Page 1

artigo 

TA & TI

OS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO DA INDÚSTRIA

Ricardo Caruso (rcaruso@aquarius.com.br), Engenheiro de Controle e Automação, Gerente de Serviços Especiais; e Carlos E. G. Paiola (cpaiola@aquarius.com.br), Engenheiro de Controle e Automação, M.Sc., Gerente Comercial; Aquarius Software.

1. INTRODUÇÃO São inúmeros os sistemas computacionais existentes hoje na indústria, cada qual criado separadamente, em momentos diferentes e com finalidades bastante específicas. Alguns deles foram criados dentro do meio administrativo e são geralmente gerenciados pela área de TI (Tecnologia da

o registro de dados de chão de fábrica e que disponibilizasse algumas “fotos” do processo para os sistemas de negócio. Mas estes sistemas raramente acessavam essas informações porque a organização de TI pouco entendia o conteúdo ou o contexto dos dados. Dessa forma, as implementações CIM dificilmente resultavam nos resultados esperados [Ref. 1].

Informação) das empresas. Outros surgiram em meio ao

Anos depois, já na década de 1990, um novo domínio de

chão de fábrica com objetivo de auxiliar os profissionais de

tecnologia emergiu entre as áreas da automação industrial e

TA (Tecnologia da Automação) nas tarefas relacionadas ao

dos sistemas de negócio. A AMR (Advanced Manufacturing

controle e à visibilidade do processo produtivo. Em áreas

Research) criou o nome MES (Manufacturing Execution

diferentes, como laboratórios e engenharia, surgiram

Systems) para designar este domínio, ao qual pertenciam

mais alguns, com menor ou maior colaboração das

muitos tipos diferentes de aplicações, difíceis de categorizar.

equipes de TI e automação.

Desde então, muitos sistemas foram criados com os mais

Com a evolução de cada sistema, houve um aumento

diferentes objetivos e funções, sempre com a intenção de

considerável da complexidade e da abrangência de funcionalidades dos mesmos. Antes complementares, os sistemas passaram a convergir em termos de funções e

preencher as “lacunas tecnológicas” existentes; houve também a evolução e a adaptação de várias tecnologias já consolidadas no mercado com o mesmo objetivo de

de usuários. Surgia assim a necessidade de integração e de

preenchê-las, mesmo que de maneira parcial.

colaboração entre os sistemas de TA e de TI.

O objetivo deste artigo é apresentar os principais sistemas

Iniciada na década de 1970, a primeira tentativa25 significativa de unir tecnologicamente os dois mundos foi através da bandeira do CIM (Computer Integrated Manufacturing). A maioria das implantações CIM consistia

utilizados hoje pela indústria, suas respectivas funções e áreas de aplicação dentro das empresas.

2. OS SISTEMAS INDUSTRIAIS

em abordagens tecnológicas para resolver problemas

Como já foi pontuado, existe hoje um número muito grande

relativos ao negócio da empresa e, para tanto, propunham a

de sistemas computacionais na indústria. Neste capítulo

introdução de um computador intermediário que permitisse

são abordados aqueles considerados mais importantes

6   InTech 147


TA & TI 

artigo

e relevantes para o funcionamento da empresa e de seu

fluxo produtivo, desde a matéria prima até o produto final. O

processo produtivo.

horizonte de tempo neste ponto é de curto alcance.

Cada tecnologia é responsável por consumir uma série

Finalmente, o nível 3 contempla toda a automação do chão

de dados e entregar aos seus usuários informações e

de fábrica e dos processos existentes, incluindo o controle das

resultados bastante específicos e importantes para o

máquinas e equipamentos em geral. Dependendo da indústria

melhor resultado do negócio.

e do tipo de processo (contínuo, discreto ou batelada), o tipo

Dependendo do segmento industrial ao qual pertence,

do sistema de controle necessário pode variar sensivelmente.

cada empresa pode utilizar um conjunto de sistemas ou funcionalidades diferentes. Por exemplo, um Sistema de Controle de Bateladas é perfeitamente aplicável à indústria

2.1. TECNOLOGIAS DE AUTOMAÇÃO

farmacêutica, mas não faz nenhum sentido para uma estação

A automação compreende toda a tecnologia que existe entre

de tratamento de efluentes.

a instrumentação de campo e os sistemas de informação

É possível modelar a estrutura dos sistemas industriais

que interagem com o universo corporativo. Esse conjunto

de muitas maneiras, dependendo do tipo de processo.

