Princípios de Mecatrônica

A MECATRÔNICA NO CONTEXTO DA AUTOMAÇÃO

1. Introdução

A economia mundial foi marcada no século XVIII pela invenção da máquina a vapor; no fim do século XX, os propulsores da nova revolução do desenvolvimento foram - e continuam a sê-lo - a tecnologia (representada pela informática e pelo aperfeiçoamento dos transportes e das comunicações) e a globalização (lório, 2002).

Provavelmente os dias atuais entraram para a história como período da moderna 'Revolução Industrial', numa analogia com o período inicial da industrialização, no século XVIII, quando o homem passou a controlador os sistemas de potência. Na moderna Revolução Industrial, que veio após a Segunda Gerra Mundial, o homem conseguiu o controle sobre o sistema de informação.

Investimentos em tecnologia privilegiam a inovação como vantagem competitiva. As estratégias empresariais são definidas com base na identificação de oportunidades, e a competição é fundamental em vantagens desenvolvidas em centro de pesquisa, onde os custos do processos e a cadeia produtiva, têm papel de destaque. Dessa forma, os investimentos em P&D passam a fazer parte da nova agenda das empresas.

Toda empresa, como organismo vivo, segue um ciclo de nascimento, juventude, maturidade, declínio e, eventualmente, morte. Para buscar declínio a empresa precisa buscar permanentemente uma nova curva de ciclo, um salto de transformação que viabilize um novo ciclo de desenvolvimento, e um dos caminhos é a atualização tecnológica, a automação.

Estamos caminhando na era da informação - ou para sua transição -, em que os elementos decisivos da vantagem competitiva não estão mais na posse, na detenção, de bens físicos. Pelo contrário, assentam-se de modo crescente na capacidade de gerar, partilhar, integrar ou orquestrar conhecimento.

Nesse ambiente competitivo a compacidade de inovar tornou-se essencial. Não inovar é ficar para trás. Se for verdade que a inovação tem riscos, o imobilismo tem muito mais. Basta recordar exemplos conhecidos de empresa que pararam no tempo e que agora clamam por apoio para sustentar unidades industriais e postos de trabalho.

Inovar é fazer coisas diferentes ou de maneiras diferentes. É sair da rotina, é experimentar outras soluções ou mesmo formular outros problemas. É usar a criatividade para satisfazer necessidades não satisfeitas ou insuficientemente insatisfeitas.

Quando se fala em inovação logo se pensa em inovação tecnológica. E argumenta-se frequentemente que não conseguimos inovar porque não realizamos investimentos suficientes. Isso é verdade, mas só uma parte da verdade.Nem sempre as inovações exigem desenvolvimentos tecnológicos efetuados no interior das empresas. Estas tem de dispor de uma capacidade básica de engenharia para integrar tecnologias disponíveis no mercado e apresentar respostas criativas na aplicação da automação, por exemplo.

Se em um sistema biológico o homem conseguiu o controle sobre o músculo, em um sistema automatizado o controle obtido foi sobre o neurônio.Evidentemente as unidades fabris sempre contarão com a presença de profissionais com formação especialista, mas de modo muito mais acentuado será necessária a atuação de profissionais integradores, com formação multidisciplinar, moderna e altamente estimulante. Nos dias de hoje, a aplicação da automação com redes de comunicação é um processo irreversível para a modernização industrial.

1.1 O Termo Mecatrônica

Foi utilizado pela primeira vez no Japão, no final da década de 70, com resultado da combinação bem-sucedida, de mecânica e eletrônica e processamento digital em produtos de bem de consumo.A mecatrônica pode ser entendida como a integração sinergética da engenharia mecânica com a eletrônica e o controle no computador no projeto e na manufatura de produtos e processos.

1.2 Sistema Biológico Versus Sistema Mecatrônico

Do aspecto funcional, os sistemas de automação industrial podem ser divididos de acordo com vários níveis de uma organização, os quais executam funções específicas no processo produtivo, e por conseguinte estão associados a diferentes elementos. Os níveis também apresentam diferentes requisitos tecnológicos.

Os sistemas automatizados, dependendo da necessidade das aplicações, podem formar um sistema de controle completo e complexo. Na figura 01, para uma fácil interpretação dos diversos níveis de elemento, podemos comparar o sistema técnico com o sistema imunológico, ou seja o corpo humano (lório, 2000). A tabela 01 sintetiza essa interpretação.

Figura 01 - Sistema biológico versus sistema mecatrônico

Tabela 01 - Equivalência entre o sistema biológico e o sistema mecatrônico

1.3 Mecatrônica: Definições básicas 

A figura 02, representa de forma genérica o sistema mecatrônico.Os sensores permitem obter do mundo físico informações que são processadas digitalmente, resultando em ações de controle. O sistema de controle age sobre o sistema físico por meio de atuadores o que acarreta o conceito de sistema realimentado (feedback). Essa estrutura pode representar sistemas com diversos níveis de complexidade.

