Tendências tecnológicas e exemplos práticos da Indústria 4.0

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tendĂŞncias tecnolĂłgicas e exemplos prĂĄticos da IndĂşstria 4.0

Markus KĂśster

Desenvolvimento de Tecnologia EletrĂłnica na WeidmĂźller

O termo IndĂşstria 4.0 refere-se Ă utilização de informação e tecnologias de comunicação para a produção e automatização. A digitalização e a interligação de processos desde o nĂ­vel da gestĂŁo empresarial atĂŠ ao nĂ­vel do sensor, atuador e da ferramenta, mesmo atravĂŠs dos limites fabris e empresariais, proporcionam um grande potencial para a criação de valor. A FKDYH HVWÂŁ QD IOH[LELOLGDGH H HͤFLÂŹQFLD DXPHQtada do processo de produção e na elaboração de produtos e instalaçþes de produção. Um requisito essencial das empresas de produção ĂŠ a disponibilidade elevada de processos de produção para fazer a melhor utilização possĂ­vel das instalaçþes de produção e assim, assegurar a competitividade. Perturbaçþes ou mesmo falhas das mesmas sĂŁo por norma associadas a altos custos de acompanhamento. A IndĂşstria 4.0 cria a base para tecnologias e soluçþes que permitem Ă s empresas GH SURGXŠ¼R LGHQWLͤFDU QXPD IDVH LQLFLDO DV LQVXͤFLÂŹQFLDV H SHUWXUEDŠ¡HV LPLQHQWHV QRV processos de produção, dando-lhes tempo VXͤFLHQWH SDUD WRPDU PHGLGDV DQWHV GH XPD falha ocorrer. Os conceitos de “monitorização da condiçãoâ€? e de “diagnĂłsticoâ€? combinam variadas tecnologias para permitir a monitorização contĂ­nua do estado dos processos e dos sistemas de produção, alteraçþes a serem detetadas e prestar aconselhamento sobre como otimizĂĄ-las.

A transparência da informação Ê atualPHQWH FRQVLGHUDGD LQVDWLVIDW¾ULD ,VWR VLJQLͤFD que o impacto das condiçþes de operação no tempo de vida útil das componentes eletrónicas Ê frequentemente desconhecido. Embora os erros possam ser detetados, muitas vezes não existe informação precisa sobre o equipamento afetado ou sequer a sua localização. Se as falhas realmente existirem, muitas vezes só poderão ser diagnosticadas atravÊs da sinalização local ou mesmo por alarmes de grupo.

A determinação das causas e das medidas corretivas Ê normalmente dispendiosa e dePRUDGD ( ͤQDOPHQWH D PDQXWHQŠ¼R LVWR  R controlo ou a calibração, Ê atualmente realizaGD HP LQWHUYDORV GH WHPSR ͤ[RV LQGHSHQGHQtemente da utilização efetiva.

A implementação da transparênFLD GH LQIRUPDŠ¼R FRORFD Y£ULRV GHVDͤRV Acontece frequentemente que nem todas www.oelectricista.pt o electricista 62

as informaçþes disponíveis são transferidas para os níveis mais altos, apenas os dados relevantes para o controlo. As informaçþes de estado importantes para os diagnósticos do sistema permanecem muitas vezes ocultas ao nível de campo. AlÊm disso, embora as informaçþes sejam expandidas atravÊs de cadeias de comunicação, o acesso às variåveis de controlo geralmente envolve mais trabalho. TambÊm Ê necessåria a frequente FRQYHUV¼R GH SURWRFRORV H PRGLͤFDŠ¼R GH dados. Por último, existe uma falta de padrþes independentes do fabricante.

Por outro lado, a transparĂŞncia da informação com a IndĂşstria 4.0 tem os seguintes elementos: processamento de informação aprimorado baseado na cloud, implementação de segurança de dados “end-to-endâ€?, conversĂŁo de dados brutos em informação Ăştil e processos e sistemas habilitados para comunicação. Portanto, as principais funçþes da IndĂşstria 4.0 sĂŁo a digitalização, a criação de redes, a anĂĄlise em sistemas de IT superiores, a derivação de medidas de otimização e o feedback dos processos.

Logo, os sistemas de produção modernos estão associados a estruturas cada vez mais complexas e a modelos de automatização extremamente elaborados. Como um parceiro em Conetividade Industrial, a Weidmßller estå a impulsionar a criação inteligente de redes de produção.

,VWR SRGH VHU H[HPSOLͤFDGR SRU XP QŸmero de exemplos da vida real.

