiva   CONWIP  –  Constant  Work  in  Process   JIT  –  Just  in  Time   LabVIEW  -­‐  Laboratory  Virtual  Instrument  Engineering  Workbench   MTS  –  Make  to  Stock   OS  –  Outbound  Stockpoint   PS  –  Posto  de  Supervisão   PT  –  Posto  de  Trabalho   SMSAD  -­‐  Monitorização,  Supervisão  da  produção  e  Aquisição  de  Dado   SP  –  Sistema  de  Produção   SV  –  Shared  Variables   TKS  –  Toyota  Kanban  System   VBS  –  Visual  Basic  for  Applications   VI  –  Virtual  Instrument   WIP  –  Work  in  Process    
    •     1   Capítulo  1  -­‐ Introdução   1.1. Contextualização   No   mercado   competitivo,     as   empresas   procuram   tirar   o   melhor   proveito   dos   recursos   que   têm   à   sua   disposição.   Atualmente,   com   o   uso   de   computadores   e   softwares   de   monitorização   e   supervisão   da   produção  tem-­‐se  aumentado  a  eficiência  em  organizações,  com  a  virtualização  e  automação  dos  processos   industriais. O   uso   de   uma   aplicação   que   permita   ter   acesso   a   toda   a   informação   relevante   no   espaço   industrial   em   tempo   real,   facilita   uma   rápida   resposta   a   qualquer   decisão   que   deva   ser   tomada.   Neste   trabalho,  vamos  propor  uma  plataforma  que  permita  monitorizar  e  controlar  em  tempo  real,  um  Sistema  de   Produção  com  a  capacidade  para  escolher  o  mecanismo  de  produção  e  os  parâmetros  a  aplicar,  e  visualizar   o   desempenho   do   sistema   de   forma   a   tomar   decisões   para   uma   melhoria   do   sistema.   A   aquisição   de   informação   em   tempo   real   é   normalmente   realizada   através   de   sensores   de   vários   tipos   (presença,   deslocamento,   temperatura,   pressão,   campo   magnético   e   eléctrico,   etc.)   que   são   interligados   a   computadores  onde  esses  sinais  são  recebidos  e  interpretados  e  onde  podem  ser  apenas  registados,  mas   também  onde  podem  condicionar  diversas  ações  através  de  acionadores.   O  desenvolvimento  desta  aplicação  será  feito  com  recurso  à  linguagem  de  programação  gráfica  LabVIEW   (acrónimo   para   Laboratory   Virtual   Instrument   Engineering   Workbench).   O   LabVIEW,   da   National   Instruments,   tem   as   suas   raízes   no   controle   de   automação   e   aquisição   de   dados.   A   sua   representação   gráfica,   semelhante   a   um   diagrama   de   fluxo   de   processo,   foi   criado   para   fornecer   um   ambiente   de   programação   intuitiva   para   cientistas   e   engenheiros   (Elliott   et   al.   2007).   Têm   sido   vários   os   autores   a   usarem  o  LabVIEW  para  a  monitorização  e  aquisição  de  dados  em  vários  ambientes,  como  por  exemplo:   Ferreira  et  al.  (2008),  Kirkman  e  Buksh  (1992),  Hassan  et  al.  (2009),  Koutroulis  e  Kalaitzakis  (2003),  Ratner  e   McKerrow  (2000).   Com  esta  ferramenta,  ao  fazer  a  escolha  do  mecanismo  a  usar,  vai  ser  possível  ao  gestor  determinar  através   do  histórico  gerado  pela  informação  recolhida  qual  o  mecanismo  de  Controlo  da  Atividade  de  Produtiva   (CAP)   com   melhor   desempenho.   O   CAP   tem   a   função   de   controlar   o   abastecimento   de   materiais   e   a   atividade  de  produção  de  uma  empresa,  recaindo  sobre  dois  diferentes  rumos:  o  momento  em  que  é  feito   o  lançamento  dos  trabalhos  para  produção  e  o  controlo  do  fluxo  dos  materiais.  Este  tem  como  objetivo   fazer   um   uso   eficiente   dos   recursos   de   produção   na   execução   eficaz   dos   produtos   de   acordo   com   as   necessidades  de  mercado  (Silva,  2010).    
    •     2   1.2. Enquadramento  e  Objetivos   Este  trabalho  tem  como  objetivo  o  desenvolvimento  de  uma  aplicação  para  Monitorização,  Supervisão  da   produção  e  Aquisição  de  Dados  (SMSAD)  como  forma  de  apoio  às  decisões  de  gestão  em  geral  e  controlo  da   produção  em  particular,  tomadas  pelo  utilizador.  A  aplicação  deverá  permitir  que  um  gestor  do  sistema   possa  tomar  decisões  de  controlo  a  partir  do  Posto  de  Supervisão  (PS),  tais  como  a  decisão  do  mecanismo   de   controlo   a   aplicar   e   a   definição   dos   parâmetros   a   usar.   Além   de   permitir   a   tomada   de   decisões   a   plataforma   deve   permitir   ainda   a   visualização   do   desempenho   do   sistema   em   relação   às   medidas   de   desempenho  consideradas  importantes.  Estas  medidas  devem  ser  apresentadas  sob  a  forma  de  tabela  e   gráfico  para  tornar  a  sua  visualização  mais  simples,  para  que  o  gestor  consiga  determinar  se  os  objetivos  de   controlo  da  produção  estão  a  ser  atingidos,  e  tomar  decisões  caso  não  estejam.   Para  o  desenvolvimento  da  aplicação  torna-­‐se  necessário  ter  conhecimento  do  funcionamento  e  da  forma   de   implementação   prática   dos   mecanismos   escolhidos,   para   uma   correta   aplicação   e   determinação   dos   parâmetros   necessários   a   definir.   O   SMSAD   deve   depois   ser   desenvolvido   com   recurso   à   linguagem   de   programação  gráfica  da  LabVIEW  da  National  Instruments,  tendo  bem  definidas  as  medidas  de  desempenho   a  utilizar  e  como  determiná-­‐las.     1.3. Estrutura  do  Relatório   Relativamente  à  estrutura  deste  documento,  este  está  organizado  em  5  capítulos.  Este  primeiro  capítulo   permite  fazer  um  enquadramento  à  problemática  que  se  vai  abordar  e  explicar  os  objetivos  do  trabalho.    O   seguinte  capítulo  serve  para  fazer  uma  contextualização  teórica  ao  tema  Sistema  de  Produção,  explicar  o   Sistema  de  Produção  a  estudar  e  o  funcionamento  dos  mecanismos.  Neste  capítulo  serão  também  descritos   os  parâmetros  a  definir  para  o  sistema  e  as  medidas  de  desempenho  que  achamos  relevantes  analisar.  No   capítulo   3   é   feita   uma   explicação   da   forma   como   foi   feito   o   desenvolvimento   da   aplicação,   onde   apresentamos   o   objetivo   da   nossa   Base   de   Dados   e   como   foi   construída,   bem   como   os   algoritmos   construídos  em  LabVIEW  para  o  funcionamento  dos  mecanismos.  No  final  do  capítulo  faremos  ainda  uma   explicação  da  forma  como  são  calculadas  as  medidas  de  desempenho  do  sistema.  No  capítulo  4  é  feita  uma   descrição  das  funcionalidades  da  aplicação  de  forma  a  que  o  utilizador  possa  compreender  como  usar  a   aplicação.  Finalmente  no  capítulo  6  temos  uma  conclusão  da  interpretação  dos  resultados  deste  estudo.      
