1
Introdução à Engenharia Elétrica I 2007.1 Grupo 1 – Professor Fernando Passold
Atividade 2: Desenvolvimento de um pequeno processo de fabricação
Desafio: Numa fábrica, existe uma máquina chamada “máquina processadora” que dependendo da cor da peça que recebe, executa um trabalho diferente do outro. Para efeitos de uma simulação prática usando kits LEGO, vamos supor que esta máquina leve 10 segundos para “processar” peças brancas e 7 segundos para “processar” peças pretas. Estas “peças” são aquelas com formato de cubo contendo 4 pontos de encaixe (furos) na sua parte superior. Uma vez que a peça tenha sido processada segue para um “depósito central” único, isto é, independe da cor da peça. Para agilizar o trabalho desta máquina é necessário o desenvolvimento de “robôs transportadores” que deverão entregar as peças para a “máquina processadora” à partir do “depósito central”. Perceber que todas as peças partem de um único “depósito central”. O próprio “depósito central”, cada vez que recebe uma peça (não importa sua origem) deve ser capaz de classificar a peça pela cor e depois, liberar a peça da cor certa para o “robô transportador” correspondente àquela cor. Note que inicialmente o problema envolve o uso de 4 blocos RCX, enumerando:
1) Um bloco RCX para a “máquina processadora”; 2) Um bloco RCX para o “robô transportador de peças brancas”; 3) Um bloco RCX para o “robô transportador de peças pretas”; 4) Outro bloco RCX para desempenhar as ações do “depósito central”.
Como inicialmente são exigidos 4 blocos RCX, cada equipe ficará responsável pela execução de um dos itens acima. O item que caberá à cada equipe será sorteado durante a própria aula. Note que para resolver este problema, certos fatores devem ser considerados:
1) o “robô transportador”, seja de que cor de peça seja, não pode insistir em entregar uma peça para a “máquina processadora” se esta está ocupada. Então deve existir alguma forma de comunicação entre os “transportadores” e a “máquina processadora”. Sugere‐se o uso de um botão de toque, separado para cada um dos robôs transportadores, capaz de reconhecer quando uma nova peça está sendo entregue assim a própria máquina processadora já “reconhece” a cor da peça. Cada botão seria acionado pelo seu correspondente robô transportador. A máquina processadora pode ainda usar uma lâmpada para sinalizar que está ocupada processando uma peça e que, portanto temporariamente não pode aceitar uma nova peça para ser trabalhada.
2) Os “robôs transportadores”, um para peças brancas e outro para peças pretas, podem ser implementados na forma de pequenos robôs manipuladores com poucos graus de liberdade (1 para realizar movimentos circulares, outro para abrir/fechar uma garra) ou na forma de pequenos robôs móveis transportadores (com eventualmente uma pista pintada no solo e pontos demarcados de parada).
3) De forma a evitar choques entre os “robôs transportadores”, evitar trajetórias que se cruzam. 4) A “máquina processadora” é a mesma que devolve as peças processadas para o depósito central
usando possivelmente uma pequena esteira. 5) Eventualmente para a máquina do “depósito central” seja necessário desenvolver um “elevador”
para receber as peças da máquina processadora, elevá‐las para um outro nível, classificá‐las e de acordo com a classificação, direcionar as peças para diferentes “boxes” a partir dos quais os “robôs transportadores” recolham as peças. Por isto, para o desenvolvimento desta máquina pode ser
2
exigido o uso de 2 blocos RCX além do próprio efeito gravitacional para separar peças de cores diferentes.
Seguramente outras situações conflituosas não puderam ser consideradas nesta pequena descrição. Cabe a cada equipe responsável pelo desenvolvimento da sua parte entrar num acordo com as outras equipes com as quais a sua parte interage. Pede‐se então que para a próxima aula, as equipes sejam capazes de:
1) Como resultado de reuniões entre equipes, deve primeiramente ser proposto um “layout” para este processo fabril capaz de resolver este problema, especificando itens (entradas/saídas) que serão necessários por cada uma das máquinas que faz parte deste sistema;
2) Esta proposta deve deixar bem clara como serão e funcionarão cada robô transportador, incluindo o “protocolo de comunicação” inicialmente previsto entre os robôs transportadores, a máquina processadora e o depósito central. Este protocolo de comunicação deve
3) Deve‐se começar uma “lista de especificações” entre cada equipe, onde cada equipes deve deixar bem claro, que tipo de informação sua máquina deve receber da outra equipe e que sinal de retorno deve ser gerado para a outra equipe, fora detalhes mecânicos de acoplamento entre as máquinas.
Os itens acima serão amadurecidos em conjunto com o professor da disciplina nas próximas aulas e devem gerar um documento chamado “Memorial Descritivo”. Cada equipe deve gerar o seu memorial descritivo contendo todas as listas de especificações que foram levantadas para a sua máquina incluindo pequenas justificativas. Note que este memorial acaba descrevendo de uma forma sucinta como se espera que cada máquina (componente do processo) trabalhe. Levar em conta os seguintes fatores que podem fazer com que este projeto falhe:
1) Estimativas incorretas de recursos necessários para cada máquina; 2) Especificações (system specifications) mau dimensionadas para cada máquina; 3) Confirmação muito pobre do estado atual (status) de cada máquina; 4) Situações não consideradas; 5) Pouca (e pobre, irrelevante) comunicação entre as equipes, cliente e desenvolvedores; 6) Incapacidade para lidar com a complexidade de cada caso; 7) Especificações muito lentas; 8) Implementações muito lentas; 9) Problemas internos de gerenciamento de atividades dentro de cada equipe ou entre equipes; 10) Projeto não realista;
Objetivos pretendidos com esta atividade:
a) Ressaltar trabalhos entre equipes – estratégia “divide to conquer” para resolver um problema complexo (cada equipe fica responsável pelo desenvolvimento da sua parte);
b) Ressaltar as dificuldades (e falhas) de comunicação que pode haver no trabalho entre equipes e que podem inclusive inviabilizar a execução eficaz de um projeto mais complexo;
c) O trabalho desenvolvido por cada equipe será avaliado individualmente, mas se espera que o conjunto tenha condições de funcionar.
Dúvidas: e‐mail para [email protected]
3
Exemplo de sugestão de layout para este processo de fabricação (não necessariamente é a melhor solução):
Máquina processadora
PeçasBrancas
PeçasPretas
Robô transportador 1 Robô transportador 2
DepósitoSeparador de peças
Est
eira
tran
spor
tado
ra
Máquina processadora
PeçasBrancas
PeçasPretas
Robô transportador 1 Robô transportador 2
DepósitoSeparador de peças
Est
eira
tran
spor
tado
ra
Outras soluções de layouts podem ser buscadas: ‐ uso de um robô guindastre ou de uma ponte rolante para transportar peças; ‐ uso de um sistema baseado em esteira e pistões para separar as peças brancas das pretas:
Peça
Sensor de cor
Pistão 1 Pistão 2
Esteira rolante
Esteira peças brancas
Esteira peças pretas
Sensor de luz:Peça presente
t1
t2 t3
Peça
Sensor de cor
Pistão 1 Pistão 2
Esteira rolante
Esteira peças brancas
Esteira peças pretas
Sensor de luz:Peça presente
t1t1
t2t2 t3t3
4
Exemplos de soluções já desenvolvidas:
5