IMTS 2018:fato ou ficção? A promessa da Indústria 4.0

Quando você retira o hype da Indústria 4.0 e se concentra no equilíbrio entre produção e qualidade, os resultados de sua promessa potencial podem ser alcançados. Conversamos com um veterano de fabricação de precisão e tecnologia de metrologia baseada em sensores da Renishaw para entender como a Indústria 4.0 pode realmente impactar o processo e a fabricação de peças.

A Indústria 4.0 será amplamente promovida e discutida na Feira Internacional de Manufatura 2018. Se há uma coisa a entender sobre fabricação inteligente e Indústria 4.0, é que muitas organizações simplificam demais a rapidez com que pensam que podem integrar algo significativo.

Dan Skulan tem trabalhado em usinagem de precisão e no comércio de medição de metrologia por mais de 30 anos - e conhece o caminho das métricas de produtividade e qualidade para fabricantes. Como gerente geral de metrologia industrial da Renishaw, Skulan tem um profundo conhecimento de como as empresas descobrem se estão preparadas para lidar com a promessa da Indústria 4.0. Skulan está apresentando especificamente sobre a Indústria 4.0 nas sessões da conferência IMTS 2018.

A definição desse termo da moda deve se concentrar mais em quais são os objetivos específicos de um fabricante do que em qualquer outra coisa. A promessa da Indústria 4.0 depende mais da compreensão clara dos objetivos da empresa e do uso de técnicas e ferramentas adequadas do que da incorporação de qualquer novo sistema de gerenciamento de dados, de acordo com Skulan.

“Você pode coletar uma quantidade enorme de dados, mas os dados só são valiosos se forem precisos e acionáveis”, diz Skulan. “Existem resultados muito válidos que a Indústria 4.0 pode trazer, mas é muito importante que ela seja implementada de forma sistemática, começando com dados precisos e acionáveis ​​provenientes de seus processos.”

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Então, o que os fabricantes devem fazer? Para começar, eles precisam praticar a devida diligência – e certificar-se de que faz sentido. Todos querem melhorar. A automação é importante, mas pode ser muito cara se for executada sem controle de processo interno para garantir que a qualidade seja mantida em um rendimento mais alto.

“E se o processo que relata estar em execução na verdade criou um monte de sucata ou nenhuma peça?” explica Skulan. “Bons sistemas baseados em processos que verificam se a peça e o ferramental estão configurados corretamente e os programas de corte que estão sendo executados com precisão inerente são o que é necessário. As medições durante o processo devem verificar se os cortes corretos na peça correta foram feitos. É assim que você ajuda a separar as boas implementações da Indústria 4.0 das fracas que simplesmente tentam incorporar níveis mais altos de monitoramento de dados sem garantir que o processo subjacente esteja sob controle.”

Para esse fim, Skulan enfatiza o papel muito importante da simulação - mas somente se combinado com precisão baseada em sensor que verifica o processo de usinagem em estágios-chave diretamente em uma máquina.

“Nosso objetivo não é apenas verificar se a produção está ocorrendo, mas é verificar se todas as etapas da produção estão atendendo aos padrões de qualidade com o mínimo de perda de tempo de processamento”, diz Skulan. Aqui, os sensores e a automação desempenham um papel crucial, mas somente se os dados forem verificavelmente precisos. É a combinação certa de tecnologia de sensor inteligente trabalhando em conjunto com software que está prontamente disponível para que os operadores vejam claramente em um painel que a produtividade aprimorada é alcançada.

O perigo da fabricação inteligente: prometendo demais os resultados da indústria 4.0

Mas nem todos têm a mesma imagem da Indústria 4.0. Algumas empresas pensam que é o santo graal da fabricação e acreditam que, uma vez que o adotem, revolucionará sua produtividade e reduzirá os custos quase que imediatamente. Skulan diz que isso pode fazer uma enorme diferença, mas não é necessariamente a promessa de resultados rapidamente realizada que a gerência sênior de fabricação espera que seja.

“Uma vez que os gerentes seniores compram a implementação de uma estratégia 4.0, há uma expectativa de que um aumento instantâneo na produtividade e qualidade ocorrerá simplesmente monitorando o desempenho do operador de chão de fábrica”, diz Skulan. “Esta é uma mentalidade potencialmente perigosa que algumas empresas estão adotando. Há um trabalho real que precisa ser feito no chão de fábrica para preparar os processos para que os benefícios sejam realizados. A Indústria 4.0 não é uma varinha mágica.”

Mas Skulan é rápido em apontar que esse processo – quando bem feito – tem mérito legítimo na fabricação. Para ajudar a ilustrar sua importância e sua promessa, Skulan fala sobre um de seus grandes clientes que é um grande fabricante aeroespacial com mais de 250 engenheiros dedicados exclusivamente aos processos e práticas da Indústria 4.0. O esforço para melhorar a produtividade e inovar na indústria aeroespacial é um elemento importante do seu sucesso.