    •     3   Capítulo  2  -­‐ Descrição  do  Sistema  Produtivo   O   conceito   de   Sistema   pode   ser   aplicado   em   áreas   muito   diversificadas   tais   como   biologia,   engenharia,   medicina,   informática,   administração,   etc.   Nas   áreas   mais   próximas   do   que   se   pode   designar   como   “engenharia”,  um  sistema  é  um  conjunto  de  elementos  ou  componentes  interligados  que  funcionam  de   modo   a   que   seja   atingido   um   determinado   propósito   (Moreira   e   Sousa,   2010).   Um   sistema   pode   ser   considerado  fechado  se  não  interagir  com  o  meio  envolvente,  e  aberto  se  interagir,  isto  é,  se  tiver  entradas   vindas   do   meio   envolvente   e   saídas   para   este.   Neste   capítulo,   vamos   definir   o   conceito   de   Sistema   de   Produção,  e  com  base  nos  mecanismos  escolhidos  fazer  a  caracterização  do  sistema.  Vamos  também  fazer   uma  breve  explicação  do  funcionamento  de  cada  mecanismo  e  determinar  os  parâmetros  a  utilizar  para   cada.  Por  fim  definimos  as  medidas  de  desempenho  a  utilizar  e  a  forma  de  calculá-­‐las.     2.1. Classificação  do  Sistema  de  Produção   Um  Sistema  de  Produção  (SP)  consiste  em  a  partir  dos  factores  de  produção  (entradas),  estes  passarem  por   um  processo  de  transformação  da  qual  são  gerados  os  produtos  (saídas).  Através  da  Figura  1,  podemos  ver   representadas  as  entradas  e  as  saídas  de  um  SP.     Figura  1  -­‐  Sistema  de  Produção  (Fonte:  Moreira  e  Sousa,  2010)   Um  SP  envolve  dois  tipos  de  fluxos:  o  fluxo  de  informação  e  o  fluxo  de  materiais.  O  primeiro  é  importante   para   criar   um   fluxo   de   decisão   determinante   da   execução   das   operações   de   fabricação   e   montagem   exercidas  sobre  o  segundo  através  do  SP  (Silva,  2010).  Na  Figura  2  podemos  ver  como  se  relacionam  os   fluxos  descritos  com  o  esquema  da  Figura  1.     Figura  2  -­‐  Interação  entre  Fluxos  de  Produção  (Fonte:  Silva,  2010)  
    •     4   Para  o  trabalho  a  efetuar  vamos  considerar  um  SP  constituído  por  3  postos  de  trabalho  (PT)  em  linha,  com  a   existência  de  buffers  entre  esses  postos,  para  armazenamento  de  matéria  prima  ou  componentes  (matéria   prima  no  caso  do  primeiro  buffer,  componentes  no  caso  dos  restantes),  e  a  existência  de  um  stock  final  para   armazenamento  de  produtos  acabados  (Figura  3).       Figura  3  -­‐  Sistema  em  linha  para  testes   Para  este  trabalho  definimos  o  CONWIP  e  o  TKS  como  o  conjunto  de  mecanismos  de  controlo  da  atividade   produtiva   a   implementar.   Cada   mecanismo   tem   a   si   associadas   dimensões   de   caracterização   que   os   diferenciam   dos   outros   mecanismos.   Para   os   mecanismos   escolhidos   podemos   definir   o   SP   quanto   ao   layout,  i.e.  quanto  à  forma  como  o  sistema  está  fisicamente  configurado,  como  uma  linha  de  produção  (LP)   com   fluxo   direto   de   trabalho   e   em   que   os   PT   são   dispostos   em   linha   de   acordo   com   a   sequência   de   operações  necessária  ao  fabrico  de  uma  família  de  produtos.  Este  layout  é  adequado  a  produzir  grandes   quantidades  de  um  produto  em  específico.  Quanto  ao  ambiente  para  satisfação  da  procura,  o  sistema  a   testar  neste  trabalho  é  Make-­‐to-­‐Stock  (MTS).  Neste  ambiente,  os  produtos  desenhados  e  concebidos  pelo   fabricante,  são  produzidos  antes  do  cliente  fazer  a  encomenda,  de  forma  repetitiva  baseada  principalmente   em   previsões   da   procura.   Neste   caso,   nenhum   produto   é   personalizado   porque   as   encomendas   são   normalmente  satisfeitas  com  base  no  stock  de  produtos  acabados  existente  que  é  controlado  por  de  forma   a   evitar   roturas,   i.e.   manter   os   níveis   de   serviço   elevados.   Em   MTS,   a   contribuição   dos   clientes   para   o   projeto  dos  produtos  é  muito  pequena  ou  inexistente.  Os  sistemas  MTS  têm  como  principal  vantagem,  a   rapidez  na  entrega  dos  produtos,  mas  os  custos  com  stocks  tendem  a  ser  grandes  e  os  clientes  não  têm   como  expressar  as  suas  necessidades  a  respeito  dos  produtos.     2.2. Funcionamento  dos  Mecanismos   No   Toyota   Kanban   System   (TKS),   desenvolvido   pela   Toyota,   usam-­‐se   cartões   que   contêm   informações   necessárias  para  o  processo  produtivo,  a  estes  cartões  é  dado  o  nome  de  Kanbans.  Este  mecanismo  tem   uma   abordagem   Just   In   Time   (JIT)   para   o   controlo   de   sistemas   de   produção   utilizando   Kanbans.   Esta   abordagem  significa  produzir  apenas  o  necessário  no  tempo  certo,  evitando  desperdícios  e  custos  elevados   em  stocks.  
    •     5   O  TKS  pode  ser  implementado  de  duas  formas  quanto  ao  tipo  de  cartões  usados.  Podem  ser  usados  dois   tipos   de   cartões,   os   cartões   de   levantamento   para   fazer   o   levantamento   de   material   e   os   cartões   de   produção  que  são  usados  para  dar  início  ao  processamento  em  cada  PT  (para  mais  esclarecimento  sobre  o   uso  de  dois  cartões  ver  Spearman  e  Hopp,  1996).  O  outro  método  é  usar  apenas  um  tipo  de  cartão,  que  é  o   cartão  de  produção,  e  será  desta  forma  que  iremos  implementar  o  TKS  na  nossa  plataforma.  No  TKS  os   cartões   são   específicos   dos   PT,   isto   quer   dizer   que   em   cada   PT   existe   um   conjunto   de   cartões   para   autorização   de   produção.   Para   explicar   o   funcionamento   deste   mecanismo   com   um   tipo   de   cartão,   podemos  recorrer  à  Figura  4.  Quando  um  contentor  fica  vazio  no  STOCK  devido  a  uma  encomenda  feita  por   um  cliente  um  kanban  fica  livre  (Momento  1).  O  operador  de  PT3  vê  o  cartão  livre  e  faz  o  levantamento  de   um   contentor   do   outbound   stockpoint   (OS)   do   PT2   e   o   cartão   associado   a   esse   contentor   é   retirado   e   colocado  em  espera  no  PT2  (Momento  2).  O  cartão  que  ficou  livre  em  PT3  é  então  associado  ao  contentor   levantado  para  dar  início  à  produção  (Momento  3).  Enquanto  isso,  o  operador  do  PT  a  montante  PT2  vê  um   cartão  livre  e  inicia  o  processamento,  executando  os  mesmos  passos  do  operador  do  PT3  (Momento  4).  O   mesmo  ciclo  é  feito  para  os  PT  a  montante  até  que  o  inventário  de  matérias-­‐primas  seja  atingido.     Figura  4  -­‐  Representação  do  mecanismo  TKS  (Fonte:  Spearman  e  Hopp,  1996)   O  CONWIP  é  um  mecanismo  que  utiliza  também  cartões  de  produção  para  dar  autorização  de  lançamento   de  novos  trabalhos  para  a  produção.  À  medida  que  os  trabalhos  são  concluídos  libertam  os  seus  cartões   CONWIP   que   são   então   reutilizados   para   lançar   mais   trabalhos   para   o   sistema.   Na   Figura   5   vemos   que   quando   o   trabalho   acabado   é   retirado   do   stock,   que   é   alimentado   pelo   PT   L,   (Momento   1)   o   cartão   de   CONWIP  é  enviado  de  volta  para  o  PT  A,  o  primeiro  na  cadeia  de  produção,  para  autorizar  a  liberação  de  um   novo  trabalho  de  forma  a  repor-­‐se  stock  consumido  (Momento  2).  O  operador  do  PT  A  encontra  o  cartão,  e   contando  que  as  matérias-­‐primas  estejam  disponíveis,  pode  lançar  o  trabalho  juntamente  com  o  cartão  e   autorizar  assim  o  início  do  processamento  do  artigo  na  quantidade  representada  pelo  cartão  (Momento  3).   No  CONWIP  os  cartões  são  atribuídos  ao  sistema,  isto  é,  não  são  específicos  do  e  qualquer  artigo  a  produzir   (Hochreiter,1999).  
