No auge da pandemia, o acesso a equipamentos de proteção, como máscaras e luvas, e a disponibilidade de kits de teste para melhorar o rastreamento estavam em um nível muito baixo. Em uma tentativa de proteger os cidadãos, os países recorreram aos seus setores de manufatura para reorientar as linhas de produção e ajudar nos esforços de resposta… e a resposta do setor de manufatura global foi uma resposta para a história que será amplamente documentada e estudada nas próximas décadas.
Para ajudar a resposta governamental a uma crise na área da saúde, o setor de manufatura reaproveitou as linhas de produção para produzir milhões de EPIs, kits de teste, ventiladores e outros recursos essenciais. Em algumas semanas, o aumento da capacidade de produção colocou alguns países em condições de ajudar as comunidades em dificuldades em todo o mundo. De acordo com o Fórum Econômico Mundial, um fator importante por trás dessa resposta rápida foi a confiança do setor em tecnologias de transformação digital para melhorar o planejamento da produção.
A transformação digital do setor de manufatura é o principal fator impulsionador por trás da construção da fábrica inteligente e dos processos ágeis definidos pelo Setor 4.0. O desenvolvimento de uma fábrica proativa com a capacidade de reagir a interrupções também exige a integração da tecnologia de digitalização. Nesta postagem, você conhecerá as cinco tecnologias digitais essenciais para a implementação dos modelos de negócios do Setor 4.0.
IoT e computação de borda
A fábrica inteligente do futuro é alimentada pela coleta de dados, pelo intercâmbio de dados e pela análise de dados. Esses três elementos, juntamente com a visão mecânica, são as chaves para a implementação dos modelos de negócios da Indústria 4.0 nas instalações tradicionais. Para manipular os dados, eles devem primeiro ser capturados e a coleta de dados dos equipamentos antigos que ainda constituem uma grande parte dos ativos no chão de fábrica apresenta seus próprios desafios.
Em primeiro lugar, os equipamentos antigos não estão equipados com a tecnologia para capturar, transmitir ou ser incluídos em redes de comunicação. Em segundo lugar, a captura de dados das partes mais profundas do chão de fábrica, como dados de sistemas de manuseio de materiais e equipamentos pesados complexos, também apresenta seus desafios. A IoT e os dispositivos de borda servem como um meio de coletar dados no chão de fábrica e lidar com análises descentralizadas.
Os dados coletados por esses dispositivos de ponta fornecem a base para ferramentas analíticas usadas para obter insights. Utilizando dispositivos de captura de dados, os fabricantes podem implementar modelos de negócios do Industry 4.0, como:
- Monitoramento de condições – A coleta contínua de dados dos equipamentos do chão de fábrica permite que os fabricantes detectem anomalias para desenvolver medidas proativas que reduzam as avarias.
- Manutenção preditiva – O uso de sensores para capturar dados de vibração ou outras informações funcionais é a base para o desenvolvimento de estratégias de manutenção preditiva.
Software de modelagem e programação de simulação
A modelagem de simulação tem sido amplamente utilizada em todo o setor de manufatura para responder a perguntas do tipo “e se” relacionadas ao planejamento de capacidade e à alocação de recursos. Embora seja uma ferramenta de transformação digital, ela certamente não é nova. O que há de novo é a convergência da modelagem de simulação com as soluções de coleta de dados precisas de hoje, como a IoT e outros dispositivos inteligentes.
Aproveitando dados precisos do chão de fábrica, os modelos de simulação agora oferecem um nível de precisão que era inatingível nas décadas anteriores. Os fabricantes podem prever com precisão os efeitos do aumento da demanda nos ciclos de produção e os recursos necessários para atender à demanda.
A programação baseada em risco é outra solução de transformação digital relativamente nova com a capacidade de reduzir o efeito do tempo de inatividade nas operações de fabricação. Usando modelagem de simulação inteligente baseada em objetos e software de programação baseada em riscos, os fabricantes podem determinar os efeitos dos fatores de risco em tempo real. Por exemplo, uma máquina para de funcionar inesperadamente durante um turno apertado e uma nova programação otimizada é necessária para garantir o cumprimento dos prazos. A programação baseada em risco trata a máquina defeituosa como uma restrição e reproduz uma programação otimizada em tempo real que otimiza a produtividade. Assim, a modelagem de simulação e o software de programação podem ser usados para implementar os seguintes conceitos do Industry 4.0:
- Otimização da produtividade da fábrica orientada por dados – Os modelos de simulação dependem dos dados do chão de fábrica para obter informações sobre cenários complexos. A aplicação dessa percepção leva ao aumento da produtividade.