O grande avanço na área da robótica somente foi possível com o surgimento do microprocessador, pois o controle de trajetória dos robôs articulados envolve cálculos complexos que devem ser realizados em tempo real.

Figura 02 - Sistema mecatrônico

Segundo Ashley (1997), mecatrônica é a integração de conhecimentos nas áreas de mecânica, elétrica e computação. (Figura 03).

Figura 03 - Definição de mecatrônica segundo Ashley

1.4 Conceitos básicos de Mecatrônica

A mecatrônica envolve conceitos básicos concorrente das áreas de mecânica, eletrotécnica, ciência da computação, e controle, devendo extrair o que há de mais adequado em cada uma das áreas, de tal maneira que os resultado seja mais do que simples somas de especialidades, seja uma sinergia entre elas.

O conceito de mecatrônica representa a combinação adequada de materiais (resistência dos materiais, comportamento térmico e etc.), mecanismos (cinemática, dinâmica), sensores, atuadores, eletrônica e processamento digital (controle, processamento sinais, simulação, projeto assistido por computador), possibilitando o seguinte:

a) Desenvolvimento do Projeto

• Simplificação do projeto mecânico;
• Redução de tempo e custo de desenvolvimento;
• Flexibilidade de introduzir modificações ou novas capacidades;
• Flexibilidade para receber futuras modificações ou novas funcionalidades.

b) Desenvolvimento do Produto

• Flexibilidade de operação (programabilidade);
• Inteligência (capacidade para sensoriamento e processamento das informações, permitindo adaptação a diferentes condições de operação);
• Automonitoramento e prevenção ativa de acidentes;
• Autodiagnóstico em caso de falhas;
• Redução do custo de manutenção e consumo de energia;
• Elevado grau de precisão e confiabilidade.

Podemos citar alguns exemplos de como esses resultados são possíveis na área da automação industrial. Sistemas como máquinas de comandos numérico e máquina de manufatura em geral eram compostos por mecanismos para sincronização de movimentos, normalmente acionados por um só atuador (quase sempre um motor elétrico). A complexidade dos mecanismos exigia precisão elevada, para diminuir folgas, e dispositivos de lubrificação para reduzir atritos. Essas máquinas sofreram significativo desenvolvimento com a introdução do controle numérico computadorizado (CNC), por meio do qual se obtêm peças com formas tridimensionais complexas. Os controladores lógicos programáveis (CLP), possibilitaram grandes modificações na industria com a automação de processos, melhorando desempenho e a qualidade do produto.

1.5 Conclusão

O ponto importante do conceito e da filosofia da mecatrônica é a combinação concorrente da mecânica, da eletrônica e da computação, com vistas a obter, no produto, características como flexibilidade e inteligência e, no projeto, sistemas mecânicos mais simples, com custos reduzidos e facilidade para introduzir modificações.

O grande desafio imposto pela mecatrônica é a necessidade de atualização constante e de projetos que visem a integração de conhecimento de diversas áreas. Os meios de comunicação tem acompanhado esta evolução; a internet possibilita consultas rápidas a fornecedores e fabricantes de componentes, máquinas e sistema. A integração, uma vez que constitui uma característica dos projetos de mecatrônica, exige do profissional não apenas conhecimento técnico abrangente, mas também habilidades para trabalhar em equipe, já que seria muito difícil um único profissional ter domínio total sobre todas as áreas envolvidas.

O rápido desenvolvido científico e tecnológico que estamos presenciando inviabiliza a formação de profissionais com profundo domínio de todas as especialidades que compõe a mecatrônica, exigindo que a edução ocorra de forma continuada mesmo após a conclusão do curso.

Referências

João Maurício Rosário 
Princípios de Mecatrônica / João Maurício Rosário.
São Paulo: Prentice Hall, 2005
Pearson Education do Brasil

Introdução a Sistemas de Medição

“ O primeiro passo é medir o que pode ser medido. Isso é aceitável. O segundo passo é desconsiderar o que não pode ser medido ou, então atribuir-lhe um valor quantitativo arbitrário. Isso é artificial e enganoso. O terceiro passo é imaginar que aquilo que não pode ser facilmente médio não é muito importante. Isso é cegueira. O quarto passo é dizer que aquilo que não pode ser facilmente medido, na realidade, não existe. Isso é suicídio.”

Daniel Yankelowvich, 1973

Citado em Gooday (2010)

1.1.   Objetivos dos sistemas de medição

Um sistema de medição é um conjunto de dispositivos (sensores, circuitos, cabos, visores, equações, programas de computador e etc.) cujo objetivo é fornecer informação sobre o valor da grandeza física que se deseja medir, o mensurado.

