Entendendo Manufatura de Processo vs. Discreta: Diferenças-Chave e Benefícios

Caracterizar é humano. Com a miríade de indústrias e instalações de manufatura no mundo, e novas sendo desenvolvidas a cada ano, é útil caracterizá-las. Assim, problemas comuns podem ser abordados em um grande espectro de indústrias, e talvez contrastados com indústrias em outra categoria para desenvolver soluções alternativas.

Em geral, a manufatura pode ser dividida em dois tipos: processo e discreta. Alguma confusão ocorre entre categorias. Às vezes, uma instalação pode se enquadrar em qualquer uma destas, dependendo dos métodos de produção atuais.

O Que é Manufatura de Processo?

Manufatura de processo é a criação de um produto contínuo que é difícil de separar uma vez criado. Os produtos criados são frequentemente dosados em contêineres para venda ao público ou talvez alimentados diretamente em outra instalação industrial para uso. Frequentemente, os produtos passaram por uma grande reação física ou química irreversível, de forma que os componentes originais não são mais fáceis de separar.

Figura 1. Você pode ver os químicos separados primeiro e depois misturados em tinta vermelha. Vídeo cortesia da Pronto Industrial Paints

Considere a fabricação de tinta látex. Os materiais iniciais incluem componentes que formam o látex: agentes de cor, anti-espumantes, espessantes e outros ingredientes. São misturados, algumas reações ocorrem, e o líquido flui para latas de tinta ou é fornecido diretamente a outro processo downstream.

A tinta, uma vez fabricada, é difícil de separar; as reações químicas ocorreram, e é improvável que a pessoa média possa separar os espessantes do líquido uma vez misturado. Por isso é considerada manufatura de processo.

O Que é Manufatura Discreta?

Na manufatura discreta, partes ou dispositivos individuais são criados. Manufatura discreta às vezes é chamada de "montagem" porque o processo de manufatura tipicamente adiciona ou subtrai material de um dispositivo conforme é roteado pela planta. O produto final pode potencialmente ser desmontado e dividido nas partes que compõem sua montagem.

Veículos são exemplo de manufatura discreta. Dos primórdios com Henry Ford à planta automatizada moderna, o processo ainda envolve montagem. Um chassi é puxado por uma linha de montagem, onde motor, transmissão, rodas e componentes de suspensão são montados. Assentos e painéis de instrumentos, painéis de carroceria e outros grandes componentes são instalados em seguida, seguidos por janelas e várias instalações de acabamento.

Figura 2. Esta linha de montagem automotiva é exemplo de manufatura discreta.

Quando o carro sai da linha de montagem, poderia ir direto para um ferro-velho, e a equipe poderia desmontá-lo da mesma forma, removendo cada um destes componentes. Nenhuma reação química ocorreu, nenhuma grande mudança física; todos os mesmos componentes estão presentes e reconhecíveis.

Semelhanças Entre Manufatura de Processo e Discreta

Ambos estilos de manufatura requerem os mesmos tipos de parâmetros de produção. Seja produzindo sopa enlatada ou motores elétricos, fabricantes tentam reduzir custos e aumentar lucros. Portanto, ambos medem alguma forma de vazão (throughput), significando quanto de algo sai da fábrica, custos operacionais, ou quanto custa produzir cada item ou unidade padrão de volume, e alguns outros parâmetros.

Em ambos os casos, engenheiros devem melhorar tempo de atividade de equipamentos e otimizar roteamento e utilização de ferramentas para reduzir custos operacionais. Devem encontrar maneiras de melhorar utilidade, eficiência de matéria-prima e mão de obra enquanto mantêm ou aumentam vazão para a planta como um todo. Tudo isso requer colaboração extensiva entre departamentos internos.

Só porque a vazão aumentou em uma divisão não significa que é a melhor solução. Por exemplo, adicionar ferrossilício ao derretimento aumenta fluidez na produção de aço, e mais aço é produzido. No entanto, tende a reagir com o revestimento do forno, causando paradas de manutenção mais frequentes. Independentemente de realizar manufatura de processo ou discreta, todas as mudanças na produção devem passar por processo de aceitação de mudança para garantir que o lucro total aumentará.

Figura 3. Aço saindo de um lingotamento contínuo é exemplo de engenharia de processo. Imagem cortesia da pxfuel

Finalmente, mas mais importante, ambos tipos de instalações requerem o mesmo nível de planejamento e treinamento de segurança. Muitos perigos são encontrados em ambos tipos de instalações de manufatura, e lesões e fatalidades acontecem em ambos. Embora a Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) tenha alguns protocolos específicos da indústria, há muita sobreposição entre as duas categorias de manufatura.

Desafios Únicos da Manufatura de Processo e Discreta

Embora ambos campos de manufatura sejam semelhantes, também têm algumas diferenças-chave que levam a desafios únicos para cada categoria.

Na manufatura de processo, parte do desafio na otimização é prever a entrada de matéria-prima e ter suprimentos chegando no momento certo (ex: just-in-time ou manufatura enxuta). Embora seja uma preocupação na manufatura discreta, é ligeiramente mais fácil prever quantidades de peças necessárias.

Por exemplo, se um fabricante de eletrônicos (discreto) precisa de quatro pequenos chips amplificadores por produto, provavelmente comprará algum múltiplo de quatro chips. Em vez disso, imagine uma fundição de aço que produz perfis estruturais, como vigas I. Eles derretem e laminam aço continuamente, muito do qual vem de sucata de aço.

Para tornar o processo repetível para fins de controle de qualidade, pequenas "ligas-mestre" são adicionadas para alterar ligeiramente a química, baseada em amostras de teste durante o processo. Dependendo da fonte de sucata, que pode vir de vigas I trituradas, eletrodomésticos, carrocerias de automóveis e outras fontes, a química pode variar significativamente dia a dia.

Isso significa que o suprimento de liga-mestre que deve estar disponível será usado em taxas variadas e é incrivelmente difícil de modelar e prever. Além disso, muitas operações de manufatura de processo lidam com itens de vida útil curta, como produtos alimentícios, químicos e outros, o que significa que estocar demais estas matérias-primas frequentemente leva a desperdício.

A manufatura discreta tem suas próprias dificuldades. Frequentemente, manufatura de processo contínuo tem roteamento óbvio com muito pouco tempo de decisão e transporte. Químicos são canalizados diretamente de um reator para uma coluna de destilação, ou blocos de aço são cortados e viajam diretamente para o laminador. Na manufatura discreta, peças usinadas podem ter múltiplos caminhos, e otimização envolve escolher o caminho mais lógico para cada item. Isso pode significar mudar ordens de execução de equipamentos de processo baseadas em cronogramas de suprimento ou manutenção ou enviar produtos de volta para retrabalho ou reparo após inspeção.

Considere um suporte de montagem para um alternador. Requer um furo furado, uma solda e duas peças parafusadas, mas a ordem não importa. O engenheiro ou técnico da planta pode olhar adiante e decidir realizar operações de furação primeiro para construir algum estoque. Então, podem baixar a furadeira para manutenção de rotina e enviar o estoque para a estação de solda.

Operações de manufatura de processo e discreta são impactadas por questões semelhantes, mas também têm desafios únicos. Como nenhuma operação de manufatura é verdadeiramente "processo" ou "discreta", engenheiros devem aprender a resolver problemas em ambos campos para tirar o máximo de sua instalação. Nas próximas semanas, mergulharemos nos equipamentos necessários para engenharia de processo e como monitoramento remoto está avançando as indústrias de processo.