As tecnologias digitais oferecem a possibilidade de melhorar o desempenho operacional em muitos setores. Na indústria de manufatura, essa área de melhoria é a Indústria 4.0 ou a Internet das Coisas Industrial (IIoT). Muitas organizações estão investindo em iniciativas digitais em IIoT, graças aos avanços em conectividade, integração e facilidade de usabilidade e gerenciamento da plataforma.
Os benefícios dessas novas tecnologias que deixaram de ser uma novidade para um sistema de negócios crítico em qual muitos fabricantes confiam para suas operações. No entanto, os desafios para alcançar todos os benefícios da IIoT permanecem devido a uma combinação de obstáculos técnicos e organizacionais e à falha em utilizar a IIoT em escala. Uma empresa concentrou sua estratégia de IIoT na conectividade para resolver problemas de fabricação do mundo real. O ThingWorx da PTC é uma solução digital projetada para atingir gargalos, causas-raiz e problemas de qualidade e eficiência.
Como a IoT está sendo usada na fabricação hoje?
Muitas máquinas automatizadas estão em fábricas há décadas e geralmente têm protocolos e linguagens diferentes, apresentando um desafio de conectividade, que é uma das áreas em que a IIoT pode gerar resultados. Chris Baldwin, vice-presidente de gerenciamento de produtos da PTC, lidera o desenvolvimento do ThingWorx e explica como a plataforma IIoT está sendo utilizada na indústria. “Temos um software de classe mundial que pode interpretar todos esses idiomas e mensagens de diferentes fornecedores e tecnologias”, disse Baldwin.
“Nosso Thing Model contextualiza todos os diferentes pontos de dados e mensagens das máquinas e dispositivos da fábrica. Ele não fornece apenas insights contextualizados por meio de machine learning e análises; também manifesta os dados na forma de aplicativos para operadores, gerentes de linha e executivos.” A plataforma ThingWorx se concentra principalmente em áreas de otimização. Ele procura gargalos ou desafios de eficiência rastreando mão de obra, equipamentos, materiais ou dados de resíduos. Em seguida, recomenda diferentes medidas como hipótese e rastreia os dados ao longo do tempo para melhorar a qualidade e o rendimento ou reduzir o desperdício.
Um dos desafios da IoT que os fabricantes enfrentam é a capacidade de replicar um processo. Os fabricantes corporativos normalmente desejam repetir um sucesso obtido pelos insights que tecnologias como a ThingWorx fornecem em outras linhas e instalações. Empresas como a PTC devem ser capazes de obter resultados, dados, desafios e problemas semelhantes e aplicar uma abordagem padronizada a eles.
No entanto, diferentes geografias e ambientes possuem diferentes métodos de operação, portanto, as soluções devem ser customizadas, estendidas e aplicadas para atender aos ambientes locais. Essa capacidade de melhorar a qualidade e a eficiência é sempre uma prioridade, mas é especialmente crítica quando a cadeia de suprimentos é um problema, como ocorreu durante a pandemia.
O fabricante de máquinas automatizadas de processamento e embalagem IMA Group possui 46 locais de fabricação em todo o mundo. A empresa queria melhorar a eficiência, mas percebeu que precisava entrar em seus processos para analisar os dados de produção. Também reconheceu a necessidade de fornecer maior colaboração remota com seus clientes – e a pandemia aumentou ainda mais a demanda por digitalização.
A empresa utilizou o ThingWorx da PTC para cenários de monitoramento e automação em seus muitos ativos, incluindo um aplicativo voltado para o cliente que oferecia recursos aos operadores para ajudar a melhorar a eficiência, estatísticas de dados de máquina para harmonização de linha inteligente e desempenho médio para planejamento de produção preciso. Outro exemplo de como a IIoT pode melhorar a eficiência em milhares de ativos e uma grande área geográfica é a Sunbelt Rentals.
Com uma frota de mais de 600.000 ativos feitos por diferentes OEMs, a empresa se esforçou para extrair dados de vários provedores de dados. Também teve dificuldades em desbloquear o valor desses dados até conseguir agregar e integrar dados em uma única plataforma via ThingWorx.
Melhorando a interface homem-máquina
Especialistas do setor acompanharam a evolução da tecnologia móvel e da web no espaço do consumidor, e as expectativas relacionadas à experiência do usuário agora se infiltraram nas interfaces de fabricação e engenharia. Baldwin lembra as falhas nas interfaces de gerações anteriores, incluindo a densidade de informações na tela, tornando a experiência do usuário desafiadora. A visualização da tecnologia de fabricação melhorou consideravelmente, como explica.