    •     6       Figura  5  –  Representação  do  mecanismo  CONWIP  (Fonte:  Hochreiter,  1999)     2.3. Parâmetros     Antes   de   dar   início   à   produção   existem   parâmetros   que   o   gestor   da   produção   deve   definir.   O   primeiro   parâmetro  a  ter  em  conta  é  a  escolha  do  mecanismo  de  controlo  de  produção  a  utilizar.  Esta  escolha  vai   influenciar   quais   os   parâmetros   que   devem   ser   definidos   de   seguida,   isto   porque   cada   mecanismo   tem   definições  de  parâmetros  diferentes.   Assim  se  o  mecanismo  escolhido  for  o  CONWIP  o  gestor  deve  especificar  o  número  de  cartões  CONWIP,   tanto  para  o  produto  A  como  para  o  produto  B  em  todo  o  sistema,  e  ainda  o  tamanho  de  cada  contentor,   que  estabelece  a  quantidade  de  trabalho  associada  a  cada  cartão  CONWIP  (Figura  6).  Nota  breve  para  o   erro  cometido  pela  nossa  parte,  pelo  facto  de  que  o  CONWIP  apenas  precisa  de  definir  o  número  de  cartões   para  todo  o  sistema,  sem  diferenciar  o  número  de  cartões  para  cada  produto,  contrariamente  ao  que  o   nosso  sistema  faz.  Caso  a  escolha  do  mecanismo  seja  o  TKS  o  gestor  deve  definir  a  quantidade  de  kanbans   do  produto  A  e  a  quantidade  de  kanbans  do  produto  B,  em  cada  PT.  Além  da  quantidade  de  kanbans  de   cada  produto  em  cada  PT,  deve  ser  também  definido  o  tamanho  do  contentor  associado  a  cada  kanban,   este  parâmetro  define  o  quantum  de  trabalho  de  cada  kanban  (Figura  7).       Figura  6  -­‐  Parâmetros  do  CONWIP  
    •     7     Figura  7  -­‐  Parâmetros  do  TKS   2.4. Medidas  de  Desempenho   “Qualquer  programa  de  produção  deve  ser  avaliado  relativamente  aos  seus  méritos  para  atingir  objectivos.   Desta  forma  os  objectivos  são  por  vezes  equacionados  em  termos  de  medidas  de  desempenho  da  atividade   de  produção”  (Silva,  2006).  As  medidas  de  desempenho  fornecem  de  uma  forma  quantitativa  informação   sobre  os  produtos  ou  os  processos  que  os  produzem.  Elas  são  uma  ferramenta  bastante  útil  que  permitem   ajudar  a  compreender,  gerir  e  melhorar  as  organizações.  Com  a  nossa  aplicação  o  gestor  de  produção  terá   disponível   indicadores   de   desempenho   para   permitir   a   tomada   de   decisões   com   vista   a   melhorar   o   desempenho   do   sistema   de   produção.   Assim   o   gestor   terá   a   informação   das   seguintes   medidas   de   desempenho:   • Número  de  vendas  perdidas  por  dia,  que  corresponde  à  quantidade  diária  de  produtos  que  não   foram  vendidos  devido  a  rupturas  de  stock;   • WIP  (Work  in  Process)  médio  por  dia,  média  diária  do  número  de  trabalhos  que  estão  em  curso  de   fabrico;   • Percentagem  de  utilização  do  sistema  por  dia,  corresponde  à  percentagem  diária  do  tempo  de   funcionamento   em   que   o   sistema   está   a   produzir,   e   é   determinado   com   base   na   média   da   utilização  dos  três  PT;   • Percentagem  de  utilização  de  cada  PT  por  dia,  corresponde  à  percentagem  diária  do  tempo  de   funcionamento  do  sistema  em  que  um  PT  está  a  produzir;   • Taxa  de  Produção  do  sistema  por  hora,  valor  médio  de  produtos  feito  por  hora;   • Tempo   de   Processamento   médio   em   cada   PT   por   dia,   corresponde   ao   tempo   médio   que   um   contentor  leva  a  ser  processado  em  cada  PT;   • Tempo  de  Espera  médio  em  cada  PT  por  dia,  corresponde  o  tempo  médio  que  um  contentor  fica  à   espera  para  ser  processado  em  cada  PT;  
    •     8   • Lead   Time   médio   de   cada   PT   por   hora,   corresponde   ao   tempo   médio   de   processamento   dos   contentores  em  cada  PT,  enquanto  estão  em  espera  e  enquanto  os  produtos  do  contentor  estão  a   ser  produzidos,  considerando  o  tempo  de  transporte  nulo.    