de tecnologias permite que os processos sejam operados de

Considerando uma indústria de manufatura como exemplo, é

maneira correta, mas também que as medições de chão de

possível estruturar os processos e sistemas existentes através

fábrica se transformem em informações úteis para todos os

de suas respectivas funções. Kletti [Ref. 2] apresentou um

níveis da planta e da empresa.

agrupamento por níveis para representar essa estrutura,

Próximos ao processo e às variáveis relevantes para sua

apresentado na Figura 1.

operação estão a instrumentação (sensores e atuadores) e as redes de comunicação de chão de fábrica. Essa é a base para atuação no processo e para a coleta de dados em tempo real. Fazendo uso desses dados, temos os dispositivos responsáveis pela lógica de controle do processo e intertravamento – o “cérebro” de todo o sistema. O representante mais conhecido deste universo é o PLC (Programmable Logic Controller). Por sua vez, o PLC comunica-se com o software de visualização e operação remota – HMI (Human-Machine Interface) / SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). O software HMI/SCADA, também conhecido como Sistema

Figura 1 – Níveis funcionais de uma indústria de manufatura [Ref. 2].

O nível 1a representa o planejamento corporativo, composto pelas funções clássicas do ERP (Enterprise Resource Planning), como planejamento de vendas e gerenciamento de pedidos. O nível 1b está relacionado ao planejamento da produção e inclui as funções de logística e de gerenciamento da cadeia de fornecimento. Neste ponto, o horizonte de tempo para o planejamento de trabalho é de médio a longo alcance.

Supervisório, é a interface de monitoramento e operação dos processos industriais. De maneira simplificada, podemos definir que ele é composto por telas, base de dados e drivers de comunicação. Suas telas de operação são animadas pelas informações provenientes da base de dados que, por sua vez, é povoada pelos dados transacionados com as diversas fontes de campo (PLCs e outros dispositivos) por drivers específicos, que permitem comunicação através dos mais diversos protocolos existentes no meio industrial [Ref. 4]. Essa característica faz com que os supervisórios sejam utilizados largamente como

O nível 2 corresponde ao gerenciamento da linha de produção

fonte de dados para outras aplicações industriais, como as que

em si. Este nível recebe o plano de produção e controla todo o

são descritas no decorrer deste artigo. InTech 147   7


artigo

  ta & ti

para apresentação de relatórios, além da otimização do espaço em disco para seu armazenamento. Esses sistemas são chamados de PIMS, pois permitem o gerenciamento das informações de processo por meio Figura 2 – Exemplo de tela de operação de sistema HMI/ SCADA. Cortesia GE Intelligent Platforms.

A interface homem-máquina do sistema deve ser composta por um conjunto de telas que permitam a visualização de

da coleta e armazenamento em seu banco de dados temporal e da posterior visualização por ferramentas gerenciais (planilhas, relatórios web, etc.). Muitas vezes os sistemas PIMS servem de base de dados para consulta de outros sistemas industriais, como MES, por exemplo.

dados do processo e envio de comandos para o sistema de controle. Ela deve possuir recursos gráficos suficientes para que o operador tenha uma identificação rápida de cada valor apresentado, ferramentas para análises básicas de dados como gráficos de tendências e facilidades para visualização de alarmes. Há ainda muitos outros sistemas que compõem o universo de TA e que não serão abordados neste artigo por uma questão de foco, como os sistemas de controle de bateladas, as ferramentas de controle avançado, etc.

Figura 3 – Gráfico de tendência baseado em histórico de processo. Cortesia GE Intelligent Platforms.

2.3. ERP – ENTERPRISE RESOURCE PLANNING 2.2. PIMS – PLANT INFORMATION MANAGEMENT SYSTEM

O ERP é o sistema que concentra a maior parte dos esforços das estruturas de TI atuais e, provavelmente, o maior volume

As informações de processo obtidas pelos sistemas de

de investimentos dessa área nas últimas duas décadas.

controle têm uma particularidade: são de base temporal. Para

Embora tenha nascido para apoiar os processos produtivos

a identificação de um valor específico nesses sistemas, basta a

industriais, já acumula uma gama de funcionalidades que o

identificação do valor de um ponto de medição (tag) e de seu

torna aplicável a empresas de qualquer segmento.

momento de ocorrência (timestamp).

