Departamento de Engenharia Eletrotécnica Criação de ferramentas e controlo de recursos para a execução de Overall Equipment Effectiveness em Processos Industriais — Estágio na MDA, Moldes de Azeméis, SA Relatório de Estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica — Área de Especialização em Automação e Comunicações em Sistemas de Energia Autor Alexandre Francisco Ferreira Pereira Orientadores Carlos Manuel Borralho Machado Ferreira Inácio de Sousa Adelino da Fonseca Instituto Superior de Engenharia Coimbra Supervisor na Empresa Carlos Manuel Alves da Silva MDA, Moldes de Azeméis, SA Coimbra, abril, 2016 Criação de ferramentas e controlo de recursos para OEE Agradecimentos AGRADECIMENTOS Ao Professor Doutor Inácio de Sousa Adelino da Fonseca e ao Professor Doutor Carlos Manuel Borralho Machado Ferreira por toda a disponibilidade prestada durante a realização do estágio, pela orientação e apoio, bem como pela oportunidade de organizar o estágio na MDA, Moldes de Azeméis, SA. Ao Engenheiro Carlos Manuel Alves da Silva, por todo o apoio dado e pelos ensinamentos que me transmitiu. Ao Grupo Simoldes, pela excelente oportunidade da realização deste estágio neste grupo que é uma referência nível mundial. A toda minha família, em especial à minha Mãe e ao meu Irmão, pelo apoio e orgulho demonstrado durante todo o meu percurso académico. A todos os que contribuíram de alguma forma para a pessoa que sou hoje, em especial a Emília Paiva, Adérito Francisco e Arlindo Francisco. A Cátia Freitas por todo o apoio demostrado ao longo deste percurso. A todos as pessoas do Grupo Simoldes, principalmente a todos os que estão na equipa de métodos & processos e investigação & desenvolvimento pela boa integração e apoio demonstrado. Também à equipa de manutenção da Simoldes Aços o meu obrigado. Um agradecimento especial à equipa que esteve diretamente ligada a este projeto em particular ao Mickaël Pinto Oliveira pelo seu companheirismo, dedicação e profissionalismo ao longo do desenvolvimento deste projeto. Aos meus amigos e colegas da faculdade por todo o espírito de entre ajuda e por todos os bons momentos vividos. Agradeço a todos os que contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho. Alexandre Francisco Ferreira Pereira iii Criação de ferramentas e controlo de recursos para OEE Resumo RESUMO Perante o desenvolvimento cada vez mais acelerado que presenciamos no mundo atual, a qualidade dos produtos finais e o cumprimento de prazos para o cliente são fatores decisivos para a indústria global. Neste sentido a utilização eficiente dos recursos de uma empresa são posições que cada vez mais se manifestam como a chave para o desenvolvimento. A empresa Simoldes Aços, pertencente ao Grupo Simoldes, onde se realizou o estágio, é uma empresa dedicada à produção de moldes para a injeção de termoplástico. O rápido crescimento da empresa, verificado ao longo destes 50 anos de existência obriga a uma melhoria contínua no sentido de diminuir custos operacionais e ao aumento de rentabilidade. O objetivo do projeto, associado ao estágio, é o aumento da rentabilidade de máquinas CNCs. Com este intuito um sistema automático de monitorização de máquinas CNCs foi desenvolvido no decorrer do estágio. O sistema de monitorização permite saber em qualquer altura, o estado em que as máquinas se encontram (a trabalhar, em preparação de trabalho ou paradas). Previamente ao desenvolvimento desta tecnologia era impossível saber ou registar o estado das máquinas com mais idade na empresa. Assim o operador da máquina tinha a responsabilidade de registar de forma manual os diferentes estados e respetivos tempos. Atualmente consegue-se registar de forma automática os intervalos de operação entre diferentes estados. O desenrolar deste projeto é caracterizado por três fases distintas. A primeira fase correspondeu à pesquisa e análise pormenorizada de sinais disponíveis nas diferentes máquinas, nas quais se pretendia aplicar o sistema de monitorização. Na segunda fase procedeu-se a elaboração de hardware e software para a plataforma de controlo, a qual permite identificar os diferentes estados das máquinas. A terceira fase caracteriza-se pelo desenvolvimento de aplicações que permitem a visualização da informação recolhida pelo sistema de monitorização. Os resultados obtidos através desta tecnologia durante e após a conclusão do estágio na empresa, são elucidativos do quanto esta é imprescindível para uma melhor gestão e conhecimento do processo de fabrico. O projeto encontra-se em fase de expansão, tendo sido integrado nos planos de construção de uma nova unidade fabril do Grupo Simoldes. Palavras-Chave: Monotorização, Máquinas, CNC, Tracker, Arduíno, Estados, Automática, Rede, OEE. Alexandre Francisco Ferreira Pereira v Criação de ferramentas e controlo de recursos para OEE Abstract ABSTRACT Given the increasingly accelerated development we are witnessing in the world today, the quality of the final products and compliance with deadlines for the customer are decisive factors in an industry. In this regard the use of resources of a company are positions that increasingly manifest as the key to development. The company Simoldes Aços belonging to Simoldes Group, where the internship took place, is a company dedicated to the production of molds for thermoplastic injection. The fast growth of the company, that occurred during these 50 years of existence requires a continuous improvement in order to reduce operating costs and increase profitability.The goal of the project associated with the internship, is to increase the profitability of CNC machines. Therefore an automatic CNC machines monitoring system was developed during the internship. This monitoring system allows to know at any time, the status in which the machines are (working, in preparation for work or stoped). Before the development of this technology it was impossible to know or register the status of the older machines in the company. Therefore the machine operator had the responsibility to register manually the different times of each status. Currently it is possible to register automatically the operating intervals between different statuses.The development of this Project is characterized by different phases. The first phase corresponded to research and detailed analysis of available signals for the different machines on which it was intended to apply the monitoring system. The second phase consisted in developing hardware and software for the control platform, which identifies the different status of the machines. In a third phase were developed applications to allow the visualization of information. The results obtained about this technology, during and after the conclusion of the internship at the Company, are elucidative of how it is essential for better management and knowledge of the manufacturing process. The project finds itself in an expansion phase, being integrated into plans to build a new plant of Simoldes Group. Keywords: Monitoring, CNC, Machines, Tracker, Arduino, Status, Automatic, Network, OEE. Alexandre Francisco Ferreira Pereira vii Criação de ferramentas e controlo de recursos para OEE Índice Índice AGRADECIMENTOS .......................................................................................................................... iii RESUMO ................................................................................................................................................ v ABSTRACT .......................................................................................................................................... vii ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................................... xiii ÍNDICE DE TABELAS ...................................................................................................................... xvii SIMBOLOGIA ..................................................................................................................................... xix ABREVIATURAS ............................................................................................................................... xxi 1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................1 1.1. Enquadramento ................................................................................................. 