    •     9   Capítulo  3  -­‐ Implementação  da  Aplicação   Será   neste   capítulo   que   vamos   explicar   a   forma   como   foi   feito   o   desenvolvimento   da   aplicação.   Explicaremos   o   objetivo   da   nossa   Base   de   Dados   e   como   foi   construída,   bem   como   os   algoritmos   construídos  em  LabVIEW  para  o  funcionamento  dos  mecanismos.  No  final  do  capítulo  faremos  ainda  uma   explicação  da  forma  como  são  calculadas  as  medidas  de  desempenho  do  sistema.   3.1. Base  de  Dados   De  forma  a  armazenar  informação  relativa  ao  desempenho  do  sistema  e  para  facilitar  o  desenvolvimento  da   aplicação  reduzindo  alguma  complexidade  de  programação  no  LabVIEW,  construimos  uma  Base  de  Dados   (BD)  em  MS  Access.  A  base  de  dados  é  composta  pelos  seguintes  objetos:  Tabelas,  Consultas,  Macros    e     Módulos.   TABELAS   As  tabelas    servem  para  armazenar  as  informações  enviadas  dos  postos  de  trabalho  e  da  supervisão,  com  a   intenção  de  manipulação,  armazenamento  e  integridade  para  recuperação  posterior.  A  Figura  8  apresenta   as  tabelas  usadas  na  aplicação.     Figura  8  -­‐  Tabelas  que  fazem  parte  da  Base  de  Dados        
    •     10     CONSULTAS   Devido  a  complexidade  do  projeto  e  sua  execução,  parte  dessa  complexidade  foi  transferida  do  LabVIEW     para   a   base   de   dados,   assim,   boa   parte   das   regras   necessárias,   e   informações   que   garantem   o   funcionamento   dos   mecanismos   são   feitos   na   base   de   dados   através   delas   .   As   Figuras   9,   10   e   11   apresentam  as  consultas  elaboradas  na  BD.     Figura  9  -­‐  Consultas  que  fazem  parte  da  BD  (1)     Figura  10  -­‐  Consultas  que  fazem  parte  da  BD  (2)  
    •     11     Figura  11  -­‐  Consultas  que  fazem  parte  da  BD  (3)   MACROS   Uma  macro  é  um  objecto  do  MS  Access,  constituído  por  um  conjunto  de  ações,  para  a  execução  de  uma  ou   várias  tarefas  específicas.  Podem  ser  criadas  macros  para  por  exemplo,  enviar  uma  mensagem  para  o  ecrã,   abrir  um  formulário  ou  fazer  uma  pesquisa.  Na  nossa  BD,  foi  também  criada  uma  macro  para  que  se  esvazie   a  BD  através  da  execução  de  várias  consultas.  Isto  possibilita  a  exclusão  de  uma  só  vez  para  agilizar,  sem   isso,  seria  necessário  entrar  em  cada  tabela  e  apagar  manualmente  os  registos.  A  nossa  macro  chama-­‐se   Limpa_Base  como  se  pode  ver  pela  Figura  12.     Figura  12  -­‐  Macro  da  BD  da  aplicação   MÓDULOS   Para  integrar  a  Macro  acima  à  aplicação  LabVIEW  foi  necessário  a  criação  de  um  Módulo  VBA  (Visual  Basic   for  Applications).  O  VBA  é  uma  linguagem  de  programação  usada  de  forma  interna  nas  aplicações  Microsoft   Office,  que  permite  o  controlo  de  aspetos  da  aplicação  anfitriã,  como  por  exemplo  a  criação  de  formulários.   Este  módulo  contém  uma  função  que  executa  aquela  macro  através  de  um  botão  no  LabVIEW.  A  Figura  13   abaixo  apresenta  o  conteúdo  do  Módulo  e  a  função  em  VBA  que  executa    a  Macro  "Limpa_Base"  
    •     12     Figura  13  -­‐  Módulo  e  Função  VBA  que  executa  a  macro  Limpa_Base   Em  baixo  na  Figura  14  apresentamos  o  código  LabVIEW  que  executa  o  Módulo  e  por  consequência  a  Macro   criados  na  BD.     Figura  14  -­‐  Código  LabVIEW  que  executa  o  Módulo  e  a  Macro  da  BD   3.2. Shared  Variables   Para  a  comunicação  entre  os  centros  de  trabalho  e  o  posto  de  supervisão  recorreu-­‐se  a  uma  tecnologia   fornecida  pela  ferramenta  LabVIEW,  as  shared  variables  (SV).  As  SV  são  varáveis  que  permitem  partilhar   informação  entre  várias  VI’s  (Virtual  Instruments  -­‐  programas  LabVIEW).   Na  plataforma  que  desenvolvemos  criámos  dois  projetos  LabVIEW:  um  onde  se  encontra  a  VI  do  posto  de   supervisão   e   a   biblioteca   com   a   declaração   das   SV,   sendo   estas   declaradas   como   variáveis   Network-­‐ Published;  o  outro  projeto  contém  as  VI’s  dos  vários  centros  de  trabalho  e  a  biblioteca  com  a  declaração  das   SV,  sendo  que  neste  caso  além  destas  estarem  declaradas  como  Network-­‐Published,  também  se  ativou  a   opção  Enable  Aliasing  e  se  selecionou,  com  a  opção  PSP  URL,  o  URL  do  local  onde  a  variável  se  encontra  no   computador  do  posto  de  supervisão.   De  seguida  é  apresentada  uma  lista  das  SV  que  foram  definidas  e  uma  breve  descrição  das  mesmas:   • SV_Admin:  utilizada  para  dar  autorização  para  aceder  à  base  de  dados  de  forma  a  evitar  conflitos;   • SV_avariaCT1,   SV_avariaCT2   e   SV_avariaCT3:   variáveis   que   indicam   se   o   utilizador   do   posto   de   trabalho  parou  o  funcionamento  do  seu  posto;   • SV_CARD_ID_CT1,   SV_CARD_ID_CT2   e   SV_CARD_ID_CT3:   variáveis   que   indicam   ao   posto   de   supervisão  que  cartão  está  a  ser  utilizado  em  cada  posto;     • SV_Cont_Espera1,   SV_Cont_Espera2   e   SV_Cont_Espera3:   indicam   quantos   contentores   estão   à   espera  para  serem  processados  em  cada  centro  de  trabalho;  
    •     13   • SV_CONWIP:  indica  que  o  mecanismo  a  ser  utilizado  é  o  CONWIP;   • SV_Designacao1,   SV_Designacao2   e   SV_Designacao3:   indica   a   designação   de   cada   posto   de   trabalho;   • SV_funcionamento_ct1,   SV_funcionamento_ct2   e   SV_funcionamento_ct3:   variável   utilizada   se   cada  posto  de  trabalho  se  encontra  em  funcionamento;   • SV_nCartoes_ProdA  e  SV_nCartoes_ProdB:  indica  o  número  de  cartões  CONWIP  utilizados  para  o   produto  A  e  para  o  produto  B,  respectivamente;   • SV_nCartoesCT1_ProdA,   SV_nCartoesCT2_ProdA   e   SV_nCartoesCT3_ProdA:   indica   o   número   de   kanbans  utilizados  em  cada  centro  de  trabalho  para  o  produto  A;   • SV_nCartoesCT1_ProdB,   SV_nCartoesCT2_ProdB   e   SV_nCartoesCT3_ProdB:   indica   o   número   de   kanbans  utilizados  em  cada  centro  de  trabalho  para  o  produto  B;   • SV_ok1   e   SV_ok3:   variável   utilizada   como   sinal   para   indicar   que   já   existem   registos   na   base   de   dados  para  calcular  o  Lead  Time  de  cada  centro  de  trabalho;   • SV_operario1,  SV_operario2,  SV_operario3:  indicam  os  nomes  dos  funcionários  que  se  encontram   em  cada  centro  de  trabalho;   • SV_PRODUTO_CT1,   SV_PRODUTO_CT2   e   SV_PRODUTO_CT3:   variáveis   que   indicam   que   tipo   de   produto  está  a  ser  processado  em  cada  centro  de  trabalho;   • SV_Produziu1,  SV_Produziu2  e  SV_Produziu3:  variáveis  utilizadas  para  sinalizar  que  foi  produzido   um  contentor  no  respectivo  centro  de  trabalho;   • SV_Repor_Stock_ProdA_CT1,  SV_Repor_Stock_ProdA_CT2  e  SV_Repor_Stock_ProdA_CT3:   utilizadas  para  indicar  ao  respectivo  posto  de  trabalho  que  tem  de  iniciar  a  produção  para  repor  o   stock  de  produto  A;   • SV_Repor_Stock_ProdB_CT1,  SV_Repor_Stock_ProdB_CT2  e  SV_Repor_Stock_ProdB_CT3:   utilizadas  para  indicar  respectivo  centro  de  trabalho  que  é  necessário  iniciar  a  produção  para  repor   o  stock  de  produto  B;   • SV_Stock_CT1,  SV_Stock_CT2  e  SV_Stock_CT1:  variáveis  utilizadas  para  indicar  que  foi  adicionado   ou  retirado  stock  ao  respectivo  centro  de  trabalho;   • SV_Stock_CW:  variável  utilizada  para  sinalizar  que  foi  adicionado  ou  retirado  stock   de  produtos   finais  no  caso  do  mecanismo  CAP  usado  ser  o  CONWIP;   • SV_stopCT1,   SV_stopCT2   e   SV_stopCT3:   variáveis   utilizadas   para   indicar   ao   respetivo   centro   de   trabalho  que  tem  de  parar  o  seu  funcionamento;   • SV_stopG:  variável  utilizada  para  sinalizar  que  foi  requerido  uma  paragem  geral  do  sistema;   • SV_Tamanho_fila1,  SV_Tamanho_fila2  e  SV_Tamanho_fila3:  indica  em  tempo  real  a  quantidade  de   produtos  do  contentor  atual  que  foi  produzida  do  contentor  atual;   • SV_tamanhoC:  indica  o  tamanho  do  contentor  utilizado  no  mecanismo  CONWIP;   • SV_tamanhoCTKS:  indica  o  tamanho  do  contentor  utilizado  no  mecanismo  TKS;   • SV_TKS:  indica  que  o  mecanismo  utilizado  é  o  TKS.  