EXEMPLO: OTIMIZAĂ‡ĂƒO DE EFICIĂŠNCIA ENERGÉTICA DOS PROCESSOS A mĂĄquina de demonstração do “Processo de RWLPL]DŠ¼R GH HͤFLÂŹQFLD HQHUJÂŤWLFD DWUDYÂŤV da monitorização da condição e do diagnĂłsticoâ€? ĂŠ uma mĂĄquina de moldagem por injeção convencional que ĂŠ incorporada numa rede de produção Ethernet Industrial ao utilizar componentes habilitados para a comunicação. O monitor de energia incorporado mede e regista todos os parâmetros elĂŠtricos relevantes da mĂĄquina e disponibiliza-os no sistema de gestĂŁo de energia. Os conversores de sinal ACT20C habilitados para a comunicação, convertem os dados analĂłgicos da mĂĄquina em dados digitais, que sĂŁo posteriormente processados e analisados na cloud. Os mĂłdulos ACT20C podem ser integrados nas estruturas de Ethernet Industrial graças Ă sua interface de comunicação. O que ĂŠ notĂĄvel nos conversores de sinal ĂŠ que alĂŠm das funçþes tĂ­picas, incluem funçþes de diagnĂłstico abrangente, como a aquisição, preparação, padronização e emissĂŁo do sinal.

A transferência subsequente de dados para a cloud permite que os dados de produção e fabricação sejam adaptados em conjunto com

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case-study EXEMPLO: GESTĂƒO DE ENERGIA – PERSONALIZADA E HOLĂ?STICA A WeidmĂźller ajuda as empresas a cumprirem com a Lei Federal sobre os Serviços (QHUJÂŤWLFRV H RXWUDV 0HGLGDV GH (ͤFLÂŹQFLD EnergĂŠtica (EDL-G), que entrou em vigor em abril de 2015. A lei estipula que todas as emSUHVDV TXH QÂĽR HVWHMDP FODVVLͤFDGDV FRPR pequenas e mĂŠdias empresas (PME), sejam obrigadas a realizar uma auditoria energĂŠtica de acordo com os requisitos da norma DIN EN 16247-1 atĂŠ 5 de dezembro de 2015, ou a introduzir um sistema de gestĂŁo de energia FHUWLͤFDGR $ :HLGPžOOHU IRUQHFH XP VLVWHma de gestĂŁo de energia de trĂŞs nĂ­veis. Este sistema de gestĂŁo de energia permite que as empresas alcancem reduçþes duradouras nos seus custos energĂŠticos: a WeidmĂźller fornece componentes hardware inteligentes e habilitados para redes assim como, softwares GH FRQWUROR GH HQHUJLD VRͤVWLFDGRV H aconselhamento abrangente a empresas. O Ăşltimo começa com uma avaliação das necessidades, continuando com propostas para a medição e visualização de dados energĂŠticos atĂŠ ao planeamento detalhado e Ă implementação da gestĂŁo de energia.

EXEMPLO: A CAIXA DE INFRAESTRUTURA PARA A DISTRIBUIĂ‡ĂƒO DE ENERGIA, SINAIS E DADOS Outro exemplo ĂŠ a implementação de uma caixa de infraestrutura para a distribuição da energia, sinais e dados em futuros sistemas modulares da IndĂşstria 4.0, atendendo Ă s mais elevadas exigĂŞncias da segurança de dados. A WeidmĂźller estĂĄ a implementar este projeto no consĂłrcio SmartFactoryKL eV, uma iniciativa tecnolĂłgica independente do Centro $OHPÂĽR GH 3HVTXLVD HP ,QWHOLJÂŹQFLD $UWLͤFLDO (DFKI). A WeidmĂźller estĂĄ a construir a caixa em colaboração com a Belden/Hirschmann.

Uma combinação da capacidade plug-and-play, do ajuste de precisão para toda a gama de topologias de sistema e da medição de energia integrada utilizando os componentes Weidmßller permite a construção de uma solução de infraestrutura flexível e transparente – indo precisamente ao encontro dos requisitos essenciais de um processo de produção versåtil concebido pela Indústria 4.0.

A SmartFactoryKL Ê um exemplo de uma infraestrutura inteligente, ou seja, uma instalação de produção modular e independente do fabricante que pþe em pråtica os principais aspetos da Indústria 4.0. O seu foco incide sobre a criação de redes de sistemas heterogÊneos de distintos fabricantes atravÊs da utilização de padrþes comuns.

