ISEP - DM – Engenharia Mecânica
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- Otimização da entrega de encomendas por dronesPublication . Barbosa, João Pedro Moutinho Alves; Ramos, António José Galrão; Silva, Elsa MaríliaA tecnologia está em constante evolução. Um dos frutos dessa evolução foi a criação de drones. Com a evolução destes, houve uma perceção que os drones teriam aplicação no ramo da logística, pelo menos para encomendas de pequeno a pequenomédio porte (telemóveis, por exemplo). A sua possível aplicabilidade deriva das suas vantagens económicas e ambientais, devido ao seu consumo reduzido de energia. Isto quando comparado com um veículo terrestre comum, como um camião. É por essa razão que este trabalho se foca em fazer um modelo para solucionar o problema “Travelling Salesman Problem with a Drone”, TSP-D, com foco na redução do impacto ambiental. Este foco ambiental foi implementado no modelo através da sua função objetivo ser a minimização das emissões de 𝐶𝑂2 da rota. Para o camião foram consideradas as emissões de 𝐶𝑂2 derivadas da queima de combustível. No caso do drone foram consideradas as emissões de 𝐶𝑂2 derivadas da produção de energia elétrica em Portugal. O trabalho consistiu em usar o modelo de (Jeong, Song, and Lee 2019) como base e alterá-lo. As alterações feitas foram: a correção de erros presentes no modelo, a remoção de restrições e parâmetros/variáveis relativas às zonas de voo proibidas (que o modelo considerava) e acrescentar novas restrições e parâmetros/variáveis de vertente ambiental. A realização deste trabalho permitiu chegar a duas conclusões principais. A primeira é que o drone é uma solução mais benéfica para o ambiente, em comparação com o camião, mas as suas desvantagens (limite de carga) impedem que este seja usado em vez do camião. A sua vantagem ambiental é vista quer através da bibliografia e quer através da rota exemplo apresentada. Nesta é possível ver que o drone emite muito menos gramas de 𝐶𝑂2 por km que o camião, 0,336 𝑔𝐶𝑂2/𝑘𝑚 do drone contra os 200 𝑔𝐶𝑂2/𝑘𝑚 emitidos pelo camião. A segunda conclusão foi que o fator de maior influência do tempo de processamento do modelo é o número de clientes a servir. Com o aumento do número de clientes viu-se um aumento exponencial do tempo de processamento, principalmente a partir de rotas com cinco ou mais clientes.
- Estruturação do modelo de gestão de uma nova unidade de produção do setor automóvelPublication . Campos, Lara Patrícia Lopes; Silva, Francisco José Gomes da; Ramos, Sandra Cristina de Faria; Ferreira, Luís Carlos Ramos Nunes PintoA produção automóvel está incorporada numa indústria em constante desenvolvimento e, como tal, as entidades que fornecem componentes para esta indústria necessitam de acompanhar os avanços tecnológicos, desenvolvendo sistemas inovadores que permitam otimizar os processos de fabrico associados. A dissertação aqui apresentada, foi realizada em contexto industrial na empresa Fico Cables, no departamento de Supply Chain. O problema abordado consistiu na definição da estratégia industrial a adotar, perante a necessidade de implantação de uma nova unidade fabril. O foco do projeto está associado à elaboração do layout fabril da nova nave industrial, otimizando assim os fluxos de material existentes e restruturando as áreas de fabrico. Para tal, avaliou-se a estrutura inicial da empresa, analisando cada área de fabrico, ao nível de produtos, processos de fabrico, número de equipamentos, fluxos, tanto entre as diferentes áreas como os fluxos internos dentro de cada uma dessas áreas de fabrico. Para a elaboração do layout final, recorreu-se ao suporte de duas ferramentas, nomeadamente, o Systematic Layout Planning, para desenvolver várias alternativas de layout, e o Analytic Hirarhic Process, uma ferramenta de análise multicritério baseada em dados numéricos, a qual permitiu selecionar a melhor alternativa apresentada. Esta última, consiste na comparação das diferentes alternativas, de acordo com os critérios definidos. Os critérios selecionados pela administração da empresa, consistiram na minimização dos fluxos, contribuindo assim para um aumento de produtividade, menores custos de transferência de equipamentos e maximização da flexibilidade, ou seja, otimizar os layouts das áreas de fabrico, permitindo a libertação de espaços para futuras expansões. Assim, definiu-se a estratégia a aplicar e procedeu-se à transferência dos equipamentos, avaliando as suas restrições/limitações. Com a implantação desta estratégia, os ganhos foram visíveis em vários aspetos, nomeadamente, minimização de transportes, distâncias e tempos associados aos fluxos de materiais, correspondendo a uma redução de cerca de 23% em relação aos fluxos iniciais, bem como à maximização e melhoria das áreas produtivas, eliminando algumas áreas alugadas, o que induziu uma redução de 50% de custos neste aspeto. De salientar que durante a fase de implantação, a empresa adotou estratégias que contribuíram para a redução do investimento estimado em 10%.
