Industrial Monitoring System: monitoramento de produção industrial

Operações modernas de fabricações industriais enfrentam inúmeros desafios, incluindo o controle de produção, a capacidade de obter respostas rápidas, informações e o controle de manutenção. Essa disponibilidade de dados está acontecendo de forma facilitada após o aumento da digitalização das operações. A Quarta Revolução Industrial, termo conhecido como Indústria 4.0, criado em outubro de 2012, poderá nos trazer um aumento da competitividade internacional, uma maior flexibilidade de produção, uma melhor adaptação às necessidades dos clientes e novos modelos de negócios.

Levando em consideração a busca por melhorias no processo de produção da empresa, iniciamos um projeto que tem como objetivo o desenvolvimento de um método de coleta de dados, capaz de promover uma melhor análise, bem como gerar indicadores de produção de forma simultânea. O sistema de coleta de dados implantado é uma das etapas iniciais da Industria 4.0, responsável por realizar o processamento e a classificação correta dos dados gerados em uma das etapas da produção de fixadores da Hassmann. O sistema analisa quantidade de peças, tempo de produção, tempo de setup e tempo de parada, através da coleta de informações de uma máquina em produção, contemplando com as tecnologias Cyber-Physical System (CPS), Internet of Things (IoT), Programmable Logic Controller (PLC), Message Queue Telemetry Transporte (MQTT), Big Data e Enterprise Resource Planning (ERP).

Na implantação do projeto os CPSs são responsáveis por monitorar processos físicos, criando uma cópia virtual do mundo físico e tomando decisões descentralizadas. O PLC, conhecido como CLP (Controlador Lógico Programável) é um computador especial microprocessado que possui funções de controle dos mais variados tipos e níveis de complexidade. Seu propósito é monitorar parâmetros cruciais do processo e ajustar as operações de acordo com as informações. Já através da IoT, os sistemas CPS e PLC se comunicam e cooperam entre si, com os seres humanos e máquinas de forma simultânea. Por fim, o protocolo MQTT, é baseado na arquitetura Client Server tendo sido criado por um desenvolvedor IBM no ano de 1993, tornando-se padrão internacional apenas em 2013 devido ao crescimento da IoT. Ele, por sua vez, fornece recursos de comunicação entre dispositivos integrados e os aplicativos conectados. 

Um dos grandes desafios na implantação do projeto foi compilar todos os dados da Big Data, considerá-los relevantes, processá-los e transformá-los em conhecimento. Esta atividade nobre requer sistemas tecnologicamente evoluídos, providos de capacidade de processamento em tempo real e algoritmos sofisticados.

O ERP é parte fundamental da implementação do projeto, responsável por receber e processar os dados. Surgiu na década de 80 empregando vários módulos com algumas características básicas: arquitetura cliente/servidor, independência de plataforma e apoio integrado a todas as principais áreas funcionais das organizações. O ERP também tem incorporado novas ferramentas analíticas e de gerenciamento de dados dos produtos, sendo responsável pelos indicadores de produção do projeto implantado.

A implantação do sistema ofereceu maior controle de produção à empresa, assim como maior capacidade de obter respostas rápidas, informações compreensíveis e confiáveis para a administração e setor operacional. Hoje este processo é denominado como Manufacturing Execution System (MES). O MES replica os dados do ERP para o processo produtivo, registrando as produções, materiais consumidos e o fluxo produtivo. 

Através do sistema criado tornou-se possível obter os dados de todos os recursos das máquinas em que o sistema foi implementado. A partir do protocolo MQTT passou a ser viável inserir qualquer tipo de dispositivo ou controlador para publicar no Broker e assim alimentar o sistema ERP da empresa. Após a implantação do projeto o operador não é mais responsável pelo reporte das informações e sim o CLP, que realizará a verificação dos dados até o ERP. O projeto implementado apresentou de forma majoritária maior confiabilidade nos indicadores gerados, disponibilizando à Direção dados mais confiáveis em tempo real, visto que este era um dos principais motivos que levou à aprovação do projeto.

Com os valores apresentados e os indicadores sendo gerados em tempo real, pode-se obter o rendimento de produção do operador de máquina. A partir da aplicação do OEE, que está em processo de melhoria, se tornará possível dimensionar a evolução da produção diária.

O sistema implantado ainda passará por melhorias como adição do protocolo timescale, que potencializará a performance do banco de dados e instalação de sensores adicionais em máquinas específicas, os quais irão melhorar a sincronização da coleta de dados em tempo real.  

Jackson Wiebusch, Programador Web  da Hassmann S. A.