Ele tem sua origem na década de 1960 com o BOMP (Bill of

Os bancos de dados convencionais, usados em sistemas de TI, são de base relacional e construídos para obterem um bom desempenho no relacionamento complexo entre tabelas. Para o armazenamento de dados de processo, foram desenvolvidos os bancos de dados temporais que apresentam um melhor desempenho no armazenamento de informações de sistemas de

Material Processor), que tinha como principal funcionalidade a gestão da lista de materiais necessários para a produção de um determinado item acabado. Embora ainda bastante limitado, o sistema mostrou ser um item essencial para as indústrias de manufatura que já apresentavam um portfólio grande de produtos com processos complexos de gestão de estoques e calendário de compras, como as automotivas.

controle, que às vezes são coletadas com a velocidade

A popularização desses sistemas, porém, só veio na década de

de frações de segundo. Além disso, tais sistemas

1980 com o surgimento do MRP II, Manufacturing Resource

permitem maior rapidez na recuperação dos dados

Planning (O II da sigla é para diferenciar de sua versão anterior

8   InTech 147


artigo

  ta & ti

MRP, significando Material Requirement Planning). Nessa

2.4. MES – MANUFACTURING EXECUTION SYSTEM

versão já era oferecida a gestão abrangente dos recursos de

MES ou MOM (Manufacturing Operations Management) são

produção, com gerenciamento de estoque, gestão de mão-de-

sistemas que apoiam a produção acompanhando a fabricação

obra, capacidade de equipamentos e tempos.

de forma detalhada, normalmente integrados com os sistemas de automação e equipamentos de chão de fábrica.

Segundo Côrtes [Ref. 8], de uma forma geral o MRP II era

Eles são muitas vezes vistos como sistemas de integração

constituído de quatro módulos, com funcionalidades que

entre a automação e sistemas de TI, principalmente com o

ainda podem ser encontradas nos sistemas ERP modernos:

ERP. Esses sistemas apresentam uma série de funcionalidades que permitem o acompanhamento e análise de eventos de

• Master Production Scheduling: Planeja um calendário de

chão de fábrica e suportam ações de manutenção, qualidade

produção com base nos pedidos de produtos acabados

e acompanhamento da produção.

e datas previstas de entrega. Usa capacidades de

Desde a década de 1970, com o conceito de CIM, são propostos

produção e materiais para prever o atendimento das

mapeamentos entre necessidades de negócio e dados de

ordens de produção;

chão de fábrica. Com o passar do tempo, foram propostos

• Rought-Cut Capacity: É o responsável por analisar as capacidades de produção. Trabalha em conjunto com o MPS;

modelos para esse sistema intermediário, como o da MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association), responsável pela adoção definitiva da sigla MES, o da ISA (International Society of Automation), com o conjunto de normas ANSI / ISA

• Material Requirement Planning: Gerencia as matérias

95, o da Namur, com grande ênfase na indústria química e

primas e peças necessárias para o atendimento do plano

farmacêutica e o da VDI (Verein Deutsche Ingenieure).

mestre de produção (gerado pela MPS);

Embora os padrões apresentem algumas diferenças em suas

• Capacity Requirement Planning: Verifica a disponibilidade em curto prazo dos recursos requeridos pelo MPS.

recomendações,

algumas

• Controle detalhado do planejamento de produção; • Gestão de recursos;

década de 90 pelo Gartner Group para designar sistemas

• Análise de desempenho;

que agregavam outras funcionalidades ao MRP II. Os

• Gestão de qualidade;

contabilidade,

finanças,

vendas,

distribuição,

recursos

humanos e gerenciamento de materiais, trabalhando de forma integrada.

Figura 4 – Exemplo de interface de sistema ERP. Cortesia SAP.

10   InTech 147

normalmente

atribuídas ao MES são:

O termo Enterprise Resource Planning foi formulado na

módulos básicos do ERP foram estipulados como sendo

funcionalidades

• Rastreabilidade e genealogia de produtos. Essas

funcionalidades

são

normalmente

combinadas

com ferramentas de relatórios e mecanismos de coletas e armazenamento de dados de chão de fábrica.

Figura 5 – Exemplo do controle de rastreabilidade no MES. Cortesia GE Intelligent Platforms.


artigo

  ta & ti

2.5. EAM – ENTERPRISE ASSET MANAGEMENT Os sistemas EAM, muitas vezes chamados de Computerized Maintenance Management System (CMMS), são sistemas que apoiam os eventos e ações de manutenção da indústria, permitindo uma visão centralizada de equipes, ordens de manutenção, contratos e custos envolvidos.

