Assim como acontece com as máquinas para transformação, os periféricos estão passando por aprimoramento tecnológico tendo em vista a sua integração com os sistemas produtivos.

Monitoramento, gerenciamento e análise de operações, assim como a conexão com o conjunto do maquinário, são algumas das “habilidades” que estão sendo exigidas desses equipamentos para que eles façam parte de sistemas de manufatura inteligente.

Aos poucos esses equipamentos estão sendo melhorados e recebendo recursos para “conversar” com as máquinas principais, de modo a oferecer aos sistemas de controle um conjunto de dados o mais completo possível, o chamado Big Data da produção. De posse desses dados, é possível mapear e analisar processos produtivos, assim como embasar a tomada de decisões em informações confiáveis.

Com a padronização do protocolo de comunicação entre equipamentos caminhando para a adoção da arquitetura unificada OPC-UA, gradativamente os fornecedores de periféricos implementam em seus modelos interfaces que asseguram a sua integração com o restante da fábrica. Conforme observado em matéria anterior da revista Plástico Industrial sobre a indústria 4.0 no segmento de injetoras (edição 270, de junho de 2021), o OPC-UA tem sido apontado como o protocolo que atende mais amplamente à demanda da indústria, adequando-se à combinação entre tecnologia operacional (TO) e tecnologia da informação (TI). Por isso foi definido como padrão pela Associação Alemã de Fabricantes de Máquinas e Instalações Industriais (VDMA) para o desenvolvimento de recursos de Internet das Coisas para o setor industrial (iIoT, de industrial Internet of Things). E como boa parte da fabricação de equipamentos industriais segue a cartilha europeia, é natural que esse padrão seja difundido também entre os fabricantes locais.

Além de promover a troca de dados entre cliente e servidor, ele conta com princípios de interoperabilidade e conectividade para dados relativos ao chão de fábrica. Também é desenvolvido com tecnologia multiplataforma, podendo ser embarcado diretamente em dispositivos.

A adaptação do maquinário para o trabalho de acordo com os conceitos da indústria 4.0 passa pelo sensoriamento das inúmeras etapas de processo, o que permite a captura de dados a serem manipulados pelos sistemas de armazenamento e análise.

A implantação de inteligência artificial em máquinas e equipamentos (machine learning) também figura entre os estágios do aperfeiçoamento das linhas de produção. Software e hardware conferem autonomia aos equipamentos para que eles realizem processos e até tomem decisões relacionadas a, por exemplo, à configuração de parâmetros e ajustes mecânicos, assim como ao armazenamento de dados referentes ao surgimento de anomalias e correções executadas.

A implantação de um projeto 4.0 deve levar em conta os recursos computacionais envolvidos, incluindo os sistemas de execução da manufatura (MES, de manufacturing execution system), que consistem, de maneira geral, em uma classe de software situada entre os destinados à automação no chão de fábrica e os sistemas corporativos para planejamento do uso de recursos (ERP, de enterprise resource planning).

Importante ferramenta da automação industrial, o MES monitora a produção em tempo real, avaliando as perdas e os ciclos produtivos. Integrado ao ERP, pode interferir diretamente nas ordens de produção, efetuando apontamentos normalmente impossíveis de serem feitos de forma manual. Possibilita, por exemplo, o acompanhamento do processo de produção desde a emissão de ordens de serviço até a fabricação do produto final. E os periféricos estão no coração dessa operação, junto com as máquinas de transformação.

O que é ser 4.0?

Entre os recursos que caracterizam um equipamento como adaptado às rotinas de produção típicas da indústria 4.0 estão:

• a conectividade entre dispositivos para fins de controle de processo (Internet das Coisas, ou IoT);

• o uso de sistemas inteligentes para identificar falhas nos processos a partir de dados captados pelos sensores;

• o uso de Big Data, ou a massa de dados captados na produção;

• o acesso remoto a informações sobre a produção, com a possibilidade de integração entre plantas em locais distintos;

• o uso de dispositivos de realidade aumentada para efetuar instruções ou novos ajustes de processo;

• a integração de sistemas (MES integrado com ERP, por exemplo);

• a aprendizagem de máquina (machine learning);

• a conexão simplificada com a programação de robôs e manipuladores em geral, incluindo os colaborativos;

• a comunicação e integração com sistemas de manufatura aditiva (impressão 3D);

• a integração de sistemas de simulação e serviços inteligentes voltados para suporte remoto, análise de dados e tarefas de apoio.

