Este documento destina-se a engenheiros e gerentes que trabalham com componentes e peças em ambientes de projeto e manufatura. Ele examina o potencial da tecnologia de gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM) para gerenciamento dos dados do chão de fábrica.

1. 52 Mawson Road
Cambridge CB1 2HY
Reino Unido
Tel: +44 (0) 1223 460 439
Fax: +44 (0) 1223 461 055
www.cambashi.com
info@cambashi.com
Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão
de fábrica
- um sinal de eficiência do fabricante
Autor: Peter Thorne, Cambashi
© 2011 Cambashi Ltd
Registrado na Inglaterra e no País de Gales Nº 1360554. Escritório registrado conforme informações acima.
Nº IVA GB 393 1001 82

2. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Introdução
Este documento destina-se a engenheiros e gerentes que trabalham com componentes e peças em
ambientes de projeto e manufatura. Ele examina o potencial da tecnologia de gerenciamento do ciclo de
vida do produto (PLM; consulte a nota) para gerenciamento dos dados do chão de fábrica.
No ambiente virtual de engenharia de manufatura e projetos, o PLM obteve êxito no fornecimento de
gerenciamento de informações, inclusive fluxos de trabalho gerenciados, manipulação flexível de
configurações, gerenciamento de alterações e controle robusto de versões e acesso. Para as
empresas envolvidas em operações globais, esse recurso pode se distribuir por diversos locais,
contemplando empresas parceiras e milhares de usuários por meio do fornecimento de conjuntos de
dados consistentes com informações confiáveis. Uma implementação realizada com êxito substitui
os custos e os atrasos da incerteza pela confiança de que as informações corretas estão disponíveis
para todas as tarefas e decisões.
Entretanto, à medida que as informações passam para o ambiente físico do chão de fábrica,
o regime de gerenciamento de informações torna-se mais fragmentado em diversas organizações.
De algum modo, a complexidade das informações, o efeito de soluções pontuais no chão de fábrica
e outras conexões com o sistema corporativo, como ERP ou outros sistemas de listas de materiais
e cronogramas, integraram-se de tal modo que a tranquilidade das operações depende de intervenções
constantes para resolução de problemas de consistência de dados.
Será que é possível configurar um sistema de PLM com um modelo de dados de manufatura a fim
de criar uma única origem de informações que elimine esses problemas? Neste documento, o conjunto
completo de informações usado no chão de fábrica para definir todas as ações e recursos necessários
para desenvolver um produto será chamado de “plano de manufatura”. Um programa NC (controle
numérico, ou seja, o software que controla as máquinas de produção automatizadas) é um dos
componentes do plano de manufatura. Sendo um dos itens cujo gerenciamento é mais complexo,
ele será usado como exemplo central (consulte a fig. 1).
Figura 1: Os programas de controle numérico (NC) são parte essencial do „plano de manufatura‟.
fonte das imagens: Siemens
Observação: Às vezes, a expressão “Gerenciamento do Ciclo de Vida do Produto” é usada de modo limitado para descrever
as funções de gerenciamento de fluxo de trabalho e versão relacionadas às informações de engenharia. Aqui, ela é usada
não somente para descrever essas funções de gerenciamento, mas também para proporcionar uma visão ampliada, que inclui
a criação e o uso integrados de informações técnicas.
© 2011 Cambashi Ltd 2

3. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Todo fabricante deve gerenciar informações
Eficiência e flexibilidade
O chão de fábrica é um ponto de convergência de dois dos mais importantes processos de uma
empresa de manufatura (consulte a figura 2). A “introdução do produto” é o processo que começa com
as necessidades e ideias do mercado, processando-as de modo a culminar no lançamento do produto.
O processo de “operações” é aquele que converte pedidos em produtos e serviços aos clientes.
Figura 2: Dois dos principais processos comerciais convergem no chão de fábrica
Os fabricantes devem constantemente fazer as melhores escolhas entre os objetivos de
concorrência. É possível reduzir os custos do chão de fábrica em um ambiente com mudanças
mínimas, produção de grandes lotes em longo prazo, mix de produtos estáveis e automação
específica a produtos. Porém, a competitividade do mercado exige novos produtos, personalização
e respostas rápidas. Esses elementos juntos implicam na produção de pequenos lotes em prazos
curtos, mix de produtos imprevisíveis e ativos flexíveis em vez da automação estrutural.
Desse modo, a maioria dos chãos de fábrica são locais de mudanças constantes. Os ativos de
produção existentes são atualizados, reconfigurados e ajustados para aumentar a eficiência,
melhorar a flexibilidade e atender a novas demandas de manufatura. Novos ativos são adquiridos
e preparados para aumentar ou alterar a capacidade e as funções. Os novos relacionamentos com
fornecedores, parceiros e clientes geram novos procedimentos para o chão de fábrica. É possível que
diversos locais estejam distribuídos geograficamente e que a empresa tenha que mudar o conjunto
de produtos fabricados em cada local.
“O desenvolvimento de um programa NC para uma nova máquina operatriz não é algo fácil. O programador de
peças precisa conhecer o comportamento da máquina operatriz e do controlador. Um programador pode aprender
sobre características como a aceleração e desaceleração, bem como detalhes de tempo e movimento relativo do
cortador e da peça de trabalho simplesmente ao observar a máquina operatriz. Porém, isso não é possível no caso
de uma fábrica remota.”
Trecho de entrevista da pesquisa da Cambashi
© 2011 Cambashi Ltd 3

4. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Portanto, não são somente os novos produtos que geram planos de manufatura novos ou revisados
(consulte o painel „A – plano de manufatura...‟). Todas as mudanças relativas a maquinário, ferramentas,
padrões ou contratos com fornecedores e clientes podem exigir o ajuste dos planos de manufatura.
Cada plano de manufatura novo ou revisado deve ser analisado e testado antes de ser utilizado no
chão de fábrica.
Um plano de manufatura...
... define todos os elementos necessários para a manufatura de um componente, peça ou conjunto. Os engenheiros
de desenvolvimento de processos devem compreender (e talvez ampliar) os recursos físicos de manufatura da
fábrica. Em seguida, eles devem aplicar suas habilidades para reunir as informações, inclusive:
Uma lista de operações identificando todas as etapas do processo (em sequência) e mencionando as operações
padrão
O roteamento planejado através da fábrica
Uma lista com as ferramentas necessárias em cada célula de trabalho
A lista de materiais de manufatura, identificando todas as peças e materiais necessários
Instruções de trabalho, disponíveis aos operadores responsáveis por cada etapa do processo
Desenhos dos estágios
Planilhas de configuração, definindo, por exemplo, um conjunto de ferramentas, uma lista de kits, disposição
de grampos e procedimentos de calibração
Instruções e dados de inspeção e testes
Essas informações devem ser estruturadas, formatadas e comunicadas de modo a permitir que as pessoas e os
sistemas da fábrica sigam as instruções. O conjunto completo de documentos e outros dados, inclusive programas
NC, do "plano de manufatura".
Esse fluxo de informações de manufatura atualizadas é inflexível. Os elementos que compõem um
plano de manufatura são divulgados ao chão de fábrica por meio de diversas origens, usando sistemas
distintos. Os números de versão incorporados aos dados (talvez combinados a documentos separados)
identificam a relação de uma coisa com outra. Uma instalação de produção ágil e receptiva deve ser
capaz de absorver e usar essas informações. Ainda assim, as incertezas e, por vezes, os erros, são
muito comuns. Será que a nova disposição de grampos deve ser usada com todas as peças da
disposição antiga ou somente com algumas delas? As comunicações específicas são necessárias
para resolver ambiguidades. Porém, isso gera custos e atrasos.
Todo o pessoal envolvido na produção, desde as equipes de gerenciamento até os operadores, deve
sempre ser capaz de localizar informações completas e consistentes em relação à produção presente,
passada e futura. Se for administrado de acordo com um modelo de dados de manufatura, o plano de
manufatura fornecerá informações atualizadas, consistentes e completas, que poderão ser consultadas
para proporcionar noção clara do contexto, como para descobrir de onde vieram os dados e a que
eles se aplicam.
© 2011 Cambashi Ltd 4

5. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Controle Numérico Direto/Distribuído
Durante os primórdios dos controladores de máquinas por NC, “Nós armazenamos programas
NC nos sistemas DNC de nossas
a memória era comumente uma restrição. O controlador não
fábricas. Permitimos que os
possuía memória suficiente para lidar com grandes programas operadores façam alterações
(principalmente na alimentação
NC. O uso de um computador separado para fazer com que e velocidade) para solucionar
o controlador executasse o programa (um bloco por vez) era problemas como o acabamento
de superfície. Isso é vantajoso
melhor do que ter operadores inserindo tiras de papel. Esse em relação à qualidade, mas cria
processo era chamado de “controle numérico direto” ou DNC. desafios relativos à obtenção de
feedback e integração do controle
Porém, normalmente o computador de origem era capaz de de versão com outros arquivos
acionar mais de um controlador desse modo. A rede resultante CAD e CAM.”
também era conhecida como DNC, porém com o significado Trecho de entrevista da
pesquisa da Cambashi
de “controle numérico distribuído”.
A partir desses princípios tecnológicos, os sistemas de DNC desenvolveram recursos de
armazenamento e gerenciamento de programas NC. Muitos sistemas de DNC também permitem
o armazenamento de tipos de arquivos adicionais. Porém, a sincronização de DNC com outros
sistemas e a manutenção da consistência com as informações que passam por outros canais nem
sempre são tarefas fáceis, e as discrepâncias podem causar problemas. Por exemplo, é possível
que os programas NC sejam fornecidos à fábrica como arquivos de dados e as informações de
configuração da ferramenta sejam impressas e enviadas a uma loja de ferramentas. Os gabaritos podem
ser mencionados ou definidos em desenhos de estágios, mantidos com os planos de produção.
O gerenciamento de versão de todas essas informações é fundamental. Ainda assim, no caso de
programas NC, ainda há alguns pontos a considerar. Os programas NC são criados ou alterados por
uma equipe de engenharia de manufatura. Normalmente, isso envolve a transferência de dados de um
sistema de projetos auxiliados por computador (CAD) para um software de manufatura auxiliada por
computador (CAM), usado para projetar e gerar o programa NC. Os programas NC também podem
ser criados ou alterados na fábrica, usando instalações de controladores de máquinas. É possível
manter formas intermediárias de cada programa NC para “pós-processamento”, uma conversão de
uma forma neutra do controlador do programa na forma exata exigida por um controlador específico.
Portanto, é possível haver vários “formatos” de cada versão de um programa NC. Além disso, um
programa NC completo para um centro de usinagem pode ser composto por diversos arquivos, de
modo que certas alterações não afetem todos os arquivos. Portanto, o programa funcional consiste
de uma combinação de versões de arquivos.
© 2011 Cambashi Ltd 5

6. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Produção distribuída
Os engenheiros que desenvolvem o plano de manufatura devem usar ativos existentes ou justificar
o investimento em novos ativos para otimizar a relação entre custo e desempenho da produção,
de acordo com os volumes de produção esperados. A existência de locais remotos e ativos de
“A estratégia de projeto e criação em qualquer local proporciona competitividade por meio de flexibilidade e equilíbrio
de carga em todas as unidades de produção. Porém, alguns detalhes podem gerar grandes desafios. Por exemplo,
as diferenças entre gabaritos disponíveis e a localização distinta da modelagem são fatores que podem criar
a necessidade de conjuntos completamente diferentes de documentação de manufatura em cada local.”
Trecho de entrevista da pesquisa da Cambashi
produção mais integrados reduz a quantidade de problemas que podem ser solucionados no chão
de fábrica. Assim, o plano de manufatura deve prever todas as possibilidades, procurar alternativas
(como lotes com tamanhos diferentes e peças alternativas) e fornecer instruções sobre o que fazer
se, por exemplo, uma célula de trabalho ou o material preferencial não estiver disponível.
A necessidade do gerenciamento de informações
As equipes de gerenciamento do chão de fábrica investem em sistemas e ferramentas para obter
uma produção eficiente e flexível. Na área de gerenciamento de dados, os sistemas de DNC são
amplamente usados para fornecer um nível básico de funções. Porém, é possível que a solução
de DNC tenha que trabalhar paralelamente com outros sistemas de arquivamento. Isso pode forçar
o uso de práticas de trabalho complexas, pois qualquer inconsistência pode causar atrasos,
inatividade e retrabalho.
Um recurso de gerenciamento de informações mais completo pode simplificar as práticas de trabalho,
fornecendo suporte integrado e automático ao controle de acesso de dados e a fluxos de trabalho.
Se ele for estruturado como uma origem de dados única, as dificuldades de manter diversas origens
de dados serão imediatamente eliminadas.
O PLM proporciona esses recursos no ambiente virtual de projetos e engenharia de manufatura.
Ele é capaz de contemplar as necessidades de produção?
© 2011 Cambashi Ltd 6

7. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
PLM em projetos e engenharia de manufatura
A figura 3 mostra um exemplo típico da função do PLM no gerenciamento das informações em um
plano de manufatura. O ambiente de PLM gerencia versões, mantém conjuntos de dados consistentes,
contempla fluxos de trabalho e proporciona acesso seguro e gerenciado às informações no ambiente
virtual, até (e incluindo) a versão de informações para manufatura.
Aqui, o chão de fábrica possui um gerenciamento de informações separado e independente. Por quê?
As soluções de PLM evoluíram para kits de ferramentas flexíveis, que proporcionam acesso controlado
a conjuntos de dados consistentes vindos de uma quantidade potencialmente grande de usuários,
que podem estar em locais geograficamente distribuídos. Esse recurso pode ser adaptado de modo
a atender às necessidades de usuários no ambiente físico de produção?
Figura 3: PLM em projetos e engenharia de manufatura
© 2011 Cambashi Ltd 7

8. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
PLM para o chão de fábrica
Em quase todas os chão de fábrica, há máquinas autônomas operadas manualmente, melhoradas
e substituídas para criar células de trabalho interligadas, automatizadas e integradas. Até mesmo
uma máquina “operada manualmente” pode ter um sistema de controle eletrônico, capaz de permitir
que um operador use um navegador da Web para acessar páginas da Internet mantidas para
informar status e oferecer suporte ao monitoramento e controle remotos.
Um sistema de DNC em uma fábrica proporciona gerenciamento básico de informações (especialmente
para programas NC) nesse ambiente. Entretanto, é possível ampliar a tecnologia de PLM para
contemplar essa função. Uma abordagem ao PLM tem como base um modelo de dados de manufatura
que define os relacionamentos e procedimentos específicos exigido pela organização do usuário. Ela
ajuda a proporcionar uma gama mais ampla de informações gerenciadas aos operadores, permitindo
respostas mais rápidas e tomada de decisões mais coerentes.
A extensão do PLM ao chão de fábrica abre novas possibilidades, por exemplo: a eliminação de
dados duplicados e o gerenciamento mais adequado de fluxos de trabalho, do projeto à manufatura.
A integração de “mudanças na manufatura” ao ambiente gerenciado usado para projetos e engenharia
de manufatura tem potencial para proporcionar um ciclo de feedback maior e uma comunicação mais
rápida e eficiente entre o pessoal do chão de fábrica e os engenheiros de projeto e manufatura
Figura 4: PLM para o chão de fábrica
© 2011 Cambashi Ltd 8

9. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
trabalhando nos produtos e processos. Os ambientes regulamentados podem precisar dos recursos
de PLM para implementar os níveis de controle de acesso, segurança, registros de alterações, entre
outros, necessários em uma trilha de auditoria. Em uma iniciativa comercial voltada para a vinculação
de pedidos à produção, um ambiente integrado pode permitir que o setor de processamento de
pedidos ignore números de revisão, já que essas informações podem ser obtidas automaticamente
por meio do sistema de PLM.
Essa visão pode ser facilmente descrita e esboçada, conforme a figura 4. Entretanto, a extensão do
PLM ao chão de fábrica pode ser limitada em função de detalhes gerais e práticos.
Perguntas pertinentes
As equipes de gerenciamento devem ter muito cuidado em relação aos aspectos gerais de toda
a tecnologia usada para contemplar a produção. Ela fica em atividade ininterruptamente? Ela depende
de comunicações ou equipamentos externos ou pode ser configurada para manter uma cópia local
dos dados necessários para produção? Há controles locais em número suficiente para permitir
o tratamento de problemas? Essas questões são fundamentais para a durabilidade das operações
de produção.
Os detalhes práticos também são cruciais. As vantagens de uma origem única de dados são bem
compreendidas. Porém, os detalhes exatos de acesso a esses dados podem ser bastante significativos.
Muitas fábricas contam com uma ampla gama de máquinas e tipos de controladores: alguns novos,
outros antigos. É necessário ser flexível em relação à implementação. Por exemplo, muitos controladores
de máquina modernos têm recursos acessíveis por navegador. Portanto, deve ser possível usar
esses navegadores incorporados para acessar o banco de dados. Ao mesmo tempo, deve ser possível
optar por controlar outras máquinas por meio de um PC próximo. Em ambos os casos, é essencial que
o alcance e o estilo das interações sejam adequados para uso no chão de fábrica. Para que a visão
de PLM de informações integradas, gerenciadas e consistentes alcance o ambiente físico de produção,
suas telas, conceitos, comandos e desempenho devem corresponder à cultura, aos recursos e às
expectativas do pessoal do chão de fábrica.
Conclusão
Todos aqueles que utilizam ou adquirem a tecnologia DNC devem levar em consideração o uso da
tecnologia de PLM no chão de fábrica. Nem todos os fornecedores de PLM serão aprovados nos
testes “gerais” e “detalhados” indicados acima. Porém, se a tecnologia estiver preparada para as
fábricas, o PLM proporcionará uma combinação insuperável de simplificação - um sistema único para
manipular informações de projeto e manufatura e flexibilidade - interfaces e fluxos de trabalho
configuráveis e personalizáveis. Essa combinação pode posicionar o PLM como a tecnologia básica
para iniciativas de manufatura mais avançadas.
© 2011 Cambashi Ltd 9

10. Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica
Sobre a Siemens PLM Software
A Siemens PLM Software, uma unidade de negócios da Siemens Industry Automation Division,
é líder em fornecimento global de serviços e software de gerenciamento do ciclo de vida do produto
(PLM), com 6,7 milhões de usuários licenciados e mais de 69.500 clientes no mundo todo. Com sede
em Plano, no Texas, a Siemens PLM Software trabalha de forma colaborativa com empresas para
fornecer soluções abertas que as ajudam a transformar mais ideias em produtos bem-sucedidos.
Para obter mais informações sobre produtos e serviços da Siemens PLM Software, visite
www.siemens.com/plm.
Sobre a Cambashi
A Cambashi, com sede em Cambridge (Reino Unido) e Massachusetts (EUA), realiza pesquisas
e análises independentes sobre os motivos comerciais para utilização da TI em empresas do mundo
todo. Suas áreas de especialização incluem aplicativos de engenharia, empresas, fábricas e cadeia
de suprimentos, bem como a infraestrutura necessário para permitir que as indústrias usem a TI com
eficiência. A Cambashi publica estimativas de mercado em seu Market Observatory e estudos de
diversos clientes em Cambashi Reports Industry Directions. Seus clientes vão desde pequenas
empresas a grandes corporações, e incluem a maioria dos principais fornecedores de software
e diversos dos pioneiros no uso de TI. www.cambashi.com
Cambashi Ltd – Conexão entre a engenharia de manufatura e o chão de fábrica - um sinal de eficiência do fabricante M3011.
As informações deste relatório são provenientes de diversas origens e representam as melhores informações disponíveis de
acordo com a Cambashi Ltd. Este documento inclui nossa interpretação das informações em domínio público ou divulgadas
por dirigentes responsáveis das organizações relevantes. Algumas informações vêm de origens que não podem ser verificadas.
Nossa pesquisa se baseia em amostragem por julgamento. Portanto, os resultados não possuem valor estatístico, a não ser
que haja declaração em contrário. A Cambashi Ltd não pode garantir a precisão ou completude do relatório. As informações
podem sofrer alterações com o tempo. As análises, opiniões e estimativas deste relatório refletem nossas opiniões no momento
em que este documento foi redigido, mas estão sujeitas a alterações sem prévio aviso. A Cambashi Ltd não será responsável
por perdas ou danos provenientes do uso dessas informações. Todas as marcas registradas pertencem a seus respectivos
proprietários. A Cambashi Ltd pode ter uma relação de consultoria com a empresa mencionada. Isso não constitui uma oferta
de venda ou solicitação de uma oferta de compra de ações. A Cambashi Ltd, seus funcionários, suas famílias e pessoas
associadas a eles podem ou não ocupar posições nas ou relacionadas às empresas aqui mencionadas.
© 2011 Cambashi Ltd 10