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Sistemas ciber-fĂsicos: o futuro da Manutenção Industrial?
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Na sociedade atual e em todos os sistemas de negócio as mudanças são constantes, existe por isso uma necessidade extrema de Industrial, no fundo ligar dois Mundos o Real e o Virtual.
efeitos nocivos na atividade da empresa. Parte deste esforço passa pela ma ĂŠ crĂtica em vĂĄrias operaçþes na linha de produção pois estende a vida do
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LuĂs Pires lpires@inete.net INETE – Instituto de Educação TĂŠcnica
nota tĂŠcnica
equipamento, aumenta a disponibiliQuanto maior for a capacidade de ab-
função requerida. Ao encontrar uma
dade do equipamento e mantĂŞm-no
sorção de conhecimento, maiores os
#
nas suas condiçþes båsicas de funcio-
nĂveis de competitividade resultando
se que ĂŠ uma atividade complexa e
namento. Contrariamente, uma pobre
numa forte presença no mercado e
que envolve diversos aspetos, pois ao
manutenção pode aumentar o risco de
futura permanĂŞncia no mesmo por
tentar-se garantir a disponibilidade e a
falha, må utilização do equipamento e
parte da empresa. A preocupação na
"
atrasos nos planos de produção.
reformulação dos mÊtodos de traba-
as funçþes do sistema sejam mantidas
Este artigo visa abordar uma pers-
lho e respetiva evolução tecnológica
num desempenho mĂnimo esperado, a
petiva mais integrante, com a inclusĂŁo
tĂŞm tido um grande impacto no am-
manutenção acaba por desempenhar
dos sistemas ciber-fĂsicos, tornando o
biente interno das empresas. As novas
um papel estratĂŠgico fundamental na
controlo de processos e a supervisĂŁo
dinâmicas tendem para uma crescente
melhoria dos resultados operacionais
totalmente integrada.
mecanização e automação das ope-
-
A manutenção Industrial Ê o con-
pervisĂŁo de processos, uso de URERWV,
junto de tÊcnicas e açþes que permi-
veĂculos e armazĂŠns automatizados,
tem repor o funcionamento base dos
O termo ciber-fĂsica ou computação
tĂŠcnicas -XVW ,Q 7LPH (JIT), entre ou-
equipamentos e instalaçþes de uma
fĂsica surgiu em 2006 nos EUA [1]. Os
tras. A exigĂŞncia dos mercados ĂŠ indu-
empresa.
termos ciber-espaço e ciber-fĂsica de-
zida cada vez mais pelas necessidades
A ocorrĂŞncia de avarias nos equi-
vem ser vistos como decorrentes da
dos consumidores. A satisfação do
pamentos constitui um problema
mesma origem – a palavra cibernÊtica.
!
-
demasiado grave na indĂşstria para
Esta palavra provĂŠm da palavra gre-
dade do produto, pelos curtos prazos
se poder desprezar a manutenção.
ga N\EHUQHWV
de entrega, por altos nĂveis de servi-
NĂŁo ĂŠ difĂcil encontrar empresas on-
governador, assim as duas anteriores
ços de apoio e por preços reduzidos.
de a imobilização do equipamento Ê
devem ser vistas como provenientes
Simultaneamente, os tempos de vida
superior a 50% sendo a Manutenção
uma da outra e nĂŁo ao contrĂĄrio. O
dos produtos tĂŞm vindo a diminuir pa-
a forma para solucionar os proble-
termo cibernĂŠtica foi criado durante
ra sustentar o ritmo frenĂŠtico de con-
mas de origem: tĂŠcnica, econĂłmica,
a 2.ÂŞ Guerra Mundial pelo matemĂĄtico
sumo e produção industrial.
de segurança e social. É facilmente
Norbert Wiener [2].
Os sistemas ciber-fĂsicos (&\EHU
percetĂvel que as razĂľes para falhas
Os sistemas ciber-fĂsicos devem
3K\VLFDO 6\VWHPV CPS) sĂŁo na realida-
tĂŠcnicas estĂŁo relacionadas com o
de a interface entre os sistemas fĂsicos
envelhecimento da mĂĄquina e compo-
ao tempo crĂtico, isto porque estĂŁo
e os sistemas virtuais, sendo este um
nentes, sobrecargas, desrespeito das
diretamente ligados a um ambiente
" -
condiçþes båsicas de funcionamento,
fĂsico. Por exemplo, a ativação de um
nutenção industrial – Manutenção
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alerta e a tomada de decisĂľes resul-
2020.