Originado no final da década de 80, primeiro como EDM (Engineering Data Management) e depois como PDM (Product Data Management), tinha como principal foco auxiliar equipes de engenharia de grandes indústrias a organizarem e rastrearem o enorme volume de arquivos de desenhos gerados pelas ferramentas CAD (Computer Aided Design). Com os PDM se tornou possível agrupar

Embora sejam muitas vezes oferecidos comercialmente

desenhos de produtos finais e peças que fazem parte de

como parte do sistema ERP, possuem características bastante

suas listas técnicas (BOM – Bill of Materials), ou ainda

particulares que devem ser tratadas destacadas do conjunto.

manter registro de versões e modificações de desenhos,

Um sistema de EAM possui três funcionalidades centrais: • Ordens de Manutenção: Gestão de todas as ações ligadas à manutenção, como inspeção, manutenção preventiva ou corretiva. As ordens de manutenção são os objetos responsáveis por garantir a rastreabilidade e organização de dados como ações realizadas, técnicos envolvidos e peças consumidas; • Gestão de Ativos: Registrar todos os equipamentos

evitando que projetos desatualizados sejam consultados pela produção. Com a evolução do PDM para PLM, ele passou a agregar funcionalidades como resultados de análises, especificações de testes, informações de gestão ambiental, padrões de qualidade, requisições de engenharia, ordens de mudanças, procedimentos de manufatura, informações de desempenho do produto, informações sobre fornecedores e clientes, entre outras.

com suas características como fabricante, rotinas de manutenção e contratos de serviço; • Controle de Inventário: Gestão de peças reserva e ferramentas, com registro de consumos e empenho para determinadas ações.

Figura 7 – Exemplo de ferramenta componente de um PLM. Cortesia SolidWorks.

2.7. LIMS – LABORATORY INFORMATION Figura 6 – Exemplo de interface de gerenciamento da manutenção. Cortesia GE Intelligent Platforms.

MANAGEMENT SYSTEM LIMS são sistemas de gestão laboratorial que possuem uma série de funcionalidades, muitas vezes particulares para um

2.6. PLM – PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT PLM são sistemas ou conjuntos de sistemas que apoiam a gestão da engenharia de produtos, principalmente em

determinado tipo de laboratório ou indústria, que permitem a rastreabilidade dos ensaios e amostras, normalmente envolvendo gestão de especificações e integração com instrumentos.

indústrias de manufatura, com recursos para gerenciamento

Também conhecidos como LIS (Laboratory Information

de projetos, gestão de documentação e gestão de qualidade.

System) ou LMS (Laboratory Management System), os LIMS

12   InTech 147


TA & TI 

consistem, em sua maioria, em ferramentas de modelagem de fluxogramas de ensaios que orientam os operadores a seguirem determinados procedimentos, mantendo todos os registros de processos e resultados. Alguns deles, além de permitirem a coleta automática de dados de instrumentos

artigo

3. CONCLUSÃO Muitas vezes a indefinição de responsabilidades dentro da estrutura da empresa pode gerar alguma dificuldade na interação das diferentes equipes existentes.

recursos

Tipicamente os profissionais de TA são responsáveis pelos

para a operação de testes automatizados e coleta e análise

sistemas de chão de fábrica, enquanto que os de TI corporativo

de dados complexos, como por exemplo, os gerados por

são responsáveis pelos sistemas de negócio da empresa.

espectrômetros NIR (Near InfraRed).

Mesmo estes dois grupos de usuários usando computadores

analíticos

computadorizados,

ainda

possuem

como plataforma tecnológica, eles possuem aplicações com funções bastante diferentes dentro da organização e podem operar de maneira independente entre si. Apesar de trabalharem na mesma empresa e possuírem o mesmo objetivo geral, esses dois times de profissionais são muito diferentes em termos de conhecimento, experiência, formação, interesses e, até mesmo, vocabulário. Mesmo com todas essas dificuldades, a convergência dos dois mundos é real, necessária e envolve a Figura 8 – Exemplo de resultados de sistema LIMS. Cortesia Labware.

utilização de uma série de diferentes tecnologias.

InTech 147   13


artigo

  ta & ti

Tabela 1 – Resumo dos sistemas industriais e suas principais características.

14   InTech 147


TA & TI 

Neste

artigo

foram

apresentadas

algumas

artigo

das

SOA é um modelo conceitual de arquitetura, um estilo

principais tecnologias que fazem parte do dia a dia dos

de desenvolvimento largamente utilizado para sistemas

profissionais de TI, de TA e de outras tantas equipes;

distribuídos de grande porte, que pode facilitar e tornar

algumas estão situadas no ambiente corporativo e

efetiva a integração entre diversos sistemas industriais,

outras mais próximas do chão de fábrica, mas todas

como os citados neste artigo.

têm sua relevância dentro da dinâmica empresarial e exigem, em maior ou menor grau, a colaboração