“Um fabricante de segurança automotiva com quem trabalhamos adotou uma abordagem centrada no usuário para sua operação, onde exigia que monitores e painéis fossem projetados de forma que qualquer pessoa que olhasse para a tela pudesse ver as três informações mais importantes a três metros de distância. Na PTC, tomamos muitas medidas para garantir que não só a informação seja correta, como também seja apresentada da melhor forma possível.”
Melhorando a análise de dados
O uso da análise de dados amadureceu nas operações de manufatura para alcançar resultados mais tangíveis, como ilustram dois casos envolvendo clientes da PTC. Uma envolvia um fabricante de aeronáutica e defesa enfrentando problemas com a colocação de materiais, o que estava causando variabilidade em seu tempo de configuração – de linha para linha e turno para turno.
O cliente se esforçou para entender o problema com os padrões e a causa principal do problema, então a PTC aplicou a análise do ThingWorx. “Adicionamos sensoriamento, coletamos certos dados, observamos por um tempo e, em três semanas, conseguimos aumentar em 30% a disponibilidade de suas máquinas, porque pudemos recomendar proativamente como alimentar e manusear corretamente o material e torná-los ajustes no processo de produção”.
Outro exemplo de como a análise aprimorada pode levar a resultados significativos envolveu uma empresa de pneus automotivos que estava tendo problemas com a preparação do material em torno da borracha e da matéria-prima do processo de fatiamento dos pneus. A operação da empresa tinha um alto grau de variabilidade, o que significava que estava perdendo um pneu por minuto e atingindo apenas cerca de 50% de suas metas de produção e produzindo excesso de sucata e resíduos.
Além de limitar 35% de improdutividade com base no processo de fatiamento falho, a PTC implementou um circuito fechado de monitoramento contínuo, resultando na capacidade de autoajustar a máquina com base em um processo inteligente de monitoramento de material e condições ambientais. O processo de IIoT resultou na produção adicional de 85 pneus por dia e cerca de US$ 20 milhões de receita adicional.
O futuro da IoT
Baldwin acredita que o processo de circuito fechado descrito acima representa a evolução da próxima geração de IIoT. Ele acha que os sistemas que a PTC está construindo agora podem ficar em cima dos típicos controladores lógicos programáveis (PLC), sistemas de controle distribuído (DCS) e sistemas de execução de fabricação (MES) para orquestrar um processo ainda mais autônomo e inteligente. Empresas de software de inovação digital como a PTC enfrentam desafios na replicação de resultados em escala – em instalações e fábricas – devido à idade de alguns dos sistemas e à variabilidade dos ambientes de fábrica para fábrica. Chris diz que a PTC está respondendo à variabilidade local adaptando suas soluções.
“À medida que os sistemas se adaptam melhor, passaremos para implantação automática, configuração automática – usando métodos como restrições de variação de saída. Dispositivos mais modernos têm protocolos mais autodescritivos, de modo que podemos entender com qual dispositivo estamos falando, quais dados precisamos dele e quais dados estão disponíveis sem envolvimento humano.
É mais rápido de configurar, mais fácil de implantar e requer menos atividades de administração e integração, por isso é um retorno do investimento mais rápido.” Algumas organizações acreditam que dimensionar casos de uso de IIoT de alto impacto em todas as suas instalações de fabricação é a chave para criar uma base para a transformação em toda a empresa.
Um exemplo disso é encontrado na empresa de gerenciamento de energia inteligente Eaton, que se baseou na experiência em IIoT da PTC para selecionar casos de uso que poderiam dimensionar valor rapidamente em toda a organização, incluindo monitoramento de desempenho em tempo real, monitoramento e utilização de ativos e células de trabalho conectadas.
O aproveitamento de funções digitais, como alertas de máquina, ajuda os operadores de chão de fábrica, mas também fornece insights para gerentes de fábrica e equipes de liderança, que podem avaliar e comparar o desempenho em várias fábricas. Baldwin acredita que, em breve, os processos de IIoT não apenas se tornarão mais autônomos, inteligentes e interconectados, mas também se tornarão mais acessíveis para empresas de todos os tamanhos, possibilitando que mais delas percebam os benefícios comerciais da fábrica conectada. Aprender sobre essa tecnologia será muito importante para o profissional que irá atuar na indústria futuramente para saber mais sobre o tema e ir se preparando leia a matéria completa no site.
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