- Modelação numérica de juntas adesivas sujeitas ao impacto por modelos de dano coesivoPublication . Arnaud, Manuel Fernandes Torres Dias; Campilho, Raul Duarte Salgueiral Gomes; Marques, Eduardo André de Sousa; Machado, José Joaquim da Mota; Silva, Lucas Filipe Martins daAo longo da evolução tecnológica e devido à necessidade de várias indústrias, as ligações adesivas têm sido cada vez mais utilizadas. Este aumento da procura deve-se às vantagens significativas que as juntas adesivas apresentam em relação aos métodos convencionais tais como soldadura, ligações rebitadas e aparafusadas. As ligações adesivas permitem a redução de concentrações de tensões, redução de peso e maior facilidade de fabrico. Devido à utilização crescente destas juntas, é necessária a existência de ferramentas que tornem possível a previsão da resistência dessas mesmas ligações com um grau de precisão elevado. Neste domínio o Método de Elementos Finitos (MEF) é capaz de prever o comportamento da junta. Por outro lado, em muitos casos reais, as juntas adesivas são sujeitas a cargas dinâmicas, como por exemplo impacto, pelo que se torna relevante a existência e validação de técnicas numéricas de previsão de resistência nestas condições de carregamento. Nesta tese é apresentado um estudo experimental e numérico pelo MEF de juntas de sobreposição simples, fabricadas com um adesivo frágil e rígido (Araldite®️ AV138) e outro de elevada flexibilidade e ductilidade (Sikaforce®️ 7752). Para a construção das juntas foram considerados aderentes de compósito, denominado por plástico reforçado a fibra de carbono (PRFC). Foram consideradas juntas adesivas com diferentes comprimentos de sobreposição, submetidas a esforços de impacto, de modo a avaliar o seu desempenho. No estudo experimental, utilizou-se uma máquina de drop-test para submeter os provetes fabricados ao ensaio de impacto a uma energia cinética de impacto pré-estabelecida. A análise numérica foi baseada no MEF e em modelos de dano coesivo (MDC) e permitiu obter a distribuição de tensões na camada adesiva, a resistência da junta e a energia absorvida. Com a comparação dos valores numéricos aos obtidos experimentalmente é possível validar os estudos numéricos para este tipo de solicitações dinâmicas. Para este caso de estudo a técnica de MDC foi validada de forma positiva para o cálculo da resistência de juntas adesivas ao impacto. Além disto, verificou-se a influência do adesivo em estudo e do comprimento de sobreposição.