Antes de prosseguir faremos algumas considerações relevantes para abordar o assunto. Por transdutor entende-se um dispositivo capas de transformar uma forma de energia em outra. Por exemplo, um cristal de quartzo transforma deformação em tensão elétrica e vice-versa. Assim um dispositivo é feito de quartzo para medição de frequência de vibração de um elemento é um transdutor. Sensores são uma classe de transdutores. Eles “sentem” variáveis físicas, como um movimento, temperatura e pressão, e transformam tais grandezas em sinais elétricos. Portanto, o dispositivo feito de quartzo é, também um sensor. Por outro, atuadores, que transformam sinais elétricos em outras grandezas físicas, são transdutores, mas não são sensores. Vejamos: um dispositivo de quartzo que é utilizado como microatuador, que atual pela sua deformação decorrente de um comando elétrico, é um transdutor. Por fim chamaremos de instrumento um sistema que além do sensor, inclui algum processamento da saída do sensor.

Sistemas de medição podem ter as mais diversas aplicações, cumprindo, assim, vários objetivos.

Primeiro, sistema de medição para verificação de grandezas. Nesses casos, os sistemas de instrumentação medem certas variáveis com a finalidade de verificar seus valores. A variável a ser medida é o mensurando. A obtenção de uma estimativa é importante em condições como a de monitoração, análise e projeto de sistemas: um médico que deseja medir a temperatura ou pressão arterial de seu paciente; o engenheiro que mede a dureza e a espessura de uma peça de aço com o intuito de verificar se as especificações de projeto foram satisfeitas; o projetista de máquinas que mede o conjugado e a velocidade angular do eixo, para verificar se é necessário alterar o projeto, são demonstrações disso. Podemos dizer, nesses contextos, que instrumentos são utilizados em malha aberta, ou seja, sem a realimentação de saída, como ilustrado na figura 1.1 (a).

Figura 1.1 (a) – Controle em malha aberta

Figura 1.1 (b) – Exemplo de malha aberta

Figura 1.1 (c) - Controle em malha fechada

Figura 1.1 (d) – Exemplo de malha fechada

FIGURA 1.1 Operação de instrumentos. Em (a) mostra-se operação em malha aberta. A medida não é automaticamente utilizada para influenciar o meio que se encontra o mesurando, como em (c), que o bloco denominado regulador indica equipamentos responsáveis por tomada de decisão e pela sua implementação.

Segundo, sistemas de medição para aplicações em malha fechada. Nesse grupo, os sinais de saída são realimentados e utilizados em malha fechada, com mostra a figura 1.1 (c). Alguns sistemas tomam decisões automaticamente e atuam baseados na medição feita. Por exemplo a temperatura do vapor produzido por uma caldeira é transmitido para um sistema de controle que verificará se a temperatura está adequada e, caso não esteja, atuará instantaneamente no sentido de efetuar a correção.

Um mesmo instrumento pode pertencer tanto a um grupo quanto ao outro, dependendo da forma como é utilizado. Não há, necessariamente, diferenças construtivas entre o sensor utilizado de um grupo para outro. Alguns, que pertencem ao primeiro grupo, não poderiam ser utilizados no segundo. Por exemplo, o termômetro usado pelo médico não poderia, em tese, ser aproveitado em aplicações em malha fechada, uma vez que a leitura desse instrumento é visual, que dificultaria sua conversão em sinal que pudesse ser realimentado de forma automática.

Entretanto, há uma diferença significativa entre os sistemas de medição desses dois grupos. Pelo fato de os instrumentos do primeiro destinarem-se à medição de grandezas per se, tais instrumentos devem ter boas características estáticas. 

Referências

Fundamentos de Instrumentação
Luis Antonio Aguirre 

Engenharia de Controle Moderno

Introdução aos sistemas de controle

1.1 | Introdução.
1.2 | Exemplos de sistemas de controle.
1.3 | Controle de malha fechada versus controle de malha aberta.
1.4 | Projeto e compensação de sistemas de controle.

1.1 | Introdução   

      As teorias de controle comumente usadas hoje são a teoria de controle clássico (também chamada de teoria de controle convencional), a teoria de controle moderno e a teoria de controle robusto.

      O controle automático é essencial em qualquer campo da engenharia e da ciência. O controle

automático é um componente importante e intrínseco em sistemas de veículos espaciais, sistemas

robóticos, modernos sistemas de manufatura e quaisquer operações industriais que envolvam o

controle de temperatura, pressão, umidade, viscosidade, vazão etc. É desejável que a maioria

dos engenheiros e cientistas esteja familiarizada com a teoria e a prática do controle automático.

Terminologia básica

Variável controlada e sinal de controle ou variável manipulada -  variável controlada é
a grandeza ou a condição que é medida e controlada. O sinal de controle ou variável manipulada
é a grandeza ou a condição modificada pelo controlador, de modo que afete o valor da variável
controlada. Normalmente, a variável controlada é a saída do sistema. Controlar significa medir
o valor da variável controlada do sistema e aplicar o sinal de controle ao sistema para corrigir ou
limitar os desvios do valor medido a partir de um valor desejado.