Há soluções de mercado que possibilitam a utilização

entre todas as equipes da empresa, incluindo TA, TI,

de uma plataforma única para atingir um ambiente

laboratório, manutenção, engenharia e produção.

de

Todos os profissionais devem se esforçar para conhecer

centralizada através do SOA – criando uma espinha

com maior detalhe os interesses das outras equipes,

dorsal de envio de mensagens com modelos de

independentemente dos sistemas utilizados.

equipamento de dados de toda a instalação e modelo

gerenciamento

e

configuração

de

produção

de cada atividade envolvida [Ref. 9]. Essa plataforma sistemas

tem a função de gerenciar e permitir a troca de dados

apresentados neste artigo. Para cada tecnologia

entre diferentes serviços, responsáveis pelas mesmas

são citados os principais dados de interesse e suas

funções originais de supervisão, histórico, relatórios

respectivas áreas chave. Por exemplo, o sistema

gerenciais, alarmes/ eventos, cálculo de indicadores de

LIMS gerencia resultados de ensaios e status de

desempenho do processo, etc.

A

Tabela

1

contém

o

resumo

dos

lotes de produção e é utilizado pelos profissionais das

áreas

de

qualidade

e

de

processo

nos

laboratórios das empresas. Além da maior colaboração e conhecimento das equipes, outro ponto que deve ser levado em consideração é a integração entre os sistemas industriais. Historicamente, esse sempre foi um ponto delicado, mas com as alternativas tecnológicas disponíveis hoje em dia, isso não é mais um desafio técnico. Uma das possibilidades existentes para solucionar essa questão é a implantação de uma arquitetura de software baseada em serviços (SOA – ServiceOriented Architecture).

Figura 9 – Representação da Arquitetura Orientada a Serviços [Ref. 10].

InTech 147   15


artigo

  ta & ti

Quando devidamente implantado, SOA traz benefícios

[6]

ROEBUCK, Kevin.

aos seus usuários ao possibilitar a representação

LIMS - Laboratory Information Management System:

de um sistema através de serviços, que podem ser

High-impact Strategies,

utilizados por aplicações diferentes com interfaces

2011, Tebbo.

bem definidas, legíveis do ponto de vista dos negócios e independente da plataforma de desenvolvimento das aplicações.

[7]

SAAKSVUORI, Antti; IMMONEN, Anselmi. Product Lifecycle Management,

Esse tipo de iniciativa resulta num processo de

2010, Springer.

reorganização dos departamentos de tecnologia da informação, permitindo um melhor relacionamento entre as áreas que dão suporte tecnológico à empresa

e

as

áreas

responsáveis

pelo

negócio

[8]

CÔRTES, Pedro Luiz.

propriamente dito, graças a maior agilidade na

Administração de Sistemas de Informação,

implementação de novos serviços e reutilização dos

2008, Saraiva.

ativos existentes [Ref. 12]. [9] REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]

MARTIN, Peter G.; HALE, Gregory. Automation Made Easy – Everything You Wanted to Know

GE Intelligent Platforms. Proficy SOA. Página visitada em 23 de fevereiro de 2011. [http://www.ge-ip.com/pt/products/2808/]

about Automation – and Need to Ask, 2010, ISA. [2]

KLETTI, Jurgen. Manufacturing Execution System – MES, 2007, Springer.

[3]

SCHOLTEN, Bianca. The Road to Integration – A Guide to Applying the ISA-95 Standard in Manufacturing, 2007, ISA.

[4]

PAIOLA, Carlos E. G.

[10] VIEIRA, Eduardo. SOA – Eu realmente preciso disso? Página visitada em 25 de fevereiro de 2011. [http://evieira.wordpress.com/category/arquitetura/]

[11] Lublinsky, Boris. Defining SOA as an architectural style. IBM Corporation. Página visitada em 26 de maio de 2010. [http://www.ibm.com/developerworks/library/ar-soastyle/]

O Papel do Supervisório no Atual Contexto Tecnológico. Revista InTech América do Sul, número 132. [12] HARDING, Chris. [5]

MCMULLAN, Ian.

Achieving Business Agility through Model-Driven SOA.

Enterprise Asset Management: Configuring and Administering

The Open Group.

SAP R/3 Plant Maintenance,

Página visitada em 26 de maio de 2010.

2004, iUniverse Inc.

[http://www.ebizq.net/topics/soa/features/6639.html]

16   InTech 147

OS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO DA INDÚSTRIA  

Artigo publicado na Revista InTech ed. 147, escrito por Ricardo Caruso (rcaruso@aquarius.com.br), Engenheiro de Controle e Automação, Gerent...

Advertisement