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A norma STEP-NC é definida utilizando a linguagem formal de especificação de dados EXPRESS que pode ser definido de duas formas, textualmente ou graficamente. Para verificação formal e como entrada para elementos tais como SDAI (STEP Data Access Interface), a representação textual é a mais importante e simples de implementar. A principal característica do EXPRESS é a possibilidade de validar formalmente uma população de tipos de dados. EXPRESS é, em geral, similar a uma linguagem de programação orientada a objetos. A linguagem EXPRESS faz uso

2.5 ISO 14649 ou STEP-NC 39 Figura 2.4: Relação entre ISO 10303 e ISO 14649

Fonte: Adaptado de ROSSO Jr. (2005) de diversos tipos de dados, são eles (ISO, 2003a, 2003b):

Entity: é o tipo de dado, construtor, mais importante da EXPRESS. Ele faz uso de atributos para definir suas propriedades. Uma entidade pode se relacionar com outras de duas formas: hierarquicamente sendo “SUBTYPE”/ “SUPERTYPE”, ou por atributos. A entidade “SUPERTYPE” pode ter múltiplas “SUBTYPE”, podendo ser ou não “ABSTRACT”. Os dados presentes na entidade podem ser restringidos, fazendo uso de “WHERE RULES”, onde são expressões que precisam cumprir as regras para o código ser aceito;

Enumeration: define pedaços de textos específicos, como por exemplo: “TRUE” ou “FALSE” para o tipo “BOOLEAN”;

Defined: especializa tipos de dados declarados anteriormente, como por exemplo, quando se precisa do tipo INTEGER” > 0;

Select: define uma escolha entre duas entidades ou dois tipos, por exemplo: um atributo “TOLE- RANCE_SELECT” pode ser uma entidade “PLUS_MINUS_VALUE” ou uma entidade “LIMITS_AND_FITS”;

2.5 ISO 14649 ou STEP-NC 40 Por exemplo: a STEP-NC usa “LIST” no atributo “coordinates” da entidade “CAR- TESIAN_POINT”;

Simple: os tipos simples podem ser equivalentes aos tipos primitivos de linguagens como Java, esses são: “STRING”, “BINARY”, “BOOLEAN”, “LOGICAL”, “NUMBER”, “INTE- GER” e “REAL”;

Um arquivo físico STEP-NC pode ser implementado de várias formas, que mapeiam as estruturas EXPRESS em formatos de implementação, dentre elas destacam-se: XML (ISO, 2007), formato textual simples (ISO, 1994b) e Java (ISO, 2000). Neste trabalho será tratado o arquivo STEP-NC implementado de acordo com estrutura definida pela ISO10303-21, muitas vezes chamada apenas de Parte 21. A Parte 21 é composta por duas grandes seções: a primeira intitulada “HEADER” e uma segunda seção nomeada “DATA”. Na seção HEADER têm-se informações e observações gerais da peça, que são dados como: nome do arquivo, autor, data do projeto, esquema, organização, entre outros. A segunda e mais importante seção, “DATA”, contém todas as informações sobre a geometria, características e tarefas de usinagem.

Pode-se dividir a segunda parte em três grupos: “Identificação da peça, plano de trabalho e executáveis”, “Descrição da tecnologia” e “Descrição de geometria e topologia” (ROSSO Jr., 2005). A Figura 2.5 mostra a estrutura de um arquivo STEP-NC, e será melhor detalhado a seguir.

Em “Identificação da Peça” tem-se informações sobre identificação da peça, identificação do material da peça, propriedades do material, entre outros. O plano de trabalho (Workplan) é caracterizado por uma série de executáveis, cuja ordem é pré-estabelecida ou dependente das condições de usinagem e se os controles condicionais são utilizados ou não (CALABRESE; CELENTANO, 2007). Uma das vantagens de se possuir um Workplan em um arquivo STEP-NC é o fato de todas as tarefas que serão executadas pela máquina, estão ordenadas em um só local, o que facilita a mudança da sequência das operações sem afetar o restante dos dados do arquivo, podendo realizar uma otimização no processo.

As tarefas executáveis (executables) são de três tipos: Workingstep, program structure e NC function. O executável mais importante é o Workingstep que define as características de usinagem da peça. Cada Workingstep descreve uma única operação de manufatura utilizando apenas uma ferramenta de corte. O program structure representa um plano de trabalho ou ordens do fluxo de execução tais como: “parallel”, “if ” e “while”. O NC function inclui o estabelecimento do

2.5 ISO 14649 ou STEP-NC 41 Figura 2.5: Estrutura de um arquivo físico STEP-NC

Fonte: Adaptado de ROSSO Jr., ALLEN e NEWMAN (2002)

sistema de coordenadas da peça ou plano de segurança, e comandos auxiliares como parada do programa, parada opcional, entre outros (ROSSO Jr., 2005).

O item “Descrição da tecnologia” contém detalhes e uma descrição completa de todos os Workingstepsa serem executados no plano de trabalho. Nessa descrição são incluídos dados com relação às ferramentas, estratégias de usinagem, features da peça, e detalhes como profundidade de corte, velocidade de rotação, diâmetro da ferramenta, etc (CALABRESE; CELENTANO, 2007). A “Descrição da geometria” contém informações geométricas da peça, set-ups e caracte- rísticas de fabricação. No nível mais baixo, as operações podem também conter uma descrição explícita e exata do caminho da ferramenta se isso for requerido por um sistema CAM ou um controlador de NC (WANG, 2009). O diagrama da Figura 2.6 representa a hierarquia existente em um programa STEP-NC.

Machining_Workingstepé o subtipo do Workingstep que é um subtipo de Executable. Contém informações necessárias não somente para a máquina, mas também a ligação para informações tecnológicas de usinagem e informações geométricas. A sequência de execução do programa NC é determinada utilizando o plano de trabalho (Workplan), entidade que possui o conjunto

2.5 ISO 14649 ou STEP-NC 42 Figura 2.6: Estrutura hierárquica de um arquivo STEP-NC

Fonte: Wang (2009).

ordenado de executáveis. A entidade Manufacturing_feature cobre a maioria das features de usinagem definidas em STEP AP 224 e possui informações geométricas. Por exemplo, uma feature pocket, um subtipo de Manufacturing_feature, tem uma base de dados de contorno de curva e profundidade. Assim como a entidade Machining_operation é a classe abstrata para as operações específicas do processo. Ela especifica a ferramenta a ser usada (Machining_tool), e um conjunto de parâmetros tecnológicos: os parâmetros de usinagem (Technology, por exemplo, da taxa de avanço, velocidade do eixo árvore), das condições de usinagem (Machine_functions) e Machining_strategy (por exemplo, contorno paralelo, contorno espiral).

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3 Automação da Manufatura

Neste capítulo será tratada outra área que fundamenta esta pesquisa, a área de automação da manufatura. É apresentada a situação atual da tecnologia de automação industrial em que se encontram as indústrias de transformação, onde são destacadas as dificuldades enfrentadas com a atual arquitetura. E com o intuito de apontar uma solução para esse problema, é apresentada a norma IEC 61499.