    •     14   3.3. Implementação  dos  Mecanismos   Como  vimos  na  secção  2.2,  os  mecanismos  a  implementar  na  aplicação  têm  funcionamentos  diferentes.   Assim  a  sua  forma  de  implementação  no  LabVIEW  terá  obviamente  uma  abordagem  diferente.  A  forma   como  estes  foram  implementados  e  a  implementação  de  outras  funcionalidades  da  aplicação  é  explicada   nesta  secção.   3.3.1.Toyota  Kanban  System   Neste  mecanismo  CAP,  após  serem  introduzidos  e  confirmados  os  dados  para  o  setup  do  sistema  (número   de  cartões  e  tamanho  do  contentor),  estes  são  guardados  na  base  de  dados  nas  tabelas  correspondentes  a   cada  centro  de  trabalho  (kact1,  kact2  e  kact3)  sendo  que  é  colocado  o  valor  do  stock  de  cada  contentor  com   o  valor  máximo  (tamanho  do  contentor).  Quando  é  feita  uma  venda  ou  chega  uma  encomenda,  isso  irá   significar  a  retirada  dos  produtos  respeitantes  a  essa  venda  do  stock  do  centro  de  trabalho  3  (CT3).  Esse   valor  será  deduzido  do  campo  stock  da  tabela  correspondente  a  este  centro  de  trabalho  (kact3),  no  cartão   que  se  encontrar  em  uso  e  quando  o  valor  de  stock  chegar  a  0  é  indicado  ao  CT3  que  terá  de  repor  esse   stock  através  da  shared  variable  SV_Repor_Stock_ProdA_CT3  ou  SV_Repor_Stock_ProdB_CT3  conforme  o   contentor  esteja  alocado  a  produtos  do  tipo  A  ou  do  tipo  B.  Se  for  feita  uma  encomenda  e  não  existam   produtos  suficientes  em  stock  para  a  satisfazer  então  esta  apenas  será  parcialmente  satisfeita  e  será  dado   um  aviso  de  ruptura  de  stock  e  registado  o  número  de  produtos  que  não  foram  vendidos  dessa  encomenda.   Entretanto  no  CT3  o  funcionário  que  lá  se  encontrar  deverá  ter  inserido  os  seus  dados  e  os  dados  relativos   ao  posto  de  trabalho:  o  seu  Nome,  que  trabalho  é  feito  nesse  centro  de  trabalho  e  os  tempos  de  ciclo  dos   produtos  A  e  B,  i.e.,  quanto  tempo  demora  a  produzir  cada  produto  de  cada  tipo.  Quando  chega  um  pedido   para  repor  o  stock  de  um  contentor  ao  centro  de  trabalho,  será  dado  um  aviso  na  aplicação  para  produzir   produto  A  ou  para  produzir  produto  B.  Foi  implementado,  para  o  caso  de  existirem  vários  pedidos  para   produzir  produtos  do  tipo  A  e  produtos  do  tipo  B,  uma  regra  de  prioridade  onde  os  produtos  do  tipo  A  são   prioritários.  Assim,  se  existirem  produtos  A  para  serem  processados,  será  dado  um  aviso  para  produzir  A   mesmo  que  existam  produtos  B  à  espera,  e  só  depois  de  não  existirem  mais  produtos  A  para  produzir  é  que   será  dada  a  indicação  para  produzir  B.  Mas  ainda  antes  de  iniciar  a  produção  o  funcionário  deverá  verificar   através  da  aplicação  se  tem  contentores  disponíveis  no  centro  de  trabalho  2  (CT2)  para  iniciar  a  produção.   Para  iniciar  a  produção  o  funcionário  terá  que  ligar  o  centro  de  trabalho,  ligar  o  leitor  de  cartão  e  passar  o   cartão  correspondente  ao  contentor  que  vai  produzir.  Como  não  foi  possível  colocar  um  leitor  de  cartões  no   posto,  temos  na  aplicação  um  botão  que  vai  simular  a  leitura  do  cartão.  Quando  é  lido  o  cartão  aparecem   as   informações   relativas   ao   contentor   a   ser   produzido,   é   deduzida   a   quantidade   de   stock   necessária   da   tabela  da  base  de  dados  correspondente  ao  CT2  (kact2),  é  iniciada  a  produção  na  máquina  do  posto  de   trabalho   3   e   é   colocado   na   tabela   pct3   da   base   de   dados   toda   a   informação   relativa   à   produção   desse   contentor.  Terminada  a  produção  aparece  um  aviso  de  que  o  contentor  encheu  e  é  enviado  um  sinal  ao  CT2  
    •     15   para  este  produzir  para  repor  o  stock  que  foi  retirado  para  a  produção  no  CT3  (SV_Repor_Stock_ProdA_CT2   ou  SV_Repor_Stock_ProdB_CT2).     Quando  chega  o  pedido  para  produzir  no  centro  de  trabalho  2  serão  efectuadas  as  mesmas  operações  que   decorreram  no  centro  de  trabalho  3,  com  a  única  diferença  de  que  neste  caso  será  retirado  stock  da  tabela   correspondente  ao  CT1  na  base  de  dados  (kact1)  e  quando  terminar  a  produção  no  CT2  será  reposto  o  stock   neste   centro   de   trabalho   (kact2)   e   enviado   um   aviso   para   o   CT1   repor   o   stock   que   lhe   foi   retirado   (SV_Repor_Stock_ProdA_CT1  ou  SV_Repor_Stock_ProdB_CT1).   Já  no  CT1,  quando  chega  o  aviso  para  repor  o  stock,  terá  um  comportamento  muito  semelhante  ao  dos   outros   centros   de   trabalho,   sendo   que   a   única   diferença   é   que   este   centro   de   trabalho   terá   sempre   os   materiais  necessários  para  iniciar  a  produção  e,  portanto,  não  é  necessário  retirar  produtos  do  stock  de   nenhum  centro  de  trabalho,  nem  enviar  aviso  para  outro  centro  de  trabalho  repor  stock.   3.3.2.CONWIP   Para  o  mecanismo  de  CAP  CONWIP  também  será  necessário  fazer  o  setup  inicial  do  sistema  no  posto  de   supervisão.  Neste  caso  será  necessário  definir  o  número  de  cartões  existentes  no  sistema  para  cada  tipo  de   produto  assim  como  o  tamanho  do  contentor  a  utilizar.  Isto  irá  criar  uma  tabela  na  base  de  dados  com  a   informação  respeitante  aos  contentores  e  cartões  utilizados  no  sistema  (kconwip),  sendo  que  o  valor  de   stock  nos  contentores  é  inicialmente  colocado  com  o  seu  valor  máximo  (tamanho  do  contentor).  Também   foram  criadas  três  tabelas  na  base  de  dados  respeitantes  aos  contentores  a  produzir  existentes  em  cada   centro  de  trabalho  (Stock_Conwip1,  Stock_Conwip2  e  Stock_Conwip3).  Quando  é  feita  uma  venda  ou  chega   uma  encomenda  é  deduzido  ao  valor  do  stock  do  contentor  em  uso,  a  quantidade  da  venda  ou  encomenda.   Se  o  valor  de  stock  chegar  a  0  é  dada  uma  indicação  ao  CT1  de  que  terá  de  produzir  para  repor  o  stock  que   foi   retirado   ao   sistema   através   das   shared   variables   (SV_Repor_Stock_ProdA_CT1   ou   SV_Repor_Stock_ProdB_CT1),  e  também  será  colocado  na  tabela  Stock_Conwip1  a  informação  relativa  ao   contentor  a  produzir.   