Planta - uma planta pode ser uma parte de equipamento ou apenas um conjunto de componentes
de um equipamento que funcione de maneira integrada, com o objetivo de realizar determinada
operação, podemos denominar planta qualquer objeto físico a ser controlado (como um

componente mecânico, um forno, um reator químico ou uma espaçonave).

Processos -  O dicionário Merriam-Webster define um processo como uma operação natural de
progresso contínuo ou um desenvolvimento caracterizado por uma série de modificações graduais
que se sucedem umas às outras de modo relativamente estável, avançando em direção a dado
resultado ou objetivo, ou uma operação contínua progressiva, artificial ou voluntária, que consiste
em uma série de ações ou movimentos controlados, sistematicamente destinados a atingir determinados fins ou resultados. Processo é toda operação a ser controlada.
Entre os exemplos estão os processos químicos, econômicos e biológicos.

Sistemas - um sistema é a combinação de componentes que agem em conjunto para atingir determinado objetivo.A ideia de sistema não fica restrita apenas a algo físico. O conceito sistema pode ser aplicado a fenômenos abstratos dinâmicos, como aqueles encontrados na economia. Dessa

maneira, a palavra ‘sistema’ pode ser empregada para se referir a sistemas físicos, biológicos,

econômicos e outros.

Distúrbios - um distúrbio é um sinal que tende a afetar de maneira adversa o valor da variável de

saída de um sistema. Se um distúrbio for gerado dentro de um sistema, ele será chamado distúrbio

interno, enquanto um distúrbio externo é aquele gerado fora do sistema e que se comporta como

um sinal de entrada no sistema.

Controle com realimentação - controle com realimentação refere-se a uma operação que, na 

presença de distúrbios, tende a diminuir a diferença entre a saída de um sistema e alguma entrada de referência e atua com base nessa diferença. Aqui, serão considerados apenas distúrbios não

previsíveis, uma vez que distúrbios conhecidos ou previsíveis sempre podem ser compensados

no sistema.

1.2 | Exemplos de sistemas de controle

Sistema de controle de velocidade - O princípio básico de um regulador Watt de velocidade

para um motor está ilustrado no diagrama esquemático da Figura 1.1. A quantidade de combustível

fornecida ao motor é ajustada de acordo com a diferença entre a velocidade esperada e a

velocidade efetiva do motor.

Figura 1.1 - Sistema de Controle de Velocidade

      A sequência de ações pode ser estabelecida da seguinte maneira: o regulador de velocidade

é ajustado de modo que, à velocidade desejada, não haja fluxo de óleo sob pressão em ambos os

lados do interior do cilindro de potência. Se a velocidade real cai abaixo do valor desejado, em

decorrência de um distúrbio, então a diminuição na força centrífuga do regulador de velocidade

faz que a válvula de controle se mova para baixo, fornecendo mais combustível, e a

velocidade do motor aumente até atingir o valor desejado. Por outro lado, se a velocidade do

motor aumenta acima do valor desejado, então o aumento na força centrífuga do regulador de

velocidade faz que a válvula de controle se desloque para cima. Isso diminui o suprimento de

combustível, e a velocidade do motor é reduzida até atingir o valor esperado.

      Nesse sistema de controle de velocidade, a planta (sistema controlado) é o motor e a variável

controlada é a velocidade do eixo do motor. A diferença entre a velocidade desejada e a velocidade

real é o sinal de erro. O sinal de controle (a quantidade de combustível) a ser aplicado à planta

(motor) é o sinal atuante. A grandeza externa que perturba a variável controlada é o distúrbio.

Uma mudança inesperada na carga é um distúrbio.

Sistema de controle de temperatura - A Figura 1.2 mostra um diagrama esquemático de

controle de temperatura de um forno elétrico. A temperatura do forno elétrico é medida por um termômetro, que é um dispositivo analógico. O sinal analógico de temperatura é convertido em

um sinal digital por um conversor A/D (analógico-digital). O sinal digital obtido é fornecido

ao controlador por meio de uma interface. Esse sinal digital é comparado com a temperatura

programada de referência e, se houver alguma divergência (erro), o controlador envia um sinal

ao aquecedor, por meio de uma interface, um amplificador e um relé, fazendo que a temperatura

do forno atinja o valor desejado.

Figura 1.2 - Sistema de Controle de Temperatura

1.3 | Controle de malha fechada versus controle de malha aberta

      Sistemas de controle com realimentação. Um sistema que estabeleça uma relação de comparação

entre a saída e a entrada de referência, utilizando a diferença como meio de controle, é

denominado sistema de controle com realimentação. Um exemplo poderia ser o sistema de controle

de temperatura de um ambiente. Medindo-se a temperatura ambiente real e comparando-a com a temperatura de referência (temperatura desejada), o termostato ativa ou desativa o equipamento

de aquecimento ou resfriamento, de modo que assegure que a temperatura ambiente permaneça

em um nível confortável, independentemente das condições exteriores.

