A crescente competitividade entre as indústrias de manufatura faz com que as empresas se preocupem cada vez mais com questões relacionadas à qualidade, produtividade e redução de custo. A concorrência internacional, bastante incisiva nos setores industriais de transformação de matérias-primas é, de fato, uma questão preocupante. Para tornarem-se competitivas, as empresas precisam extrair mais produtos com uma mesma quantidade de insumos e produzir mais, em menores frações de tempo, tornando as restrições de tempo e recursos cada vez mais severas. Melhores desempenhos e processos mais eficientes podem ser obtidos por meio da automação industrial. Porém, tais projetos são normalmente desenvolvidos sem a utilização de abordagens formais e os resultados obtidos dependem, quase que exclusivamente, da experiência dos projetistas. Não é possível afirmar que um conjunto de máquinas esteja operando sem qualquer situação de bloqueio, ou ainda, que esteja produzindo da maneira mais eficiente possível, tendo-se como critério o tempo de execução das operações. Por intermédio de abordagens formais, como a Teoria de Controle Supervisório (TCS), é possível a síntese automática de supervisores, que permitem a operação de uma planta, os quais, além de atender aos requisitos de segurança, evitam que o sistema atinja uma situação de bloqueio. Este trabalho apresenta algumas extensões dessa teoria, de modo que o supervisor ótimo satisfaça também às especificações de sequenciamento de operações e de prazo de finalização de tarefas, com a abordagem de autômatos temporizados. O problema de escalonamento de tarefas, diretamente relacionado ao planejamento de produção nas indústrias, é um problema de otimização, de tal maneira que a sequência de execução das etapas seja organizada para que o tempo total de processamento seja minimizado. Nessa pesquisa, uma proposta de um método para a obtenção de escalonamento de operações, com a utilização de autômatos temporizados e conceitos da teoria de controle supervisório, é apresentada. Propõe-se um algoritmo para a obtenção de uma sequência ótima de operações, tendo-se como critério o tempo total para a finalização do processo. O método é aplicado em uma célula automatizada em uma indústria fabricante de elevadores, onde foi possível determinar o tempo mínimo de processamento de um determinado item. Por meio da pesquisa de métodos e algoritmos para a obtenção de escalonamento de tarefas em ambientes fabris, procura-se atender às necessidades estratégicas das indústrias, na busca por sistemas de manufatura cada vez mais eficientes e competitivos. / The growing competition among manufacturing industries causes companies to worry more and more with issues related to quality, productivity and cost reduction. International competition, quite incisive among raw material processing manufacturers, is actually a very concerning situation. To become more competitive, enterprises have to produce more with the same amount of raw materials, or in a shorter time, making the constraints of time and resources increasingly severe. A better performance and more efficient processes can be obtained by means of industrial automation. However, such projects are normally designed without any formal approach and the achieved results depend, more than anything else, on engineers’ expertise. It cannot be stated that a machine set is working without any deadlock situation, or is producing in the most efficient way possible, considering operations´ execution time as efficiency criteria. By means of formal approaches such as Supervisory Control Theory (SCT), it is possible to synthesize supervisors automatically, that allow a plant to operate, in a way that, not only safety requirements are fulfilled, but the system is also prevented to reach a deadlock situation. This work presents this theory and its extensions, so the optimal supervisor satisfies task scheduling requirements and job completion deadlines, by using timed automata frameworks. The job shop scheduling problem, which directly relates to manufacturers´ production planning, is an optimization problem, where all the processing steps are organized in way that the total processing time is minimized. A methodology is presented for the job shop scheduling, by means of timed automata and supervisory control theory. An algorithm for acquiring an optimal operation sequence is proposed, considering the total time needed to finalize a process as the optimization criteria. The method is applied in an automated cell in a elevator manufacturing industry, where it was possible to obtain the minimal time needed to process a certain part. Through algorithms and methods for job shop scheduling in industrial environments, it is intended to meet the manufacturers´ strategic needs, in their search for manufacturing systems that are increasingly more efficient and competitive.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UTFPR:oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/784 |
| Date | 28 June 2012 |
| Creators | Kawamura, Celso Matsumi |
| Contributors | Vallim, Marcos Banheti Rabello, Sumar, Rodrigo Rodrigues |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornelio Procopio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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