- Reduza os efeitos do tempo de inatividade – A programação baseada em riscos integra restrições para desenvolver programações otimizadas que reduzam os riscos.
Gêmeos digitais
O gêmeo digital é uma réplica digital de entidades físicas com a capacidade de interagir com a entidade em tempo real. Aqui, mais uma vez, as tecnologias de captura de dados, como a IoT e os dispositivos de borda, têm um papel a desempenhar. Essas ferramentas de coleta de dados fornecem as informações para recriar o gêmeo digital e dão suporte à transferência de informações em tempo real do chão de fábrica para o gêmeo digital e vice-versa.
Espera-se que a quarta revolução industrial prospere com a interconectividade e a análise em tempo real, e os gêmeos digitais garantem ambos os casos de uso. Para a interconectividade, o gêmeo digital reúne todos os ativos e processos de uma instalação em um único ambiente virtual. O ambiente virtual permite que os fabricantes obtenham informações sobre os diferentes subsistemas da instalação, como eles interagem e trabalham juntos para aumentar a produtividade. Em segundo lugar, as plataformas de gêmeos digitais permitem a análise de dados em tempo real, pois coletam dados em tempo real e oferecem suporte à aplicação da análise para resolver problemas.
O gêmeo digital permite que os fabricantes implementem modelos de negócios do setor 4.0, como:
- Monitoramento remoto – Ter acesso ao chão de fábrica e aos processos de produção de qualquer local é um aspecto importante do setor 4.0. O gêmeo digital fornece esse acesso por meio do uso de painéis de visualização e aplicativos móveis.
- Melhoria da eficiência operacional – O gêmeo digital fornece aos fabricantes as ferramentas para medir cada processo inter-relacionado no chão de fábrica para melhorar a produtividade com dados.
Computação em nuvem
Espera-se que o chão de fábrica conectado que o setor 4.0 promove aumente os dados gerados pelos processos industriais. Assim, as tecnologias analíticas e de armazenamento de dados centralizadas e descentralizadas são necessárias para que você obtenha insights eficazes dos dados. Os dispositivos de borda são um meio de descentralizar a análise de dados no chão de fábrica, enquanto a nuvem fornece a infraestrutura dimensionável para coletar o máximo de dados que a maior instalação de fabricação pode produzir.
A escalabilidade da computação em nuvem dá suporte ao uso de ferramentas analíticas, como o gêmeo digital, a modelagem de simulação e o software de programação de diversas maneiras. Os exemplos incluem o fornecimento de espaço de armazenamento suficiente para armazenar resultados analíticos e uma plataforma para permitir que as partes interessadas acessem facilmente os dados. A computação em nuvem ajuda os fabricantes a implementar modelos de negócios do Setor 4.0, como:
- Transferência e armazenamento de dados – A nuvem industrial oferece espaço de armazenamento ilimitado para armazenar dados de fabricação e suportar o uso de dispositivos de borda no chão de fábrica.
- Plataforma como serviço – O desenvolvimento de aplicativos específicos do setor requer uma plataforma industrial com as ferramentas para dar suporte aos desenvolvedores. A nuvem industrial oferece suporte ao desenvolvimento de plataformas PaaS para o setor de manufatura.
Manufatura aditiva
A reputação da impressão 3D como uma ferramenta de produção e prototipagem rápida de apoio foi consolidada durante a pandemia. Um exemplo de seu uso inclui a produção rápida de swabs de teste por empresas de manufatura e centros de saúde para acelerar os testes. Os avanços na tecnologia de impressão 3D, como a técnica de sinterização direta de metal a laser, permitem que os fabricantes imprimam em 3D produtos de uso final para uso público.
Em comparação com outros processos de fabricação, como a usinagem CNC, que leva de 3 a 4 semanas para concluir os projetos, a impressão 3D de peças complexas pode ser feita em 12 a 36 horas. Os fabricantes podem integrar a impressão 3D para implementar modelos de negócios do setor 4.0, como:
- Fabricação enxuta – A utilização de uma impressora 3D para desenvolver produtos ou protótipos é consideravelmente mais barata quando comparada a outros processos de fabricação. Os materiais usados também são reutilizáveis, o que reduz o desperdício e o custo total de fabricação de um item.
- Prototipagem iterativa – A acessibilidade e a velocidade do processo de impressão 3D fazem dele a técnica de fabricação perfeita para a prototipagem iterativa. Os fabricantes podem utilizar a impressão 3D para aprimorar o design do produto e desenvolver um produto final de alto desempenho.
Conclusão
O setor 4.0 é o futuro da manufatura e, para alcançar o sistema interconectado inteligente que ele promete, os fabricantes devem decidir quando e como aproveitar as tecnologias listadas aqui para melhorar a produtividade e a tomada de decisões.