Entretanto  no  CT1  o  funcionário  já  deverá  ter  colocado  toda  a  informação  relativa  ao  centro  de  trabalho   (Operário,   Designação,   TC   Produto   A   e   TC   Produto   B).   Assim   quando   chega   o   aviso   para   produzir   o   funcionário,  tal  como  no  caso  do  mecanismo  TKS,  terá  de  ligar  o  posto  de  trabalho,  o  leitor  de  cartão  e   depois   passa   o   cartão,   sendo   então   iniciada   a   produção.   Quando   a   produção   é   iniciada   é   verificado   na   tabela   do   CT1   (Stock_Conwip1)   qual   é   o   contentor   a   produzir   e   são   preenchidos   todos   os   dados   da   produção  na  tabela  pct1.  Quando  a  produção  termina  é  dada  a  indicação  de  que  o  contentor  encheu,  é   colocada  na  tabela  do  CT2  (Stock_Conwip2)  a  informação  relativa  a  esse  contentor,  sendo  que  este  também   é  retirado  da  tabela  do  CT1  (Stock_Conwip1),  e  é  dada  uma  indicação  ao  CT2  que  terá  de  produzir.   Quando  chega  o  sinal  ao  CT2  para  iniciar  a  produção,  dever-­‐se-­‐á  proceder  da  mesma  forma  como  no  CT1.   Sendo   que   neste   caso   após   ter   terminado   a   produção   será   colocada   na   tabela   relativa   ao   CT3  
    •     16   (Stock_Conwip3)   a   informação   relativa   ao   contentor   que   foi   produzido,   retirando-­‐se   também   essa   informação  da  tabela  do  CT2  (Stock_Conwip2),  e  será  enviado  um  sinal  ao  CT3  para  indicar  que  tem  que   produzir.   Quando  chega  o  aviso  para  iniciar  a  produção  no  CT3,  também  se  terá  de  proceder  da  mesma  forma  como   nos  outros  centros  de  trabalho.  Sendo  que  agora  será  retirada  a  informação  relativa  ao  contentor  que  foi   produzido  da  tabela  Stock_Conwip3  e  será  reposto  o  valor  de  stock  na  tabela  respeitante  aos  cartões  do   sistema  (kconwip)  com  o  valor  de  stock  máximo.   3.3.3.Implementação  de  outras  funcionalidades  e  cálculo  das  medidas  de  desempenho   No  posto  de  supervisão  serão  mostrados  todos  os  dados  relativos  à  produção  nos  centros  de  trabalho  em   tempo  real.  Assim  será  dada  a  indicação  por  shared  variables  das  informações  relativas  a  quem  está  em   cada   posto   e   que   produtos   estão   a   ser   fabricados   em   cada   centro   de   trabalho.   E   também   será   dada   a   indicação,  no  caso  do  mecanismo  utilizado  ser  o  TKS,  do  stock  de  produtos  atual  em  cada  posto.  Isto  será   calculado   através   das   queries   StockCT1,   StockCT2   e   StockCT3,   quando   for   dado   um   sinal   pelas   shared   variables  SV_Stock_CT1,  SV_Stock_CT2  ou  SV_Stock_CT3.  No  caso  do  mecanismo  utilizado  ser  o  CONWIP  só   será   indicado   o   stock   no   CT3   uma   vez   que   neste   mecanismo   o   stock   se   encontra   no   final   da   linha   de   produção.   Também  é  apresentada  no  página  de  monitorização  dos  postos  na  supervisão  o  valor  da  utilização  em  cada   posto,   este   valor   será   calculado   dividindo   o   tempo   de   funcionamento   do   posto   pelo   tempo   de   funcionamento   do   sistema.   Já   os   tempos   de   processamento   médio   (TP   médio),   de   espera   médio   (TW   médio)  e  o  lead  time  médios  são  calculados  por  queries  à  base  de  dados  quando  existem  dados  suficientes   para  serem  calculados.   No  posto  de  supervisão  também  é  possível  guardar  na  base  de  dados  os  dados  relevantes  para  análise  do   sistema   e   dos   centros   de   trabalho,   e   limpar   os   dados   na   base   de   dados   quando   se   vai   fazer   uma   monitorização  nova  ao  sistema  com  outros  dados.   Quanto  a  medidas  de  desempenho  que  foram  implementadas  no  caso  do  WIP  este  é  calculado  contando  os   produtos  que  se  encontram  no  stock  e  os  produtos  que  se  encontram  a  ser  processados  em  cada  centro  de   trabalho.   Já   a   taxa   de   produção   é   calculada   dividindo   o   número   de   produtos   feitos   pelo   tempo   de   funcionamento  do  sistema.  A  utilização  média  do  sistema  é  calculada  fazendo  a  média  da  utilização  dos  três   postos  de  trabalho.    
    •     17   Capítulo  4  -­‐ Manual  de  Utilização   Este   capítulo   serve   sobretudo   como   uma   orientação   para   explicar   as   funcionalidades   que   a   plataforma   oferece  e  como  tirar  o  melhor  proveito  da  nossa  plataforma.  Primeiramente  vamos  explicar  como  utilizar  o   posto  de  supervisão  e  depois  como  fazer  uso  dos  postos  de  trabalho.   4.1. Posto  de  Supervisão   A   aplicação   para   o   posto   da   supervisão   tem   quatro   abas:   a   primeira   onde   se   fará   o   setup   do   e   a   monitorização  dos  dados  gerais  do  sistema,  a  segunda  onde  é  possível  monitorizar  a  produção  em  cada  um   dos   postos   de   trabalho,   na   terceira   será   possível   consultar   gráficos   com   um   histórico   das   medidas   de   desempenho  do  sistema  e  na  quarta  onde  se  poderá  consultar  gráficos  com  um  histórico  da  produção  em   cada  posto  de  trabalho.     Figura  15  -­‐  Aba  de  Setup  e  Monitorização  do  Sistema   Como   é   possível   observar   na   figura   15   na   aba   de   Setup   e   Monitorização   do   Sistema   existem   4   áreas   principais:   1. Área  de  Setup  do  Sistema  (lado  esquerdo  da  figura  15):  Quando  se  inicia  o  sistema  o  gestor  terá   de   definir   os   parâmetros   que   se   encontram   nesta   área.   Assim   terá   de   selecionar   o   botão   correspondente   ao   mecanismo   CAP   a   utilizar   (CONWIP   ou   TKS),   o   número   de   cartões   para   os   produtos  A  e  produtos  B  do  sistema  no  caso  do  CONWIP,  ou  o  número  de  kanbans  para  o  produto   A   e   para   o   produto   B   em   cada   centro   de   trabalho   no   caso   do   TKS,   e   por   fim   o   tamanho   do   contentor  que  corresponde  ao  número  de  peças  que  cada  contentor  pode  transportar.  Após  ter   introduzido  todos  os  dados  só  terá  de  confirmar  pressionando  o  botão  OK.  