      Os sistemas de controle com realimentação não estão limitados à engenharia, podendo ser

encontrados em várias outras áreas. O corpo humano, por exemplo, é um sistema de controle com realimentação extremamente desenvolvido. Tanto a temperatura corporal como a pressão

sanguínea são mantidas constantes por meio da realimentação de ordem fisiológica. Nesse caso,

a realimentação realiza uma função vital: faz que o corpo humano seja relativamente insensível

a perturbações externas, permitindo seu perfeito funcionamento nos casos de mudanças no ambiente.

Sistemas de controle de malha fechada - Os sistemas de controle com realimentação são,

com frequência, denominados também sistemas de controle de malha fechada. Na prática, os termos controle com realimentação e controle de malha fechada são usados indistintamente. Em

um sistema de controle de malha fechada, o sinal de erro atuante, que é a diferença entre o sinal

de entrada e o sinal de realimentação (que pode ser o próprio sinal de saída ou uma função do

sinal de saída e suas derivadas e/ou integrais), realimenta o controlador, de modo a minimizar o

erro e acertar a saída do sistema ao valor desejado. O termo ‘controle de malha fechada’ sempre

implica a utilização do controle com realimentação para reduzir o erro do sistema.

Sistemas de controle de malha aberta - Os chamados sistemas de controle de malha aberta

são aqueles em que o sinal de saída não exerce nenhuma ação de controle no sistema. Isso quer

dizer que, em um sistema de controle de malha aberta, o sinal de saída não é medido nem realimentado para comparação com a entrada. Um exemplo prático é o da máquina de lavar roupas.

As operações de colocar de molho, lavar e enxaguar em uma lavadora são executadas em uma

sequência baseada em tempo. A lavadora não mede o sinal de saída, isto é, não verifica se as

roupas estão bem lavadas.

      Em qualquer sistema de controle de malha aberta, a saída não é comparada com a entrada

de referência. Assim, a cada entrada de referência corresponde uma condição fixa de operação.

Dessa maneira, a precisão do sistema depende de uma calibração. Na presença de distúrbios,

um sistema de controle de malha aberta não vai executar a tarefa desejada. Na prática, o sistema

de controle de malha aberta somente poderá ser utilizado se a relação entre a entrada e a saída

for conhecida e se não houver nenhum distúrbio interno ou externo. É claro que estes não são

sistemas de controle realimentados. Observe que qualquer sistema de controle cujas operações

são efetuadas em uma sequência baseada em tempo é um sistema de malha aberta. O controle

de tráfego por meio de sinais, operado em função do tempo, é outro exemplo de controle de

malha aberta.

Sistemas de controle de malha fechada versus de malha aberta - Uma vantagem do sistema tema de controle de malha fechada é o fato de que o uso da realimentação faz que a resposta do

sistema seja relativamente insensível a distúrbios externos e a variações internas nos parâmetros

do sistema. Dessa forma, é possível a utilização de componentes relativamente imprecisos e

baratos para obter o controle preciso de determinado sistema, ao passo que isso não é possível

nos sistemas de malha aberta.

Do ponto de vista da estabilidade, o sistema de controle de malha aberta é mais fácil de ser

construído, pelo fato de a estabilidade ser um problema menos significativo. Por outro lado, a

estabilidade constitui um problema importante nos sistemas de controle de malha fechada, que

podem apresentar uma tendência de correção de erros além do necessário, causando oscilações

de amplitude constante ou variável.

      Deve ser enfatizado que, para sistemas nos quais as entradas são conhecidas com antecipação

e que são isentos de distúrbios, é conveniente o uso do controle de malha aberta. Sistemas de controle de malha fechada são mais vantajosos somente nos casos em que houver distúrbios e/ou 

alterações não previsíveis nos componentes do sistema. Note que a potência de saída determina

parcialmente o custo, o peso e as dimensões de um sistema de controle. O número de componentes

utilizados em um sistema de controle de malha fechada é maior do que em um sistema correspondente de malha aberta. Assim, no sistema de controle de malha fechada, o custo e a potência são geralmente maiores.Visando à diminuição da potência necessária à operação de um sistema, deve-se optar pelo controle de malha aberta, sempre que possível. Uma combinação apropriada do controle de malha aberta e de malha fechada é normalmente mais econômica e apresentará um desempenho satisfatório do sistema como um todo.

Seguem as principais vantagens dos sistemas de controle de malha aberta:

São simples de ser construídos e têm fácil manutenção.

São menos dispendiosos que um sistema correspondente de malha fechada.

• Não apresentam problemas de estabilidade.