Demonstra tambÊm como os graus de migração apropriados jå podem ser utilizados para implementar os aspetos centrais da Indústria 4.0. www.oelectricista.pt o electricista 62

EXEMPLO: SERVIDOR WEB PARA O COMISSIONAMENTO BASEADO EM SECÇÕES E PARA UMA MANUTENĂ‡ĂƒO ACELERADA As tecnologias web sĂŁo um componente chave da IndĂşstria 4.0. Os servidores web de hoje em dia apresentam opçþes extensas e podem ser integrados de forma inteligente em produtos vindos diretamente de fĂĄbrica. Um servidor web integrado no acoplador ͤHOGEXV pode ser utilizado para realizar testes de forma local ou remota, quer sejam diagnĂłsticos remotos, a simulação de entradas ou a imposição de saĂ­das de forma local. O U-remote, o sistema remoto de E/S da WeidmĂźller, nĂŁo requer qualquer software especial para isto, apenas um navegador padrĂŁo. Os processos e procedimentos podem ser simulados sem qualquer controlador conectado; isto atĂŠ se aplica Ă recuperação de informação de estados, diagnĂłsticos e dados do processo. AlĂŠm GH XP FRPLVVLRQDPHQWR HP IDVHV VLPSOLͤcado, isto tambĂŠm acelera a manutenção no caso de qualquer tempo de inatividade nĂŁo planeado do sistema. O design do servidor web impressiona com a sua elevada facilidaGH GH XWLOL]DŠ¼R H FRQͤJXUDŠ¼R VLPSOHV HVpecialmente quando se trata de mĂĄquinas em sĂŠrie. NĂŁo requer hardware adicional ou da instalação de programas; os utilizadores poGHP FRQͤJXUDU H ID]HU D SDUDPHWUL]DŠ¼R GD estação de E/S de forma fĂĄcil e conveniente.

EXEMPLO: GERAR INFORMAĂ‡ĂƒO ABRANGENTE DIRETAMENTE A PARTIR DO NĂ?VEL DE CONVERSĂƒO DO SINAL O gateway ACT20C em conjunto com um mĂłdulo transdutor de medição de corrente, fornece diagnĂłsticos precisos e informaçþes de estado em dispositivos utilizados em diversas ĂĄreas da automatização, enquanto realiza a monitorização preventiva de sistemas e processos. Desta forma, os mĂłdulos ACT20C desempenham um papel importante

na otimização do controlo dos processos.

Com o gateway ACT20C e os conversores de sinal habilitados para a comunicação, Ê agora possível obter informaçþes abrangentes diretamente a partir do nível de conversão do sinal – independentemente da solução de automatização selecionada. Uma interface Ethernet proporciona fåcil acesso à informação desejada: os dados adquiridos pelo gateway ACT20C são processados pelo Modbus TCP ou podem ser exibidos de forma direta atravÊs de uma aplicação FDT båsica. A conͤJXUDŠ¼R GH software dos módulos Ê baseada em padrþes FDT e FDT2.

CONCLUSĂƒO Desde a sua apresentação na Hannover Messe 2011, quer a produção quer a automatização tĂŞm estado ocupadas com a IndĂşstria 4.0. O conceito refere-se Ă utilização das tecnologias de informação e comunicação para mĂĄquinas e sistemas, baseado numa simbiose de tecnologia e engenharia de informação e adaptado Ă s condiçþes ambientais e aos requisitos do utilizador. O termo IndĂşstria 4.0 tambĂŠm implica uma mudança paradigmĂĄtiFD TXH UHGHͤQH D FULDŠ¼R GH YDORU H RV PRdelos comerciais das empresas de fabrico.

Os exemplos dados suportam a ideia de que isto deixou de ser uma visão vazia. Eles idenWLͤFDP DV £UHDV SULQFLSDLV FRPR D PRQLWRULzação da condição e diagnósticos, a solução de manutenção remota baseada na web para uma maior disponibilidade da måquinas e das instalaçþes, a transparência de informação e a capacidade de comunicação, assim como a infraestrutura de futuros sistemas. As soluçþes aqui apresentadas são um passo importante nesta direção e ajudam a tornar a Indústria 4.0 mais compreensível.

:HLGPžOOHU ̰ 6LVWHPDV GH ,QWHUIDFH 6 $ Tel.: +351 214 459 191 ¡ Fax: +351 214 455 871 weidmuller@weidmuller.pt ¡ www.weidmuller.pt