 

A segurança dos dados da produção digital, ou a cibersegurança no ambiente de produção, é outro ponto importante. Se as máquinas podem se comunicar, há, é claro, a possibilidade de que dispositivos indesejados entrem nessa conversa com objetivos que podem não ser os melhores, podendo causar danos consideráveis à rotina produtiva.

Usar todos ou alguns desses recursos pode caracterizar um equipamento como pronto para ingressar na rotina de produção digital e, mais do que isso, promover aumento da eficiência da produção, melhora da qualidade dos produtos e do grau de controle das máquinas, com a consequente redução de ocorrência de erros e defeitos. Cria-se também um ambiente de produção mais intuitivo e previsível, capacitado a atender aos requisitos de diferentes certificações de qualidade que podem ser exigidos por clientes de setores como o automobilístico ou de eletroeletrônicos.

Periféricos se integram ao ambiente 4.0

Neste processo de ensinar os equipamentos a falarem uns com os outros, muitos desenvolvedores de periféricos estão implementando melhorias e novos recursos tecnológicos. São relatados a seguir exemplos de como alguns fabricantes estão tratando o assunto.

Controle da produção digitalizada

A alemã Arburg, com unidade brasileira em São Paulo (SP), aplicou sua expertise no desenvolvimento de sistemas conectados ao criar o Thermolift, que integra a secagem e o transporte de granulados plásticos, trabalhando por convecção. A integração na sequência de produção é completa, em total conexão com o

Esquema de integração proposto pela Arburg em seu modelo arburgXWorld

maquinário, por intermédio dos sistemas arburgXWorld e ALS (Arburg LeitRechnerSystem), para controle da produção digitalizada.

O pacote ALS pode ser usado na organização da produção, na estruturação de uma rede, no fornecimento de dados de produção em tempo real e para múltiplos locais, com acesso à documentação da produção a qualquer momento. Integrando sistemas de diversos níveis, troca informações com ERP, MES e SCADA, até o nível de comando de máquina, contando com praticamente todos os recursos de indústria 4.0 listados no início desta matéria.

Dosadores conectados

A BTZ (Taboão da Serra, SP), fabricante de extrusoras, adaptou os seus modelos às necessidades de conexão típicas da indústria 4.0, e segue aprimorando os novos

Secador da BTZ já incorpora recursos de conectividade

projetos de periféricos com essa tecnologia. Granuladores convencionais, granuladores com corte sob água (corte na cabeça), banheiras, secadores, misturadores, peneiras e ensacadeiras vêm recebendo recursos como o compartilhamento de dados em nuvem e integração com sistemas MES e ERP.

Células robotizadas

A Comac (Bento Gonçalves, RS) atua no fornecimento de células robóticas customizáveis com múltiplas finalidades, da japonesa Mitsubishi, também desenvolvedora do sistema de integração. Entre os recursos disponíveis estão IoT e interface para conexão entre os robôs manipuladores em geral, robôs colaborativos e equipamentos como máquinas-ferramenta para a confecção de moldes.

Robôs interligados ao controle das máquinas

A Dal Maschio (São Bernardo do Campo, SP), fabricante de robôs cartesianos, desenvolveu o sistema SPR Connect, acessível via protocolo OPC-UA, com o qual é possível integrar as tarefas de manipulação ao controle das má-

 

Robôs cartesianos da DalMaschio se integram ao ambiente produtivo

quinas de transformação, com recursos para processar dados para fins de análise e identificação de falhas, assim como executar o processamento em nuvem. A empresa executa também operações de retrofitting de manipuladores para incorporação de recursos de automação.

Detectores de metais integrados ao processo

Já a Dasp Pack (São Paulo, SP), traz para o mercado brasileiro os detectores de metais inteligentes

desenvolvidos pela alemã Sesotec e dotados de recursos de conectividade (IoT e análise de Big Data), além de suporte para computação em nuvem, integração com sistemas MES e ERP e aprendizagem de máquina. O programa desenvolvido pela

 

A Dasp Pack aplica os princípios de integração de equipamentos conectando detectores de metais conectados à máquina de transformação e ao alimentador de matéria-prima, fechando um circuito que assegura a quantidade e a qualidade da resina que entra em processamento

empresa para fazer a integração é o Insight.Net. “Na indústria de plásticos, o padrão de comunicação de máquina OPC -UA ajuda a otimizar desde os processos da produção, minimizando a perda de tempo, recursos e produtos (rejeitos), garantindo assim a qualidade superior e a criação máxima de valor ”, comentou Daniel Sprindys, diretor comercial da empresa, citando um exemplo de uso do OPC-UA em um separador de metais que se comunica com a unidade de mistura e dosagem.