- Melhoria do processo produtivo de rolhas naturais: aplicação do Value Stream MappingPublication . Pinho, Miguel Abílio Gomes de Paiva; Silva, Francisco José Gomes da; Pinto, Isabel Cristina Silva Barros Rodrigues MendesA cortiça é uma matéria‐prima sustentável, com características únicas, que representa um significativo impacto comercial e financeiro na economia de Portugal, sendo amplamente utilizada numa grande diversidade de produtos e mercados, cujo destino mais comum é a produção de rolhas. Ao longo dos anos, o mercado de rolhas de cortiça tem exigido às empresas um elevado nível de qualidade e flexibilidade na produção, o que cria a necessidade das mesmas em apostar na melhoria contínua dos processos produtivos, para que possam permanecer no mercado e se tornarem competitivas. Neste sentido, a Cork Supply Portugal, atualmente um dos maiores produtores de rolhas de cortiça a nível global, a qual serviu de caso de estudo para esta dissertação, tem vindo a investir constantemente na melhoria contínua, na inovação e na investigação. O presente projeto enquadra‐se numa perspetiva de melhorar o processo produtivo de rolhas naturais, a eficiência e prazo de entrega do produto ao cliente, através da aplicação de ferramentas de melhoria contínua. O método aplicado consistiu na recolha e análise de informação sobre a filosofia Lean Production, no processo produtivo de rolhas naturais e operações associadas. Neste seguimento, foi elaborado o VSM (Value Stream Mapping) produtivo de rolhas naturais, com o objetivo de analisar o fluxo de materiais e informações necessários para levar um produto a um cliente, permitindo identificar oportunidades de melhoria e para eliminar as atividades de valor não acrescentado. De forma a monitorizar todo o desenvolvimento do VSM produtivo de rolhas naturais, elaborou‐se um relatório A3. Os resultados obtidos comprovam um decréscimo no valor total de inventário após quatro meses do momento da implementação das ações de melhoria, uma diminuição da diferenciação do inventário, que potenciou o aumentando da disponibilidade de rolhas no estado natural, e uma diminuição nos movimentos internos logísticos em mais de 10%.
- Sistema de rastreabilidade no processo de fabricoPublication . GOMES, CAROLINA SOARES; Pereira, Ivo André Soares; Araújo, Susana Cláudia Nicola deA presente dissertação é resultado de um trabalho desenvolvido em contexto real na Gestamp Aveiro, uma empresa pertencente à indústria automóvel. O objetivo principal deste projeto passou por implementar e otimizar o sistema FIFO (First In, First Out), integrado com o ERP SAP, com o intuito não só de melhorar a rastreabilidade e a eficiência operacional, mas também facilitar o dia a dia dos operadores, reduzir desperdícios e tornar os processos mais intuitivos. Deste modo, recorreu-se a uma abordagem mista, que combinava a revisão sistemática da literatura (PRISMA) com a investigação-ação (Action Research). Este estudo incidiu sobre os dois armazéns integrantes da logística interna. Ambos eram caracterizados por serem regidos por uma gestão de posições dedicadas. Isto originava limitações a nível estrutural e físico e condicionava, consequentemente, o cumprimento do FIFO. A solução passou pela transição de ambos os armazéns para um modelo de alocação caótica, suportado por novas codificações em SAP representadas através de QR codes, de modo a garantir maior flexibilidade e rastreabilidade. No armazém de bobines, esta transformação foi reforçada com a criação de um dashboard em Power BI, que facilita o controlo visual e imediato para a realização de inventários. No armazém do supermercado, foram implementados alertas e restrições no sistema SAP, de modo a assegurar a disciplina no funcionamento do FIFO. Mais do que mudanças estruturais e técnicas, este trabalho provou que a integração entre sistemas digitais e processos físicos, apoiada por layouts claros e práticas colaborativas, é fundamental para criar um ambiente logístico mais eficiente, rentável, sustentável e adaptado às pessoas que nele trabalham.
- Otimização em operações de logística: impacto nas operações de picking numa empresa 3PLPublication . PINTO, MARTA MARIA FERREIRA; Pereira, Maria Teresa RibeiroNum setor marcado por elevados níveis de exigência e complexidade, a eficiência na preparação de pedidos assume um papel central na competitividade das operações logísticas. Esta dissertação incide sobre a análise e otimização do processo de picking de um operador logístico 3PL, com enfoque num cliente estratégico da Luís Simões. Com base numa abordagem estruturada segundo o ciclo PDCA, foi realizado um diagnóstico detalhado aos clientes e artigos, com o objetivo de compreender a realidade operacional — correspondendo à fase de Planeamento. A partir desta análise, foram desenvolvidas três soluções complementares: um algoritmo de roteamento baseado em boas práticas implementadas pelos operadores; uma aplicação, criada em PowerApps de apoio à gestão das diferentes localizações e movimentos do armazém— desenvolvida e aprovada pela equipa de layout; e um modelo digital do processo, desenvolvido em FlexSim, de modo a testar várias soluções sem o risco operacional associado. O Modelo Digital atual permite simular o processo de preparação de pedido de guias simples e extração de indicadores. O algoritmo foi testado no modelo, com dados operacionais, e, demonstrou reduções de 13% no tempo de execução e de 20% na distância percorrida. A aplicação é uma ferramenta de apoio à decisão, de centralização e visualização clara de dados operacionais. As soluções propostas demonstram potencial para reduzir tempos de preparação, minimizar o desgaste dos operadores e sustentar decisões operacionais baseadas em dados. No seu conjunto, representam um primeiro passo rumo à digitalização avançada da operação de picking, integrada com os sistemas da empresa, capaz de testar cenários, antecipar impactos e apoiar decisões estratégicas num ambiente logístico cada vez mais exigente. O ciclo PDCA encontra-se atualmente na fase Check, com as soluções em fase de evolução e testes, de forma a garantir a sua escalabilidade.
