Tese de Doutoramento em Engenharia de
Produção e SistemasLeanness e agilidade são necessidades importantes das empresas de manufactura na era
actual da economia global num mercado intensamente concorrencial, de grande
variabilidade e perturbação. De uma forma resumida pode-se dizer que as respostas
estratégicas a estas necessidades, no âmbito da produção, são a Produção Lean e a
Produção Ágil. A primeira aponta para que o sistema seja convenientemente ajustado às
necessidades de produção, numa lógica sincronizada de produção desde a transformação
das matérias primas até à distribuição do produto ao cliente, evitando toda a espécie de
desperdícios e, portanto, explorando o que se tem designado por produção JIT. A
Produção Ágil requer que os sistemas de produção tenham agilidade para rapidamente
responderem às variações das necessidades de produção resultantes das variações da
procura, i.e. quantidade e variedade de produto. Aparentemente ambas as estratégias
confluem num objectivo comum, nomeadamente a resposta rápida da produção às
variações da procura através de um ajustamento dinâmico e adequado à variação
consequente das necessidades de produção.
Nesta tese propõe-se que esse ajustamento seja realizado recorrendo aos Sistemas de
Produção Orientados ao Produto (SPOP) que, no essencial, podem ser definidos como
sistemas reconfiguráveis formados por conjuntos interligados e complementares de
células de produção reconfiguráveis, destinados a, de forma coordenada e sincronizada,
fabricar os componentes de um produto ou família de produtos similares, e realizar a
sua montagem para entrega rápida ao cliente. A agilidade resulta do requisito de
reconfiguração dinâmica dos SPOP face à variação da procura.
Devido à complexidade de projecto de SPOP, propõe-se uma metodologia de apoio ao
seu projecto e reconfiguração, designada de metodologia GCD por abranger três níveis
de concepção, nomeadamente o estratégico, designado de Genérico, o Conceptual e o
Detalhado. A metodologia guia o projectista através destas três fases, enquadradas por
um conjunto de actividades de projecto sucessivas e interrelacionadas, e sugerindo
métodos que podem ser usados para levar a cabo cada actividade. Uma recolha
importante de métodos é feita neste contexto. Demonstra-se a utilização da metodologia
através de um exemplo de aplicação de projecto de SPOP.
Este trabalho baseou-se numa variedade de conceitos conhecidos da literatura e outros
propostos e inerentes à metodologia GCD. Portanto uma contribuição ontológica no
domínio da investigação é também apresentada sendo de realçar os conceitos de
configurações conceptuais, configurações de postos de trabalho, configurações
operacionais e modos operatórios de células de produção.
No sentido de facilitar a utilização da metodologia é proposto um Sistema assistido por
computador de Apoio ao Projecto de SPOP, o SAP_SPOP, e é dada uma contribuição
para o desenvolvimento de um seu protótipo. Este sistema está estruturado em três
componentes fundamentais: uma base de dados, uma base de métodos e um motor de
projecto, designado de SPOP designer. Este inclui um módulo facilitador da interacção
entre os elementos do sistema, e o utilizador com as bases de dados e de métodos,
facilitando também o acesso a métodos que podem estar residentes na máquina, i.e.
computador, do sistema ou distribuídos por vários servidores e acessíveis via Internet ou
intranets. Sempre que haja necessidade de projectar SPOP e obter rapidamente soluções
de configurações de SPOP o sistema poderá ser usado promovendo o processo de
projecto e reconfiguração frequente do SPOP para melhorar a produtividade de
empresas industriais através de melhores sistemas de produção.Leanness and agility are important requirements of manufacturing companies in the
actual era of global economy and highly competitive variable markets. In a simplified
view, it may be said that Lean Production and Agile Production are the strategic
answers to these requirements. The first requires a good production systems fit to
production requirements from raw materials to finished product delivery, aiming at
minimizing waste of every kind and therefore exploring what has been known as JIT
Production. The second calls for production systems agility for adaptation to variable
production requirements derived from continuous changing on product demand variety
and quantity. Apparently, both strategies focus on a common objective, namely that of
quick manufacturing response to variable market requirements through a dynamic and
suitable fit of the manufacturing system to the corresponding changing production
requirements.
This thesis suggests that such fit can be achieved through Product Oriented
Manufacturing Systems (POMS) which in simple terms may be defined as
reconfigurable manufacturing systems formed from sets of interlinked reconfigurable
manufacturing cells for coordinated and synchronized fabrication of components and
assembly of a product or a family of similar products to quick delivery to customers.
Due to POMS design complexity it is proposed a design and reconfiguration
methodology for POMS, referred as the GCD methodology because it deals with system
design at three planning levels or phases, namely the strategic, referred as Generic, the
Conceptual and the Detailed. The methodology guides the designer through these three
phases, involving a set of interlinked successive design activities suggesting methods
that may be used by a POMS designer to carry out each design activity. A set of
important methods were collected for this. The use of the methodology is demonstrated
through a POMS design application example.
This work had to draw upon important concepts established in the literature and also put
forward new ones, contributing, this way, for the ontological development of the
scientific domain of the investigation. In particular it must be emphasized the concepts
of conceptual and operational cells and also those of cell operating modes.
In order to give a better utility to the methodology and facilitate de POMS design task a
computer aided design systems for POMS, the CADS_POMS, has been proposed and
specified, and a prototype of it developed. The system is structured around three main
components a database, a methods’ design base and the SPOP designer. This intervenes
in the interaction between CADS-POMS design components and is fundamental for
design activities too be carried. The methods used for supporting the design activities
can be either resident in the CADS_POMS or accessed, via Internet for example, from
distributed servers where they are implemented. Whenever there is a need for POMS
design and quickly obtain POMS configurations solutions the system can be used. This
promotes the frequent POMS design and reconfiguration process in order to improve
the productivity of the industrial companies through better production systems