componentes substitutos, entre ou-
tantes desse alerta devem ser ime-
tros. Novas exigĂŞncias por parte dos
diatas e objetivas. Imagine-se uma
mercados, instituiçþes, organizaçþes
rede de sensores aplicada a um dado
1. INTRODUĂ‡ĂƒO
e crescente concorrĂŞncia, obrigam a
modelo de automĂłvel, onde a fun-
A manutenção segundo a Norma
exploração de razþes económicas –
ção Ê detetar padrþes de movimento
Portuguesa sobre a Terminologia da
maior rendimento, tempo de vida Ăştil
que possam otimizar e tornar mais
Manutenção EN 13306:2010 (ed.2) Ê
dos equipamentos, redução dos des-
seguro o funcionamento do veĂculo.
a combinação de todas as açþes tÊc-
perdĂcios, consumo de energia; razĂľes
Na robĂłtica mĂłvel, dependendo das
nicas, administrativas e de gestĂŁo,
de segurança – regulamentos para
exigĂŞncias, ĂŠ objetivo tambĂŠm inter-
durante um ciclo de vida de um bem,
evitarem situaçþes de risco, poluição e
pretar padrĂľes no sentido de “FULDU
destinadas a mantĂŞ-lo ou repĂ´-lo num
qualidade; razþes sociais – pressþes de
LQWHOLJÅQFLD�, com recurso a redes neu-
estado em que possa desempenhar a
grupos ambientalistas na redução dos
ronais (sistema virtual) aplicadas ao
estĂĄ a funcionar. Normalmente, essa abordagem nĂŁo resulta uma vez que certas sistema perfeitamente projetado pode falhar se as suposiçþes sobre a carga de trabalho e possĂveis erros nĂŁo forem tidos em conta desde o inĂcio do projeto. Por exemplo, um sistema pode falhar se operar fora do intervalo de temperatura Os sistemas ciber-fĂsicos tambĂŠm sĂŁo sistemas hĂbridos, no sentido de incluĂrem na sua arquitetura componentes analĂłgicos e digitais. Os componentes analĂłgicos usam valores de sinais contĂnuos em tempo contĂnuo, enquanto que componentes digitais usam valores de sinal discreto no tempo discreto. O sistema deve conter o conhecimento de todos os estados possĂveis de comportamento do meio fĂsico pelo tempo, ao detetar uma transição de estado hĂĄ
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um registo e a ocorrĂŞncia de um evento, dependendo da aplicação em si. Deste modo, o projeto de um sistema ciber-fĂsico deve ser mantido de acordo com [3]-[11]:
– enfoque na junção do modelo dinâmico do meio fĂsico com elementos de computação;
– enfoque na construção de elementos de computação integrados com os diversos recursos de processos concorrentes e tempo real;
e sucesso e
4. REFERĂŠNCIAS [1] Lee, E.A. e Seshia, S.A.,
!! , 2011; [2] Wiener, N.,
, MIT Press 1 Edition, 1948; [3] Marwedel, P., " # $
Da mesma forma, a modelação Ê o processo de se obter um entendimento mais
nota tĂŠcnica
! " # $ % ! & # -
% , 2nd Ed., Springer, 2011; =>? @ # B # , Dailan University Press, 2009;
! & #
[5] Chun, I., Kim, J., Kim, W.T., Lee, E.,
do sistema como um todo. A Figura 2 apresenta o diagrama que carateriza um
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sistema ciber-fĂsico.
! , Control and Automation,
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and Energy System Engineering, vol. 256, p. 191-194, 2011; [6] Frazzon, E.M., Hartmann, J., Makuschewitz, T., Scholz-Reiter, B., Towards ! ! . Proc. CIRP, vol. 7, p. 49-54, 2013; [7] Parvin, S., Hussain, F.K., Hussain, O.K., Thein, T., Park, J.S., &
! , Computing, vol. 95, no. 10-11, p 927-948, 2012; [8] Barolli, L., Takizawa, M., Hussain, F., ! # # ! , Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, vol. 2, no. 4, p. 249-250, 2011; [9] HorvĂĄth, I., Gerritsen, B., Figura 2. Funcionamento de um sistema ciber-fĂsico.
$ ! # !
! ! , 9th Tools and Methods of
A Figura 2 apresenta um exemplo de um sistema estruturado pela interação entre
Competitive Engineering, Karlsruhe, 2012;
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[10] Wu, F.J., Kao, Y.F., Tseng, Y.C., %
tado por um agente inteligente de contido numa
eletrĂłnica que
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monitoriza em tempo real as variĂĄveis ambientais da camada fĂsica (exemplo um
, Pervasive and Mobile Computing, vol.
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7, no. 4, p. 397-413, 2011;
tre as camadas, atravÊs de sensores e atuadores virtuais (ativação de eventos por
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mensagens) ou fĂsicos (ativação de dispositivos inseridos no processo). No caso de
, IEEE
# 4
15th International Symposium on Object/
fĂsico tem em conta dispositivos eletrĂłnicos com elementos de computação inte-
Component/ Service-Oriented Real-Time
5 / 6 #
Distributed Computing Workshops, p. 25-
integrada aos agentes fĂsicos da natureza.
30, 2012.
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