    •     18   2. Área  de  Vendas/Encomendas  (em  baixo  e  ao  centro  na  figura  15):  Nesta  zona  o  gestor  deverá   indicar  as  vendas  que  foram  feitas  ou  produtos  que  foram  encomendados,  indicando  o  seu  valor   no  campo  Encomenda  Produto  A  ou  Encomenda  Produto  B  conforme  o  tipo  de  produto  que  tenha   sido  vendido,  pressionando  depois  o  respectivo  botão  OK.   3. Área  de  Funcionamento  do  Sistema  (lado  direito  da  figura  15):  Aqui  será  indicado  se  o  sistema  se   encontra  em  funcionamento  normal  (LED  verde),  ou  se  este  se  encontra  parado  (LED  vermelho).   Também  existe  um  indicador  para  o  caso  de  ocorrer  uma  ruptura  de  stock  (LED  âmbar),  e    no  caso   de   tal   ocorrer   o   gestor   deverá   pressionar   o   respectivo   botão   OK.   Também   se   encontra   uma   indicação  da  data  e  da  hora,  assim  como  um  botão  que  permite  interromper  o  funcionamento  do   sistema.   4. Área  de  Desempenho  do  Sistema  (ao  centro  e  em  cima  na  figura  15):  Nesta  zona  encontram-­‐se   vários  indicadores  do  desempenho  do  sistema:  WIP  (trabalho  em  curso  de  fabrico)  médio,  vendas   perdidas   (nº   de   produtos)   devido   a   rupturas   de   stock,   taxa   de   produção   média   (produtos/dia),   utilização  média  do  sistema,  número  de  produtos  feitos  e  o  tempo  que  o  sistema  se  encontra  em   funcionamento.   Ainda   existem   um   botão   para   guardar   os   dados   do   sistema   e   dos   postos   de   trabalho,  e  um  botão  que  permite  remover  da  base  de  dados,  valores  temporários  que  não  serão   relevantes   para   a   análise   do   desempenho   do   sistema,   sendo   que   estes   dois   botões   devem   ser   utilizados  no  final  de  cada  dia  de  trabalho.       Figura  16  -­‐  Aba  de  Monitorização  dos  Postos   Nesta  aba  da  aplicação  de  supervisão  (Figura  16)  encontramos  vários  dados  respeitantes  à  produção  em   cada  posto  de  trabalho  que  podem  ser  acompanhados  em  tempo  real.  
    •     19   Assim  existe  junto  à  indicação  de  cada  posto  dois  LEDs,  sendo  que  o  verde  indica  que  o  posto  se  encontra   em  funcionamento  normal  e  o  LED  vermelho  indica  que  este  está  parado.  Também  é  indicado  que  operário   se  encontra  em  cada  posto  e  a  designação  da  operação  que  é  efectuada  no  centro  de  trabalho.   Também   é   indicado   para   cada   posto   de   trabalho   o   tipo   de   produto   que   se   encontra   a   ser   processado   (Produto   Atual),   a   identificação   do   cartão   utilizado   nesse   momento,   o   stock   atual   de   produtos   feitos,   a   utilização  média,  os  tempos  de  processamento  médio  (TP  médio)  e  de  espera  médio  (TW  médio)  de  cada   contentor  e  o  respectivo  lead  time.  Também  se  pode  observar  o  enchimento  dos  contentores  à  medida  que   os  centros  de  trabalho  vão  produzindo  na  barra  Produção.   Através   do   Posto   de   Supervisão   o   gestor   pode   ainda   visualizar   o   desempenho   do   Sistema   de   Produção   através  do  histórico  das  medidas  de  desempenho.  Por  exemplo  para  ver  o  desempenho  de  todo  o  sistema   (ver  Figura  17),  o  gestor  pode  ver  um  gráfico  e  uma  tabela  com  os  valores,  das  medidas  que  escolhe  na   caixa  de  seleção  VALOR  ANALISAR.  Além  da  medida  de  desempenho  a  analisar,  este  pode  ainda  definir  se   deseja  ver  o  desempenho  quando  são  usados  ambos  os  mecanismos  ou  escolher  qual  o  mecanismo  que   quer  analisar,  fazendo  a  escolha  na  caixa  de  seleção  MECANISMO  ANALISAR.  O  gestor  pode  optar  por  ver  o   histórico  para  todos  os  dados  existentes  na  BD  ou  pode  definir  um  período  que  queira  analisar,  escolhendo   esse  período  no  calendário  que  é  visto  do  lado  esquerdo.  A  aplicação  fornece  informação  sobre  qual  o  valor   médio,   desvio   padrão,   variância,   valor   máximo   e   mínimo   (canto   superior   direito),   da   medida   de   desempenho  consoante  as  suas  escolhas.  No  gráfico  é  ainda  possível  ver  uma  linha  que  representa  o  valor   médio  (na  Figura  17  a  azul).     Figura  17  -­‐  Aba  para  visualização  do  Histórico  do  Sistema   Quanto   à   análise   do   desempenho   para   cada   posto   de   trabalho,   funciona   de   forma   muito   parecida   à   anterior.   Na   Figura   18   podemos   ver   que   é   disponibilizado   um   gráfico   para   cada   Posto,   onde   são   representados  os  valores  da  medida  de  desempenho  escolhida  na  caixa  de  seleção  VALOR  ANALISAR  NOS  
    •     20   POSTOS.  Aqui  o  gestor  pode  também  ver  toda  a  informação  existente  sobre  a  medida  de  desempenho  no   histórico  ou  então  pode  definir  um  Período  de  tempo  no  qual  queira  fazer  análise  da  medida.       Figura  18  -­‐  Aba  para  a  visualização  do  Histórico  nos  Postos  de  Trabalho   4.2. Postos  de  Trabalho   As  aplicações  dos  centros  de  trabalho  têm  uma  interface  parecida  e  devem  ser  operados  de  uma  forma   muito  semelhante  entre  si.       Figura  19  -­‐  Centro  de  Trabalho  1  
    •     21     Figura  20  -­‐  Centro  de  Trabalho  2     Figura  21  -­‐  Centro  de  Trabalho  3   Assim  quando  um  funcionário  chega  ao  seu  centro  de  trabalho  deverá  preencher  o  seu  nome  e  que  tipo  de   operação  será  feita  nesse  centro  de  trabalho  (Operário  e  Designação),  e  também  terá  de  indicar  o  Tempo   de  Ciclo  (TC)  da  máquina  para  cada  tipo  de  produto  (TC  Produto  A  e  TC  Produto  B),  que  corresponde  a   quanto  tempo  em  segundos  a  máquina  demora  a  produzir  um  produto.   Será  dada  a  indicação  de  que  tipo  de  mecanismo  CAP  estará  a  ser  utilizado  no  sistema  junto  ao  nome  do   centro  de  trabalho.  E  quando  o  LED  Produzir  A  ou  o  LED  Produzir  B  se  acenderem  o  funcionário  deverá,  no   caso   do   mecanismo   CAP   utilizado   ser   o   TKS   e   não   ser   o   centro   de   trabalho   1,   verificar   se   no   centro   de  
    •     22   trabalho  anterior  existem  contentores  suficientes  para  produzir  o  respectivo  produto  (Verificar  Contentor  A   CTn  ou  Verificar  Contentor  B  CTn),  premindo  o  respectivo  botão  OK.  Se  não  tiver  um  contentor  disponível   deverá  esperar  até  que  tenha  um  contentor  disponível  para  iniciar  a  produção.  Assim  que  for  possível  o   funcionário   deverá   então   ligar   a   máquina   (botão   LIGAR),   ligar   o   leitor   de   cartões   (botão   Ligar   Leitor   de   Cartão)  e  passar  o  cartão  respectivo  (botão  Passa  Cartão).  De  seguida  aparecerá  as  informações  relativas  ao   contentor   a   ser   produzido   e   será   possível   acompanhar   a   progressão   da   produção   pela   barra   Produção.   Quando  a  produção  terminar  acender-­‐se-­‐á  o  LED  contentor  cheio  e  o  funcionário  deverá  desligar  a  máquina   no  botão  LIGAR  no  caso  de  não  ter  indicação  para  produzir  outro  contentor.   O   Funcionário   também   poderá   interromper   o   funcionamento   desse   posto   premindo   o   botão   STOP   que   também  irá  dar  um  aviso  à  aplicação  de  supervisão.    