Ele explicou ainda que uma empresa de plásticos que produz tampas, por exemplo, pode ter várias máquinas de moldagem por injeção em uso no chão de fábrica. Para aumentar a disponibilidade da planta, a empresa pode usar separadores de metal localizados diretamente entre a unidade de mistura e dosagem do granulado e a alimentação de material da máquina.

Em algumas circunstâncias, o granulado pode conter um pequeno contaminante metálico que passa pela unidade de mistura e dosagem e entra na máquina por meio do tubo transportador. O separador de metal detectaria o minúsculo metal, expelindo-o com segurança e evitando quaisquer interrupções no processo de produção.

Como uma pequena quantidade do material também é expelida durante a separação, o volume de granulado que realmente chega à máquina de moldagem por injeção pode ficar aquém da quantidade esperada. “O link OPC-UA permite que o separador de metal notifique a unidade de mistura e dosagem de que uma certa quantidade de material foi expelida. Ao mesmo tempo, ele fornece informações sobre o volume que precisa ser adicionado de volta ao sistema para manter o cálculo correto. O resultado é um processo de fabricação confiável e que produz tampas perfeitas.

Ao conectar de forma inteligente todos os componentes envolvidos na produção e no processamento, o OPC-UA garante uma comunicação confiável na indústria de plásticos. A troca de dados entre separadores de metal e unidades de dosagem, por exemplo, é a chave para aumentar a disponibilidade da planta e a qualidade do produto, evitando reclamações”, concluiu.

Ensaios em nuvem

A Digitrol (São Paulo, SP) oferece ao mercado brasileiro equipamentos de laboratório como reômetros e plastômetros da norte-americana Dynisco, que permitem o compartilhamento de dados em nuvem, para verificação do material em cada estágio de análise, correlacionando eventuais oscilações com condições ambientais e demais variáveis. O sistema que os conecta, denominado Dynisco Cloud Connect, opera por meio

Equipamentos de ensaio com conexão e armazenamento em nuvem são a proposta da Dynisco (Digitrol)

 

da plataforma Microsoft Azure para computação em nuvem e pode ser usado para um único instrumento ou interligado a linhas inteiras de análise, permitindo a adição de equipamentos de outras marcas, desde sensores de pressão até reômetros.

Supervisão com gêmeo digital

A italiana Moretto, com unidade brasileira em Valinhos (SP), desenvolve secadores, granuladores, dosadores e periféricos

Clone digital do ambiente de produção é um dos recursos da plataforma Mowis, da Moretto

para controle térmico que podem ser integrados facilmente a linhas de produção, também usando o protocolo OPC-UA. O sistema Mowis, criado pela empresa para supervisionar e gerenciar projetos

de indústria 4.0, permite que o usuário crie de forma independente um clone (ou gêmeo) digital com o layout de seus departamentos, podendo assim interpretar o ambiente em tempo real. Estruturada em rede Modbus, a plataforma permite a operação em níveis diversos, com diferentes níveis de senha e, portanto, de segurança.

O Mowis possui módulos dedicados para o controle de sistemas de transporte, secagem, dosagem, armazenagem e refrigeração, além de poder ser integrado a processos para efetuar, por exemplo, o reconhecimento automático de molde e código de barras para identificação de lotes de material.

Lotes rastreáveis e gerenciamento

A italiana Piovan, com unidade brasileira em Osasco (SP), possui um sistema de supervisão para fábrica digital denominado Winfactory, que ilustra bem o grau de comprometimento da empresa com a filosofia de indústria 4.0. Entre os seus re-

Winfactory, da Piovan, possui recursos para total rastreamento dos materiais no processo de produção

cursos estão ferramentas para rastreamento de materiais que permitem identificar a qualquer momento qual lote de matéria-prima foi transformado em qual produto final e onde está cada lote dentro do processo de produção.

Com instrumentos de análise customizáveis, permite ainda a comparação de diferentes variáveis, com gerenciamento integrado de grupos de máquinas. A comunicação e a troca de dados com sistemas MES e ERP ou supervisórios ocorre via WebService, com uso de recursos de armazenagem em nuvem. A adaptação de sistemas de cibersegurança também é um item previsto no sistema da empresa, assim como a comunicação entre máquinas via protocolo OPC-UA.