• São adequados quando existem dificuldades de medição da saída ou quando a medição precisa da saída não é economicamente possível. (Por exemplo, no caso da máquina de lavar roupas, seria bastante dispendiosa a instalação de um dispositivo para avaliar se as roupas foram bem lavadas.)

As principais desvantagens dos sistemas de controle de malha aberta são:

• Distúrbios e mudanças na calibração causam erros, e a saída pode apresentar diferenças em relação ao padrão desejado.
• Para que a saída mantenha a qualidade requerida, é necessária uma regulagem periódica.

1.4 | Projeto e compensação de sistemas de controle

      Compensação é a modificação da dinâmica do sistema para satisfazer às especificações dadas.

      No projeto real de um sistema de controle, a utilização de um compensador eletrônico,

pneumático ou hidráulico é uma questão que deve ser decidida em parte com base na natureza da planta a ser controlada. Por exemplo, se a planta a ser controlada inclui líquido inflamável, temos

de escolher componentes pneumáticos (tanto um compensador quanto um atuador) para evitar a possibilidade de faíscas. Se, no entanto, não há risco de incêndio, compensadores eletrônicos são

os mais usados. (Inclusive, muitas vezes transformamos sinais não elétricos em sinais elétricos

em virtude da simplicidade de transmissão, da maior precisão, maior confiabilidade, facilidade

de compensação e vantagens semelhantes.)

Especificações de desempenho - Sistemas de controle são projetados para realizar tarefas específicas. Os requisitos impostos no sistema de controle são geralmente explicitados como especificações de desempenho. As especificações podem ser dadas em termos de requisitos de resposta transitória (como máximo sobressinal e tempo de acomodação na resposta à entrada em degrau) e de requisitos em regime estacionário (como erro estacionário para uma entrada em rampa), ou podem ser dados em termos de resposta em frequência. As especificações de um sistema de controle devem ser dadas antes do início do processo de projeto.

Compensação do sistema - Ajustar o ganho é o primeiro passo no ajuste do sistema para um

desempenho satisfatório. No entanto, em muitos casos práticos, o ajuste do ganho, por si só, pode não proporcionar uma alteração no comportamento do sistema que atenda às especificações desejadas.

Como ocorre frequentemente, o aumento no valor do ganho melhora o comportamento em regime estacionário, mas resulta em estabilidade deficiente e até em instabilidade. Torna-se necessário,

então, reprojetar o sistema (modificando a estrutura ou incorporando dispositivos ou componentes adicionais), para alterar seu comportamento geral de modo que ele se comporte como desejado.Tal reprojeto ou acréscimo de um dispositivo adequado chama-se compensação.

Um dispositivo inserido no sistema com o propósito de satisfazer às especificações é denominado

compensador. Este compensa pelo desempenho deficiente do sistema original.

Procedimentos de projeto - No processo de projetar um sistema de controle, montamos um

modelo matemático do sistema de controle e ajustamos os parâmetros de um compensador. A parte do processo que mais consome tempo é a verificação do desempenho do sistema, por meio da análise

de cada ajuste dos parâmetros.

      Uma vez que um modelo matemático satisfatório tenha sido obtido, o projetista deve construir

um protótipo e testar o sistema de malha aberta. Se houver garantia de estabilidade absoluta da malha fechada, o projetista fecha a malha e testa o desempenho do sistema de malha fechada resultante.

Devido aos efeitos negligenciados da carga entre os componentes, das não linearidades, dos parâmetros distribuídos e assim por diante, que não foram levados em consideração no projeto

original, o desempenho real do protótipo do sistema provavelmente será diferente das previsões

teóricas. Portanto, o primeiro projeto pode não satisfazer todos os requisitos de desempenho. O

projetista deve ajustar os parâmetros do sistema e modificar o protótipo até que o sistema atenda

às especificações. Ao fazer isso, ele deve analisar cada teste e os resultados da análise devem ser

incorporados ao teste seguinte. O projetista deve garantir que o sistema final atenda às  de especificações de desempenho e seja, ao mesmo tempo, confiável e econômico.

Referências

Ogata, Katsuhiko 
Engenharia de controle moderno / Katsuhiko Ogata ; tradutora Heloísa 

Coimbra de Souza ; revisor técnico Eduardo Aoun Tannuri. -- 5. ed.
-- São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2010.

Quando os Projetos São Necessários?

    

Figura 01 - Como os projetos são planejados e gerenciados

  Em geral, o gerenciamento de projetos pode ser aplicado a qualquer situação onde exista um empreendimento que foge ao que é fixo e rotineiro na empresa. Se o empreendimento é único e pouco familiar, é importante que a atividade de gerenciamento de projetos seja intensificada. O Sucesso da gestão de projetos está intimamente ligado ao sucesso com as atividades são relacionadas e realizadas. A base do sucesso está em identificar e diferenciar o projeto das demais atividades desenvolvidas na organização.