Veja o sucesso da indústria aeroespacial em ação em nosso infográfico:“Ao infinito e além:oportunidades aeroespaciais na fabricação decolam.”

Indústria 4.0 e o valor do controle de processos

As medições de rendimento por si só são válidas, mas podem ter suas próprias limitações inerentes.

Muitos fabricantes concentram muita atenção no tempo de ciclo em sua usinagem – o que pode ajudar na produtividade – mas pode ser enganoso. “As operações de usinagem podem mostrar altos níveis de atividade, mas pode ser que as máquinas não estejam realmente produzindo peças boas ou nenhuma peça”, diz Skulan.

Uma aplicação eficaz da Indústria 4.0 é aquela que equilibra o rendimento e a qualidade usando o tipo de tecnologia que permite a validação no processo. E tudo isso deve relatar informações contínuas aos operadores e gerentes de fábrica.

“Em vez da inspeção final da peça, os fabricantes devem capturar informações precisas em cada estágio do processo de usinagem à medida que esses processos estão ocorrendo, para que possam afetar a mudança antes que ocorra qualquer não conformidade, garantindo uma saída de qualidade no processo”, sugere Skulan. Este é, em sua opinião, um requisito para cumprir a promessa da Indústria 4.0:“Agora temos a capacidade de validar a qualidade e ajustá-la em tempo real com base na precisão dos dados. A qualidade que vem do controle de processo automático na máquina, usando sensores e software juntos, ajuda a garantir que as informações examinadas em nível de gerenciamento sejam precisas e acionáveis”.

“Se você observar os dados após a produção das peças, que é o que a maioria das empresas faz agora, é uma informação válida, mas não ajuda a mudar o processo”, diz Skulan. “O que você realmente quer é medir características discretas que são críticas para o processo de fabricação em cada ponto ao longo da construção e corte de um componente e obter esses dados usando sensores e técnicas que confirmam sua validade.”

O desafio é determinar quais são as características críticas de um componente a ser medido para controle de processo? Em muitos casos, pode haver mais de 30 recursos cortados em um único processo, mas provavelmente há apenas algumas dimensões-chave que são críticas para garantir a qualidade upstream, por isso requer uma compreensão profunda do que pode ser ajustado e monitorado em tempo real. Tempo

Indústria 4.0:o valor das ferramentas adaptáveis ​​e o processo de ciclo fechado

Se o objetivo é aproveitar e se adaptar no processo de usinagem, é essencial entender o papel das ferramentas mais novas, mais avançadas e adaptáveis. No mundo da Indústria 4.0, isso também significa entender como o sensor e as ferramentas de apalpação automatizadas podem ajudar a relatar e validar uma série de dados de medição e usinagem dinâmica. Esses dados incluem áreas como compensação dinâmica de trabalho, controle do ponto central da ferramenta e estabelecimento da profundidade e largura efetivas de cortes medindo dinamicamente a trajetória efetiva de voo do cortador.

“A evolução que aconteceu com as máquinas de 5 eixos e a capacidade de mover peças e ferramentas ao mesmo tempo, juntamente com a medição em processo, podem funcionar incrivelmente bem para fornecer um ambiente de circuito fechado”, diz Skulan.

“Na modelagem, você não quer apenas simular o que está no desenho, você quer simular o que realmente acontece na máquina neste ambiente de ‘gêmeo digital’”, acrescenta Skulan. “Você também precisa mudar suas ferramentas e metodologia de processo para dar suporte ao controle de processo de circuito fechado.”

Como você faz isso? Skulan traz um exemplo de uso de interpolação circular. Como exemplo, em vez de usar uma ferramenta de mandrilamento de ponto único fixo que deve ser configurada manualmente off-line, o método da Indústria 4.0 optaria por acionar uma fresa através de um padrão circular que permite o emprego de técnicas de corte baseadas em medidores.

“Pode-se fazer um corte automatizado, removendo apenas metade do estoque, e então medir a característica resultante usando uma sonda em processo , naquele momento, naquela temperatura específica em tempo real e ambiente de usinagem exato - e então atualizar os caminhos da ferramenta automaticamente no ciclo ,” diz Skulan “Isso é controle de malha fechada. Dessa forma, o processo é totalmente automatizado e ágil.”

Para saber mais sobre a promessa da Indústria 4.0, Skulan apresentará “Maximizing Manufacturing Productivity in the Information Age” na quinta-feira, 13 de setembro, nas sessões da conferência IMTS 2018. O registro é necessário.

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