    •     23   Capítulo  5  -­‐ Conclusão   Neste  trabalho  apresentado  foi  desenvolvida  uma  aplicação  que  permite   a   monitorização   de   sistemas   produtivos  que  utilizem  os  mecanismos  CAP  CONWIP  ou  TKS.  É  possível  na  plataforma  desenvolvida  que  um   gestor   da   produção   ou   outro   elemento   responsável   pela   gestão   e   monitorização   do   sistema   produtivo   indicar   que   mecanismo   CAP   quer   implementar   e   definir   os   parâmetros   necessários   para   a   correta   implementação  do  mecanismo.  Também  poderá  acompanhar  em  tempo  real  como  decorre  a  produção  nos   centros  de  trabalho  do  sistema  e  poderá  consultar  um  histórico  de  vários  indicadores  de  desempenho  quer   do  sistema  quer  dos  centros  de  trabalho.   Os  funcionários  também  terão  disponível  nos  seus  centros  de  trabalho  uma  aplicação  que  permite  uma   melhor  monitorização  do  seu  posto  e  acompanhamento  do  que  terá  de  produzir  assim  que  for  necessário.   Para   a   implementação   desta   plataforma   foi   utilizada   a   ferramenta   LabVIEW   que   já   tinha   sido   utilizada   anteriormente   pelo   nosso   grupo   de   trabalho   noutro   projeto.   Desta   vez   foram   utilizadas,   para   a   comunicação  entre  aplicações,  as  shared  variables  em  vez  da  tecnologia  data  socket.  Verificamos  que  as   shared  variables  permitem  uma  implementação  da  comunicação  entre  aplicações  bastante  mais  simples  do   que  a  comunicação  por  data  socket.  No  entanto  é  necessária  uma  configuração  inicial  cuidada  das  shared   variables,  e  também  nos  surgiram  problemas  de  algum  atraso  na  comunicação  que  pensamos  que  se  deve   ao  facto  de  os  computadores  ou  da  rede  se  encontrarem  sobrecarregados  em  certos  momentos.  Isto  pode   provocar  alguns  problemas  inesperados  nas  aplicações.   Relativamente  ao  lapso  no  setup  do  mecanismo  CONWIP(referido  na  secção  2.3),  em  vez  de  se  definir  o   número  de  cartões  para  cada  tipo  de  produtos  no  sistema,  poder-­‐se-­‐ia  definir  somente  o  número  total  de   cartões  a  utilizar  e,  nesse  caso,  para  controlar  que  tipo  de  produtos  se  deverá  produzir  a  cada  momento   dever-­‐se-­‐ia   também   indicar   quais   contentores   transportam   cada   tipo   de   produto,   registando   essa   informação   na   base   de   dados.   Assim   seria   o   contentor   que   dava   indicação   do   tipo   do   produto   e   não   o   cartão.     Esta  plataforma  poderá  ser  alterada  e  adaptada  a  qualquer  linha  de  produção  com  relativa  facilidade,  e   também   constatamos,   depois   de   finalizada   a   implementação   desta   plataforma,   que   seria   de   bastante   interesse  abranger  com  esta  plataforma  outros  mecanismos  CAP  de  reposição  de  stock,  como  por  exemplo   o  Base  Stock  System  ou  o  Two-­‐Bin  System.  E  também  seria  uma  mais  valia  implementar  o  sistema  de  forma   a  ser  possível  adaptar  esta  plataforma  a  mais  centros  de  trabalho  do  que  os  três  que  foram  pré  definidos.   A  plataforma  possibilita  ao  gestor  um  melhor  controlo  sobre  o  Sistema  de  Produção,  podendo  este:   • tomar  conhecimento  da  informação  existente  no  sistema  em  tempo  real;   • analisar  com  recurso  a  gráficos  e  tabelas,  o  desempenho  do  sistema  com     base  numa   medida  de  desempenho  escolhida,  período  de  tempo  e     mecanismo  de  CAP  utilizado;  
    •     24   • com  base  nas  observações  do  sistema  fazer  alterações  aos  parâmetros  do     sistema   com  vista  a  melhorar  o  desempenho  do  mesmo.   Em  suma  consideramos  que  a  plataforma  desenvolvida  fornece  dados  muito  importantes  para  análise  do   desempenho  de  sistemas  produtivos  controlados  pelos  mecanismos  de  CAP,  CONWIP  e  TKS,  e  permite  uma   monitorização  em  tempo  real  do  sistema  produtivo  que  é  intuitiva  e  eficaz.        
    •     25   Bibliografia   Elliott, C.; Vijayakumar, V.; Zink, W.; Hansen, R.: National Instruments LabVIEW: A Programming Environment for Laboratory Automation and Measurement. JALA - Journal of the Association for Laboratory Automation 12(1), 17-24 (2007). Ferreira, R. F.; Lins, Z. D.; Cavalcanti, M. C.: Virtualização de Instrumentos Industriais Utilizando LabVIEW. Departamento de Engenharia Elétrica e Sistemas de Potência, Universidade Federal de Pernambuco (2008). Hassan, A. M.; Ali H. I.; Lutfi, A. F: A LabVIEW Data Acquisition System for Radial Temperature Distribuition. IJCCCE, Vol.9, No.1 (2009). Hochreiter, T. A.: A Comparative Simulation Study of Kanban, CONWIP, and MRP Manufacturing Control Systems in a Flowshop. Master Thesis Presented in the University of Florida (1999). Kirkman, I. W.; Buksh, P. A.: Data acquisition and control using National Instruments’ “LabVIEW” software. Rev. Sci. Instrum. 63, 869 (1992). Koutroulis, E.; Kalaitzakis, K.: Development of an integrated data-acquisition system for renewable energy sources systems monitoring. Renewable Energy 28, 139-152 (2003). Moreira, F.; Sousa, R.M.: Sistemas Automáticos de Produção. Departamento de Produção e Sistemas, Escola de Engenharia da Universidade do Minho (2010). Ratner, D.;McKerrow, P.: Using LabVIEW to prototype an industrial-quality real-time solution for the Titan outdoor 4WD mobile robot controller. Proc. IEEE Int. Conf. IROS 1428–1433 (2000). Silva, S. C.: Textos de Gestão da Produção V01_10. Departamento de Produção e Sistemas, Escola de Engenharia da Universidade do Minho (2010). Spearman, M. L.; Hopp, W. J.: Factory Physics (Chicago: R. D. Irwin) (1996).