      A grande dificuldade está no fato de que a maior parte das pessoas realiza trabalho rotineiros e projetos. Frequentemente, atividades de projeto e rotineiras têm as mesmas necessidades, reuniões, telefonemas, relatórios, análises etc. - e isso faz com que sua distinção seja ainda mais difícil. A diferença básica está nos objetivos. Os projetos possuem metas claras e definidas, sendo realizados em um período definido de tempo, e não indefinidamente, como trabalhos rotineiros.

Figura 02- Todos os projetos são esforços, mas nem todos os esforços são projetos

Kerzner pondera que diversas pressões externas podem forçar as companhias a adotarem gerenciamento de projetos como forma de realizarem seus negócios. São elas as seguintes:

• Competição;
• Padrões de qualidade;
• Redução nas margens de lucros;
• Resultados financeiros;
• Fatores tecnológicos;
• Aspectos legais;
• Aspectos sociais;
• Fatores políticos;
• Pressões econômicas.

      Antes de optar pela realização de um determinado projeto, toda organização deve realizar uma análise e priorização dos projetos e programas para que os projetos certos sejam escolhidos e executados. Esse processo é chamado de priorização de projetos no portfólio. A seguir destacam-se alguns critérios relevantes:

• Capacidade de execução;
• Retorno do investimento;
• Complexidade;
• Riscos;
• Flexibilidade;
• Recursos disponíveis;

     Apesar dos projetos serem parte da "existência" das organizações, o gerenciamento desses projetos é uma decisão empresarial a ser adotada com base a determinados critérios. Cleland sugere sete fatores a serem avaliados.

Figura 03- Necessidade de gerenciamento de projetos (Cleland).

      Sete fatores devem ser analisados para a determinação da necessidade, ou não, do gerenciamento de projetos, sendo eles:

Tamanho do empreendimento - Mesmo considerando que o tamanho é um assunto relativo, pode se generalizar que empreendimentos que necessitem de uma quantidade de capital, pessoal e tempo superior ao normalmente empregado pela empresa se beneficiem diretamente com o gerenciamento de projetos.

Interdependência - Se o esforço requer grande interdependência entre os departamentos da organização ou entre a cadeia de suprimentos, onde as atividades a serem realizadas estão intimamente relacionadas, o gerenciamento de projetos se torna fundamental.

Importância do empreendimento - Quanto mais estrategicamente importante for o empreendimento, mais necessidade de gerenciamento ele irá requerer. É importante considerar também que eventos que tenham um grande grau de riscos e incerteza também se beneficiam diretamente da abordagem de gerenciamento de projetos.

Reputação da organização - Quando o fracasso no cumprimento de prazos e orçamento de um empreendimento pode prejudicar seriamente a imagem e a reputação da organização, a decisão sobre o uso do gerenciamento de projeto é determinante.

Compartilhamento de recursos - Como os projetos envolvem, normalmente, recursos escassos, caros ou altamente especializados, torna-se necessário um compartilhamento de recursos entre diversos projetos e até mesmo entre os projetos e outros trabalhos da empresa, para redução de custos. Quando isso se intensifica, o gerenciamento de projetos torna-se melhor técnica para gerir esses recursos.

Não familiaridade - Quando o esforço a ser empreendido é completamente novo e diferente do normal, a orientação dos trabalhos a projetos pode ser fundamental. Isso também depende do quanto o esforço é novo e diferente. Provavelmente o desenvolvimento de um novo produto ou serviço deve ser encarado como um projeto, enquanto uma alteração em um produto ou serviço pode ser encarada como um pacote de trabalho ou uma tarefa simples que não necessita de uma abordagem completa e convencional do gerenciamento de projetos.

Mudança de mercado - Várias organizações atuam em mercados extremamente turbulentos, onde as modificações tecnológicas e de mercado geram uma necessidade constante de atualização. Nesses casos, o gerenciamento de projetos atua facilitando o processo gerencial sem, no entanto, prejudicar a flexibilidade e a criatividade organizacionais.

É importante destacar que não é necessário todos esses fatores sejam favoráveis a projetos para que se possa tratar o empreendimento como um projeto. Basta que um desses fatores sejam determinantes para que todo o modelo de gerenciamento de projetos seja necessário.

Figura 04 - Projetos organizados com o gerenciamento de projetos

A sabedoria é poderosa

      "Mais poder tem o sábio do que o forte, e o homem de conhecimento, mais do que o robusto"

Referências

Viana Vargas, Ricardo.

Gerenciamento de projetos: estabelecendo diferenciais competitivos / Ricardo Viana Vargas;

prefácio de Reeve Harold R. - 7. ed. - Rio de Janeiro: Brasport, 2009.

Gestão de Projetos

Gerenciamento de Projetos

INTRODUÇÃO

O que é Gerenciamento de Projetos?

     Mais especificamente, o que é um projeto? é um conjunto de atividades temporárias, realizadas em grupo, destinadas a produzir um produto, serviço ou resultado únicos.