1 1.2. Empresa de Acolhimento .................................................................................. 1 1.3. O Projeto ............................................................................................................ 2 1.4. Objetivos Gerais ................................................................................................ 4 1.5. Metodologia ....................................................................................................... 5 1.6. Estrutura do Relatório ....................................................................................... 6 2. A EMPRESA ......................................................................................................................................7 2.1. Grupo Simoldes ................................................................................................. 7 2.2. Organização ....................................................................................................... 9 2.3. Simoldes Aços, SA .......................................................................................... 10 2.4. Processo Produtivo da Empresa .................................................................... 11 2.5. Layout da Empresa.......................................................................................... 12 3. ESTADO DE ARTE ....................................................................................................................... 15 3.1. Caracterização dos meios / equipamentos. ................................................... 15 3.1.1. Características .................................................................................. 15 3.1.2. Comandos.......................................................................................... 16 3.1.3. Registos Efetuados ........................................................................... 16 3.1.3.1. Documental ......................................................................... 16 3.1.3.2. Informático .......................................................................... 16 3.1.3.3. Observações ....................................................................... 17 3.2. Tecnologia Antecessora ................................................................................. 17 3.2.1. Observação “OneShot” .................................................................... 17 3.2.2. Software e Hardware em Testes ....................................................... 20 3.2.3. Tracker PLC ....................................................................................... 20 4. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO TRACKER .................................................................. 23 4.1. Projeto Tracker ................................................................................................ 23 4.1.1. Descrição ........................................................................................... 23 Alexandre Francisco Ferreira Pereira ix Criação de ferramentas e controlo de recursos para OEE Índice 4.1.2. Objetivos ............................................................................................ 23 4.2. Caracterização das Máquinas ......................................................................... 23 4.2.1. Rambaudi 800 (CNC) ......................................................................... 25 4.2.2. Rambaudi 800 (CNW) ........................................................................ 25 4.3. Caracterização dos estados ........................................................................... 26 4.3.1. Maquinação ....................................................................................... 26 4.3.2. Setup .................................................................................................. 26 4.3.3. Paragem ............................................................................................. 27 4.3.4. Emergência ........................................................................................ 27 4.3.5. Troca Tool / Troca Ferramenta ......................................................... 27 4.3.6. Transportador ON/OFF ..................................................................... 27 4.3.7. Extra curso ........................................................................................ 28 4.4. Validação da sequência temporal dos estados ............................................. 28 4.5. Tecnologia do Projeto ..................................................................................... 30 4.5.1. Microcontrolador Programável Arduíno .......................................... 30 4.5.2. Hardware ............................................................................................ 31 4.5.2.1. Arduíno Uno ........................................................................ 31 4.5.2.2. Arduíno Mega 2560 ............................................................. 32 4.5.2.3. Arduíno Ethernet Shield 2 .................................................. 33 4.5.3. Software ............................................................................................. 34 4.6. Projeto Tracker - Dados da Máquina .............................................................. 35 4.6.1. Módulos X Y Z ................................................................................... 36 4.6.2. Circuito de Adaptação da Máquina ao Arduíno .............................. 39 4.6.2.1. Plataforma de Controlo - Ampops Configuração Inversor .......................................................................................................... 40 4.6.2.2. Observações ....................................................................... 62 4.6.3. Circuito Final ..................................................................................... 63 5. IMPLEMENTAÇÃO NA MÁQUINA DO CIRCUITO FINAL .................................................... 69 5.1. Circuito Implementado - Ampops na configuração inversor com sinais de relés. ........................................................................................................................ 69 5.1.1. Componentes .................................................................................... 69 5.1.2. Configuração Utilizada ...................................................................... 71 5.2. Comportamento Expectável ........................................................................... 72 5.3. Realidade Implementada ................................................................................. 73 5.3.1. Circuito Final “Breadboard” ............................................................. 73 5.3.2. Circuito Final PCB ............................................................................. 75 5.4. Verificação/Comprovação de Estados das Máquinas ................................... 79 5.5. Resultados Obtidos ......................................................................................... 80 x