Manutenção na Indústria 4.0

DOSSIER SOBRE PREVENĂ‡ĂƒO, MANUTENĂ‡ĂƒO E REPARAĂ‡ĂƒO

Manutenção na Indústria 4.0 Luís Pires lpires@inete.pt INETE – Instituto de Educação TÊcnica

A IndĂşstria 4.0 baseia-se no termo emergente de sistemas ciber-fĂ­sicos (Cyber-Physical Systems Ä› {„ť Ă‹ĹŽĂŒĹŁ c¹Ÿ ĆœÄŹĆ‹ÄœÄľÂąĹ¸ ÚÌĂ?¹Ú¹Ÿ Ć´ĂĽĹłÄœÄ€cou-se o desenvolvimento de sistemas integrados, com elevada capacidade de processamento e inteligentes, onde os CPS representam explicitamente um foco na integração da computação com processos fĂ­sicos. No futuro representam o prĂłximo passo revolucionĂĄrio dos sistemas integrados: em conjunto com a Internet, os serviços e os dados existentes online, os sistemas integrados juntam-se para formar os CPS. Geralmente, os CPS sĂŁo hoje concebidos como uma rede de interação entre o mundo cibernĂŠtico e os elementos fĂ­sicos, sendo fundamentais para fornecer inteligĂŞncia, por exemplo, na manutenção.

1. INDĂšSTRIA 4.0 Atualmente, a automação industrial estĂĄ a atravessar um crescente desenvolvimento onde a Internet ĂŠ cada vez mais indispensĂĄvel para a distribuição de informação, estando livre de limitaçþes temporais I WIRHS GETE^ HI XVERWQMXMV MRJSVQE¹­S RYQÂłVMGE I KVÂŤÇťGE IQ UYEPquer plataforma. Numa rede de automação, Ă medida que o nĂşmero de componentes aumenta, a gestĂŁo e os problemas de diagnĂłtico XSVREQ WI GEHE ZI^ QEMW HIWEÇťERXIW TEVE E ÂŤVIE HI EYXSQE¹­S I TEVE SW TVSÇťWWMSREMW HEW XIGRSPSKMEW HI MRJSVQE¹­S *WXE IZSPY¹­S PIZE ES conceito de Internet das Coisas (FĝƒüŚĝüƒĆ? ŇßĆ? ‰ĚĞĝÄ?Ĺž - IoT) na indĂşstria .RHYWXVMEP .S8 Ćł ..S8 UYI TSHI WIV HIÇťRMHE GSQS YQE GSRIXMZMHEHI inteligente (redes e protocolos de comunicação) dos equipamentos inteligentes (objetos fĂ­sicos e virtuais, informação e interfaces). O cresGMQIRXS HE ..S8 EPMEHE ÂŞ GSRWIUYIRXI VIGSRÇťKYVE¹­S I IZSPY¹­S HE MRdĂşstria faz com que provavelmente a 4.ÂŞ revolução industrial – IndĂşstria 4.0 – esteja muito perto de se concretizar. Pode dizer-se que a IndĂşstria 4.0 ĂŠ a introdução das tecnologias da Internet na indĂşstria, e a IIoT a motivação e o caminho para uma 4.ÂŞ fase de evolução da indĂşstria.

A IndĂşstria 4.0 ĂŠ uma conjunção de termos, tecnologias e conceitos que sĂŁo pilares de elevada importância da organização de qualquer indĂşstria, tendo por base conceitos tecnologicos tais como: MHIRXMÇťGE¹­S VÂŤHMS 7+.) (5 .S8 FĝƒüŚĝüƒĆ?ŇßĆ?„üŚƽĞĂ?ĂĽĹž (IoS) e %¹ƒ¹Ć?aĞĝĞĝÄ? (DM) – consiste num processo analĂ­tico projetado para explorar grandes quantidades de dados, no sentido da procura sistemĂĄtica de TEHVĂ€IW GSRWMWXIRXIW I SY VIPEGMSREHSW HEW HMZIVWEW ZEVMÂŤZIMW HI YQ dado sistema (tipicamente tem 3 etapas: exploração e construção de YQ QSHIPS SY HIÇťRM¹­S HI YQ TEHV­S ZEPMHE¹­S I ZIVMÇťGE¹­S *WXIW conceitos base caraterizam as fĂĄbricas inteligentes (smart factory).

Na estrutura modular de um fåbrica inteligente integrada na Indústria 4.0, o CPS permite a monitorização física de objetos e processos,

Figura 1. Conceito de fĂĄbrica inteligente.

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permitindo a criação de cĂłpias virtuais dos diversos elementos do mundo fĂ­sico, permitindo a descentralização ao nĂ­vel do controlo e decisĂŁo. Tendo como meio de comunicação a IoT, os sistemas CPS comunicam e operam uns com os outros e com os humanos em tempo real. AtravĂŠs do DM ou ÆĞÄ?Ć?Ú¹ƒ¹ e a IoS, ĂŠ possĂ­vel relacionar qualquer tipo de dados no sentido da cadeia de valor da empresa (Figura 1).

2. MANUTENĂ‡ĂƒO NA INDĂšSTRIA 4.0 9QE HEW HIÇťRM¹ÀIW HI .RHĂ…WXVME JSM VIEPM^EHE RS 5SRXS GSRXYdo existem diversas, mas todas tĂŞm um aspeto comum – CPS, como elemento principal da arquitetura para a manutenção, permitindo uma manutenção inteligente. Para isso tornam-se fundamentais noutras ĂĄreas menos comuns na atual indĂşstria, tais como um elevado nĂ­vel de comunicação entre sistemas, um elevado nĂ­vel de digitatilização dos automatismos, a descentralização de processos e procedimentos, auXSRSQME IÇťGM´RGME I YQ IPIZEHS R¸ZIP HI HMWTSRMFMPMHEHI HSW WMWXIQEW

2.1. Arquitetura dos 5Cs para a Indústria 4.0 A Figura 2 ilustra a arquitetura 5C da CPS com 5 níveis [2]. A CPS pode ser compreendida como o uso de propriedades dos computadores para controlar e monitorizar as propriedades dinâmicas de um bem físico [3]. Essas propriedades estando disponíveis nas entidades com elevados poderes computacionais (computadores, microcomputadores, processadores, microcontroladores) melhoram a manutenção, permitindo a empresa e controlar melhor as condiçþes físicas.

O nível 1 da CPS compreende a ligação física de todos os elementos relevantes, realizando a recolha de vårios tipos de dados: • Dados dos sensores. Recolha de dados em tempo real de sensores, tais como temperatura e pressão, por exemplo;

Figura 2. Arquitetura 5C adaptada de [2, 3].