     Um projeto é temporário no sentido de que tem um início e fim definidos no tempo, e, por isso, um escopo e recursos definidos.

     E um projeto é único no sentido de que não se trata de uma operação de rotina, mas um conjunto específico de operações destinadas a atingir um objetivo em particular. Assim, uma equipe de projeto inclui pessoas que geralmente não trabalham juntas – algumas vezes vindas de diferentes organizações e de múltiplas geografias.

     O desenvolvimento de um software para um processo empresarial aperfeiçoado, a construção de um prédio ou de uma ponte, o esforço de socorro depois de um desastre natural, a expansão das vendas em um novo mercado geográfico – todos são projetos.

     E todos devem ser gerenciados de forma especializada para apresentarem os resultados, aprendizado e integração necessários para as organizações dentro do prazo e do orçamento previstos.

     O Gerenciamento de Projetos, portanto, é a aplicação de conhecimentos, habilidades e técnicas para a execução de projetos de forma efetiva e eficaz. Trata-se de uma competência estratégica para organizações, permitindo com que elas unam os resultados dos projetos com os objetivos do negócio – e, assim, melhor competir em seus mercados.

     Ele sempre foi praticado informalmente, mas começou a emergir como uma profissão distinta nos meados do século XX.

Os grupos de processos do gerenciamento de projetos são 5:

• Início
• Planejamento
• Execução
• Monitoramento e Controle
• Encerramento

O conhecimento em gerenciamento de projetos é composto de dez áreas:

• Gerenciamento da Integração
• Gerenciamento de Escopo
• Gerenciamento de Custos
• Gerenciamento de Qualidade
• Gerenciamento das Aquisições
• Gerenciamento de Recursos Humanos
• Gerenciamento das Comunicações
• Gerenciamento de Risco
• Gerenciamento de Tempo
• Gerenciamento das Partes Interessadas

     É claro que todos os gerenciamentos dizem respeito a isso. Mas o gerenciamento de projetos traz um foco único delineado pelos objetivos, recursos e a programação de cada projeto. O valor desse foco é comprovado pelo rápido crescimento em todo mundo do gerenciamento de projetos.

CICLO DE VIDA DO PROJETO
     

     O conjunto de fases do projeto correspondem ao ciclo de vida do projeto.

• Fase I
• Fase II
• Fase III
• Fase ...
• Fase final

FASES DO PROJETO

     As fases do projeto são as divisões feitas visando um melhor controle gerencial e adequação aos processos da organização
Elas podem ser sequenciais ou sobrepostas.
Por exemplo: A reforma da casa pode ter como fases:

1. Especificação; 
2. Contratação dos serviços e materiais; 
3. Reforma Interna; 
4. Reforma Externa. 

     Cada fase do projeto contém várias entregas a serem feitas e seus marcos correspondentes.
Uma entrega é um produto tangível e verificável.
Marcos são os momentos mais importantes do projeto; quando se conclui ou inicia as fases ou entregas principais.
Na conclusão de uma fase, deve-se revisar se as entregas feitas atendem aos requisitos desejados, decidindo pela continuação ou não do projeto e corrigindo os erros detectados.

     O ciclo de vida do produto corresponde a todas as fases relacionadas a existência de um produto. Normalmente estas fases são: 

• Plano de Negócio: onde é feita a análise de viabilidade do produto. Pode ser também considerado como uma fase do projeto ou um projeto separado; 

• Projeto: depois de avaliado a viabilidade do produto, é feito um projeto para a criação do produto e para preparar para o início da operação do produto, processo único, corresponde ao ciclo de vida do projeto; 

• Operação: Fabricação ou produção em massa do produto, processo contínuo. 

• Retirada: onde será planejado como o produto será retirado do mercado e será executado a retirada do produto de mercado. 

     Tanto a retirada, quanto o Plano de negócio possuem entregas exclusivas e tem data de início e término, portanto têm as características de um projeto e podem ser gerenciados como projetos específicos.

Referências

PMI – Project Management Institute.
Disponível em: <https://brasil.pmi.org/>
Acesso em: 23 de junho de 2017

PMI Today
Disponível em: <http://www.pmitoday-portuguese.com/pmitodaypt/junho_2017?pg=1#pg1>
Acesso em: 23 de junho de 2017

Escritório de Projetos
Disponível em: <https://escritoriodeprojetos.com.br/guia-de-gerenciamento-de-projetos>
Acesso em: 23 de junho de 2017

Tecnologia da Automação

Automação Industrial

Engenharia de Controle e Automação

      É a área dentro da engenharia voltada ao controle de processos industriais e automação de processos de manufatura, utilizando-se para isso elementos sensores, elementos atuadores, sistemas de controle, sistema de supervisão e aquisição de dados e outros métodos que utilizem os recursos da elétrica, eletrônica, mecânica e informática.

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_de_controle_e_automa%C3%A7%C3%A3o