- Projeto de gabaritos produzidos por FDM para o controlo dimensional e de resistência mecânica de peças injetadasPublication . SILVA, ANA RAQUEL ALMEIDA BARBOSA; Magalhães, António GonçalvesA presente dissertação aborda o desenvolvimento de gabaritos e sistemas de fixação fabricados por impressão 3D, com recurso ao processo Fused Deposition Modeling para posterior aplicação em ensaios mecânicos, nomeadamente ensaios de tração e compressão e para controlo dimensional de peças poliméricas injetadas. A crescente utilização de materiais poliméricos na indústria e na necessidade de soluções ágeis e adaptáveis, económicas e personalizadas justificam a investigação de métodos alternativos de fabrico de dispositivos de suporte metrológico e acessórios para equipamentos de ensaios mecânicos. A metodologia baseou-se, em primeiro lugar, na pesquisa de conceitos teóricos para auxiliar todo o projeto, na conceção de modelos de Computer Aided Design, no fabrico dos mesmos modelos com um equipamento da Prusa e posterior avaliação de resultados de alguns gabaritos que diferiram na conceção geométrica, no tipo de preenchimento, na densidade de preenchimento e nos materiais utilizados. Esta avalização foi realizada através da aplicação direta dos gabaritos no equipamento de tração com as respetivas peças a ensaiar para o primeiro caso e para o segundo caso através de medição de peças a controlar com recurso a uma máquina de medição por coordenadas e posterior comparação de resultados com os métodos já implementados. Foram ainda impressos provetes para realização de ensaios para caracterização mecânica e tentativa de estabelecer uma relação matemática entre o aumento da densidade de preenchimento e a variação de algumas propriedades como o módulo de elasticidade e a tensão de cedência.
- Análise de janelas de manutenção para um WEC a instalar no porto de Sines, PortugalPublication . ROTH, FELIPE; Abreu, Tiago André Martins de AzevedoA implementação de conversores de energia das ondas (WEC) representa uma alternativa renovável e sustentável para diversificação da matriz energética, embora ainda se trate de uma tecnologia em desenvolvimento. Este estudo analisou as janelas de manutenção disponíveis para a operação de um WEC do tipo REEFS localizado no Porto de Sines, Portugal, utilizando dados de reanálise ERA5 referentes ao período de 1940 a 2020. Foram definidos quatro cenários de acessibilidade para a realização das operações de manutenção, compostos por um cenário de referência e três cenários adicionais que ampliam ou restringem as condições de operação a partir de diferentes combinações entre a altura significativa das ondas (Hs) e o período de pico (Tp). Essa abordagem permitiu avaliar a sensibilidade da disponibilidade operacional do sistema face às variações das condições marítimas, identificando os limites de segurança e a probabilidade de acesso ao dispositivo. A análise estatística incluiu o cálculo da média, desvio padrão e variabilidade das horas de acessibilidade, bem como o número e a duração das janelas de manutenção e dos períodos de inacessibilidade. Observou-se que a acessibilidade apresenta comportamento sazonal, sendo geralmente mais favorável durante os meses de primavera e verão, quando as condições do mar são mais estáveis e propícias à realização de operações. Por outro lado, o outono e o inverno, revelaram maior variabilidade e ocorrência de períodos prolongados de inacessibilidade, o que exige planeamento estratégico para minimizar riscos e otimizar os recursos operacionais. Os resultados obtidos fornecem uma visão abrangente da disponibilidade operacional de um WEC ao longo do ano, contribuindo para o planeamento da operação e manutenção, bem como para a otimização do aproveitamento energético do recurso das ondas na região do Porto de Sines.
