Pneumática inteligente: 3 passos principais para uma produção sustentável.

Indústria 4.0, monitorização do estado, e manutenção preditiva é a tendência actual no sector industrial. Quando lhe pergunto sobre eles, o que imagina? A resposta a esta pergunta encontra-se provavelmente entre os sistemas ciberfísicos e a realidade aumentada que combina o mundo real da produção com o mundo virtual da tecnologia da informação e da comunicação.

E se eu perguntar sobre a Indústria 4.0 em aplicação a sistemas pneumáticos? A resposta duvidará provavelmente da utilização de tecnologias e sensores avançados para componentes tão simples e de baixo custo.

Para a maioria dos fabricantes, o custo de um sensor adicional num sistema pneumático pode aumentar drasticamente o custo total da máquina. Mas quais são os benefícios que ela proporciona em troca?

Os sistemas pneumáticos destacam-se por serem uma tecnologia fiável amplamente utilizada com baixo custo de investimento.

A elevada durabilidade dos sistemas de ar comprimido esconde frequentemente fugas crescentes e perdas de pressão, evitando uma possível manutenção preditiva. Isto leva não só a um aumento da factura energética e a um maior impacto climático, mas também influencia directamente uma condição de trabalho e segurança (note-se que assegura a aplicação de alta pressão e o nível de ruído). Em suma, a implementação de tecnologias inteligentes em conformidade com a indústria 4.0 não é apenas um passo na moda para a digitalização, mas uma medida necessária. As empresas que implementaram as tecnologias Industry 4.0 obtêm os seguintes resultados nos aspectos dos custos de valor-risco:

Aumento do valor:

• Ambiente de trabalho mais seguro e de maior qualidade
• Maior capacidade de produção
• Linha de produtos de baixo carbono
• Melhoria da qualidade e consistência do produto.

Redução de custos:

• Redução dos custos de energia
• Redução dos custos de manutenção
• Custo mais baixo do seguro de acidentes

Menores riscos:

• Redução dos riscos de ferimentos durante o funcionamento das máquinas
• Redução do risco de não cumprimento das normas relativas ao ruído
• Redução do risco climático
• Redução do risco de não cumprimento das normas/regulamentares (directivas sobre ruído)

Como iniciar uma transição digital suave com o mais curto período de recuperação das medidas implementadas?

Para iniciar a implementação da pneumática inteligente, são necessárias 3 etapas principais:

O primeiro passoé um sistema ciberfísico representando sensores incorporados e protocolos de comunicação simples que enviam sinais em luzes de aviso LED. Estes tipos de alarmes são geralmente implementados a nível de componentes ou sistemas de eixo único. É importante lembrar que um aviso visual é fundamental na resolução de problemas. Mesmo que o sinal de erro seja enviado através de software para sistemas de gestão de nível superior, a capacidade dos engenheiros de manutenção de ver imediatamente o que está a acontecer, e onde, poupa tempo considerável.

Figura 1: Uma arquitectura de conceito de pneumatica inteligente

O segundo passoenvolve simulação, modelagem e virtualização dos sistemas de ar comprimido e parâmetros físicos. Este nível de diagnóstico inclui também um conjunto de algoritmos que permitem que o software verifique o funcionamento de um sistema.

Não devemos esquecer que a análise do funcionamento de componentes pneumáticos, normalmente pode ser feita com interruptor de fim de curso e sensores de pressão.

A informação sobre a distância percorrida e alterações de velocidade pode, por exemplo, dever-se ao aumento de atrito, fugas, ou alterações das cargas aplicadas.

Uma queda inesperada na velocidade pode causar uma queda na produtividade, enquanto que um aumento abrupto pode causar a quebra de actuadores ou peças de máquinas mecânicas.

Esta informação pode ser utilizada para manutenção preditiva do sistema, por exemplo, para encomendar peças sobressalentes, melhor planeamento do tempo de manutenção para reduzir o tempo de paragem da máquina. Esta informação pode ser lida por qualquer dispositivo remoto, tal como um smartphone, simplesmente lendo o código QR para o sistema em questão.

O segundo passo pode ser implementado ao nível da máquina, bem como para uma instalação inteira, permitindo a monitorização dos sistemas de ar comprimido.

O sistema integrado de alarme e relatórios para o gestor de manutenção fornece informações completas sobre os principais KPI's do sistema e assegura uma manutenção sem stress.

Figura 2: Exemplo de um gémeo digital do sistema pneumático.

A terceira etapada monitorização envolve a recolha de grandes quantidades de dados, e a sua análise e exploração, quer imediatamente no chão de fábrica, quer através de grandes análises de dados e computação em nuvem. Pode ser realizado através do envio de dados à distância para um sistema de gestão centralizado, ou através da nuvem utilizando um gateway, para operadores que possam ver o que está a acontecer a qualquer momento e fornecer apoio à distância.

As comunicações em rede, incluindo tecnologias sem fios e Internet que servem para ligar máquinas, produtos de trabalho, sistemas e pessoas, tanto dentro da fábrica como com fornecedores e distribuidores, abrem um novo horizonte para novos modelos de negócio rumo a um futuro sustentável.