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Estudo de indicadores de eficiência energética na usinagem integrando monitoramento de energia com sistema de execução de manufatura

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Autor Blos, Tiago Miguel;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/4337128956654265;
Orientador Moraes, Carlos Alberto Mendes;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/2076544554717764;
Co-orientador Pereira, Paulo Ricardo da Silva;
Lattes do co-orientador http://lattes.cnpq.br/1997755245309923;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Estudo de indicadores de eficiência energética na usinagem integrando monitoramento de energia com sistema de execução de manufatura;
Resumo A eficiência energética na manufatura é um assunto cada vez mais discutido na busca da redução de custos com energia e redução do impacto ambiental negativo dos processos industriais. Com isto, busca-se produzir mais com menos energia e para isto é essencial ter o conhecimento das informações de consumo na produção. Para se trabalhar na melhoria da eficiência energética na manufatura é necessário ter uma gestão da energia e para isto é importante que se tenha um monitoramento energético dos recursos produtivos. Para avaliação de dados coletados pelo monitoramento, são necessários indicadores de desempenho (KPIs) que tragam subsídios para a tomada de decisão em relação às melhorias de processo fomentando melhor eficiência energética. Estes KPIs de eficiência energética podem receber informação cruzando bases de dados de sistemas de monitoramento energético com sistemas de monitoramento de produção, como o Manufacturing Execution System (MES), que possuem informações de status dos recursos produtivos em tempo real. Neste contexto, este trabalho propôs a aplicação de oito KPIs que pudessem ser utilizados integrando dados de um sistema de monitoramento energético com um MES. Foi realizado um estudo dos principais KPIs de energia na manufatura e, para validação destes indicadores, foi realizado um estudo experimental que gerou dados para alimentar os indicadores e que permitiu uma avaliação e discussão da sua relevância. O estudo experimental foi dividido em duas partes, sendo a primeira para validação dos indicadores a nível de produto e processo e a segunda a nível de produção em um processo de usinagem. A construção do estudo experimental foi realizada com a metodologia de Design of Experiments (DOE) de Taguchi em nove amostras com diferentes combinações de valores para três diferentes parâmetros de corte (profundidade de corte (Ap), avanço (Fn) e velocidade de corte (Vc)). Os resultados obtidos mostram que os KPIs de maior relevância foram o indicador de energia direta e o indicador de eficiência energética no desempenho. O KPI de energia direta tem a amostra com condições de corte mais severas e com menor tempo de ciclo como a de melhor eficiência energética, com um consumo de energia 167 Wh menor que a amostra de condições de corte mais brandas. Já o indicador de eficiência energética no desempenho apresentou o impacto do desperdício de energia quando se tem baixo desempenho na produção e o resultado da amostra com tempo de ciclo mais curto apresentou eficiência de 64 pontos percentuais maior que a amostra com tempo de ciclo mais longo.;
Abstract Energy efficiency in manufacturing is an increasingly discussed issue in the pursuit of reducing energy costs and reducing the negative environmental impact of industrial processes. Thus, it seeks to produce more with less energy and for this it is essential to have full knowledge of consumption in production. In order to work on energy efficiency improvement in manufacturing, it is necessary to have energy management and, to reach that, is important to have an energy monitoring of productive resources. To evaluate collected data by monitoring system, are needed Key Performance Indicators (KPIs) that can provide decision-making support for process improvement that promote better energy efficiency. These energy efficiency KPIs can receive information by cross-checking energy monitoring system databases with production monitoring systems such as the Manufacturing Execution System (MES), which can provide real-time information of the resources, products and production. In this context, this work proposed the application of eight KPIs that could be used integrating data from an energy monitoring system with a production monitoring system. Firstly, was made a study of the main energy KPIs in manufacturing and to validate these eight indicators, an experimental study was conducted to generate data that would feed these indicators and allow an evaluation and discussion of their relevance. The experimental study of this work was divided into two parts, the first for validation of indicators at product and process level and the second at production level in a machining process. The construction of the experimental study was carried out using Taguchi's Design of Experiments (DOE) methodology in nine samples with different combinations of values for three different cutting parameters (depth of cut (Ap), feed (Fn) and cutting speed (VC)). The results obtained show that the most relevant KPIs were the indicator of direct energy and the indicator of energy efficiency in performance. The direct energy KPI has the sample with the most severe cutting conditions and the shortest cycle time as the one with the best energy efficiency, with 167 Wh less energy consumption than the sample with milder cutting conditions. The energy efficiency indicator on performance, on the other hand, presented the impact of energy waste when there is low performance in production and the result of the sample with a shorter cycle time shown an efficiency of 64 percentage points higher than the sample with a longer cycle time.;
Palavras-chave Eficiência energética; Monitoramento energético; Usinagem; Energy efficiency; e-KPI; Energy monitoring; Machining; MES;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2020-01-23;
Agência de fomento CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9277;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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