- Desenvolvimento de equipamento flexível de alta cadência para dobragem de aramePublication . GASPAR, MANUEL ANDRÉ DE SOUSA; Silva, Francisco José Gomes da; Pinto, Arnaldo Manuel GuedesA indústria automóvel necessita de constante inovação, para manter a elevada competitividade e rigor que a caracteriza. Neste sector, todas as empresas que dele fazem parte, têm de apostar na automatização dos processos, com o objetivo de os tornar mais rentáveis economicamente, a longo prazo. O conforto no automóvel tambem é assegurado pelos bancos. Estes são constituídos por uma estrutura metálica soldada, molas, espumas e tecidos. Os coxins são molas constituídas por arame conformado e sobreinjetado que se situam na parte inferior dos bancos. Existe uma grande variedade de equipamentos de dobragem de arame no mercado, dependendo do produto a ser produzido, apresentando características técnicas especificas para cada tipo de arame. Os equipamentos podem ser capazes de produzir arames conformados 2D ou 3D com maior ou menor nível de produtividade. A dissertação aqui apresentada, foi realizada em contexto industrial na empresa FicoCables, na área da Engenharia de Processos e Equipamentos, onde se desenvolveu e construiu um novo equipamento de dobragem de arame para o processo de fabrico dos coxins. Os requisitos para o equipamento desenvolvido implicavam possuir elevada flexibilidade e produtividade na conformação dos arames utilizados nos coxins. Este equipamento é fundamental para a competitividade da empresa, atendendo a que irá permitir uma diminuição do custo de implementação de novos projetos de grande volume. O projeto foi concluído e implementado com sucesso, tendo este equipamento sido adotado pela empresa como o novo standard de equipamentos para a dobragem de arame. Este trabalho apresenta todas as etapas pelas quais passou o desenvolvimento deste projeto.
- Variabilidade inter- e intra-anual da energia das ondas da costa portuguesa e brasileira: uma perspetiva de implementação do conversor nearshore reefsPublication . SANTOS, AMANDA NUGENTT DOS; Abreu, Tiago André Martins de AzevedoO aproveitamento da energia das ondas se destaca como uma fonte renovável promissora devido à alta densidade de potencial energético associado e à capacidade de produção contínua ao longo do ano. No entanto, as tecnologias de aproveitamento ainda precisam ser desenvolvidas para que o recurso seja amplamente explorado. Este trabalho pretende analisar a viabilidade de implementação de um sistema de conversão de energia de ondas do mar em energia elétrica na região do Porto de Sines (Sines, Portugal) e em uma região do Brasil, considerando o potencial energético associado às ondas de ambas as localidades e os aspetos técnicos associados ao equipamento em estudo. Nesse contexto, este trabalho pretende analisar a viabilidade de implementação de um sistema de conversão de energia de ondas do mar em energia elétrica na região do Porto de Sines (Sines, Portugal) e em uma região do Brasil. Primeiramente, realiza-se a validação dos dados do modelo de reanálise ERA5 através de dados de boias de diferentes localidades. Os resultados obtidos através da comparação entre as duas fontes de dados revelam uma boa concordância, embora seja observado que o modelo tende a superestimar o potencial energético das ondas. Ainda, a partir desses resultados, define-se a região de Tramandaí (Rio Grande do Sul, Brasil) como objeto do segundo estudo de caso. O trabalho é conduzido de modo a estimar a variabilidade inter- e intra-anual do potencial energético das ondas de ambas as regiões em estudo, abrangendo um período de 81 anos (de 1940 a 2020). Para a região do Porto de Sines, estima-se uma potência média associada ao recurso das ondas de 20.42 kW/m, com uma estimativa da capacidade de produção anual de energia de 75.30 MWh/m, considerando a implementação do dispositivo REEFS. Com essa energia acumulada, estima-se uma receita anual de €11 295/m. Para a região de Tramandaí, obtém-se uma potência média de 12.59 kW/m e uma estimativa da capacidade de produção anual de energia de 61.47 MWh/m. Nesse caso, a receita anual estimada é de €9 220.50/m. Os resultados desta dissertação destacam a viabilidade técnica e económica referente à implementação do dispositivo REEFS nas regiões estudadas, contribuindo para o mapeamento do recurso e para o aprimoramento da especialidade.