Dosadores com dados acessíveis

A Plast-Equip (São Paulo, SP), que fabrica alimentadores e dosadores para processos de injeção, sopro e extrusão, tem adaptado os seus equipamentos para a troca de dados via protocolo OPC-UA usando um programa chamado ConNet, que conta com recursos de análise de Big Data, computação em nuvem e serviços inteligentes. Seus dosadores gravimétricos, conectados a sistemas de gerenciamento de dados, indicam em tempo real o consumo total da máquina e de cada componente da receita. O software

Monitoramento é operação principal no sistema da Plast-Equip

 

gera informações que ficam disponíveis em um banco de dados acessível por programas convencionais para elaboração de planilhas.

Registro digital

A Refrisat (Guarulhos, SP) incorporou aos seus equipamentos auxiliares para controle térmico o sistema proprietário Infinity, desenvolvido em plataforma online, para uso em nuvem, e acompanhamento da equipe técnica da empresa em regime 24/7. Integram o sistema recursos de IoT, análise de Big Data, realidade aumentada, aprendizagem de máquina (machine learning) e serviços inteligentes. Chillers, torres de resfriamento, trocadores de calor e outros equipamentos trabalham integrados a uma central que permite o controle à distância para registro de dados, com a exibição do status de operação em tempo integral em dispositivos móveis como telefones celulares. É possível

Gráficos de tendências podem ser gerados pela plataforma Infinity, da Refrisat

registrar mais de 15 variáveis de operação por minuto, com opção de manutenção por períodos de um ano ou mais. O registro digital para acompanhamento de vazão de água e pressão do gás dispensa a presença de técnicos e analistas, enquanto os alarmes e sistemas de aviso automáticos indicam falhas e dão alertas de necessidade de inspeção. O sistema executa também gráficos de tendências para as variáveis principais, com base nas informações captadas.

Conexão por Modbus

A fabricante de periféricos Vizuri (Mauá, SP) tem incorporado

 

Dosador gravimétrico da Vizuri pode ser integrado a máquinas principais, assim como a sistemas MES e ERP

recursos de conexão e integração aos seus alimentadores, dosadores gravimétricos e volumétricos, desumidificadores e secadores, porém usando o protocolo aberto Modbus para conexão dos dispositivos eletrônicos das máquinas. Por meio do software VZPlus, são executadas ações envolvendo IoT e acesso remoto a informações sobre produção, com possibilidade de conexão de plantas industriais distintas, além da integração com sistemas ERP e MES.

MES proprietário

A austríaca Wittmann Battenfeld, com unidade brasileira em Vinhedo (SP), tem um programa abrangente de conectividade, baseado na forte atuação da empresa tanto na fabricação de máquinas de moldagem como de equipamentos auxiliares e robôs.

Comum entre os desenvolvedores europeus, a interface OPC-UA permeia todo o sistema de integração Wittmann 4.0, aplicado às injetoras e periféricos. Ele foi criado exclusivamente para toda a linha de produtos Wittmann Battenfeld, tendo como ponto central o comando da máquina injetora Unilog B8. Por meio de um roteador dedicado, todos os equipamentos podem se conectar com a máquina através de portas USB e automaticamente ser reconhecidos pelo comando da injetora, não sendo necessária nenhuma outra programação ou interfaceamento. “Com isso o cliente tem o espelhamento completo das telas dos periféricos diretamente na tela do comando da máquina, facilitando a programação e supervisão”, explicou Cássio Luis Saltori, diretor geral da empresa no Brasil.

Roteador e sistema MES TEMI One estão no centro das operações de controle da plataforma Wittmann 4.0, que integra máquinas de moldagem e periféricos

A Wittmann Battenfeld desenvolveu também o TEMI One, um sistema MES que fará toda integração do módulo administrativo ao controle de produção, além do CMS (Conditioning Monitoring System) para manutenção. Com ele, toda a máquina é equipada com sensores para avaliação em tempo real do seu funcionamento, medindo desgastes, executando análise de óleo e vibrações, entre outros aspectos. São emitidos também relatórios para avaliação das condições de manutenção preditiva e preventiva. IoT, computação em nuvem, análise de Big Data da produção, uso de realidade aumentada, aprendizagem de máquina, cibersegurança e serviços inteligentes também constam do portfólio sob o guarda-chuva do programa Wittmann 4.0.