A história por trás da fábrica inteligente dos EUA da Schneider Electric

O que, exatamente, é uma fábrica inteligente? Definições rudimentares tendem a enfatizar o uso de tecnologia digital e conectividade por uma fábrica inteligente. Descrições mais sofisticadas pintam uma imagem mais clara, como a da Deloitte, que descreve uma fábrica inteligente como "um sistema flexível" que pode "se auto-otimizar", "se auto-adaptar" e "aprender com as novas condições em tempo real ou quase real, e executar autonomamente todos os processos de produção. ” Ou seja, uma fábrica inteligente aproveita um ciclo de feedback para auto-otimizar suas operações em ampla escala.

A Schneider Electric anunciou recentemente que a empresa estreou a "primeira fábrica inteligente dos EUA". isso levou à eliminação de 90% da papelada e reduziu o tempo médio de reparo em 20%.

Com sede em Lexington, Kentucky, a instalação está em operação desde 1958, quando foi inaugurada pela empresa Square D. A Schneider Electric adquiriu a Square D em 1991. Desde então, a Schneider vem continuamente atualizando as instalações, lançando as bases para a marca da fábrica inteligente este ano. A instalação fabrica centros de carga e interruptores de segurança. O processo de fabricação envolve prensagem, rebitagem, soldagem, pintura, montagem e testes de qualidade.

Luke Durcan, diretor EcoStruxure da Schneider Electric, é rápido em apontar o desafio de apontar para qualquer momento específico quando a instalação de Lexington ganhou seu status de smart. A perspectiva de construir uma fábrica inteligente “é sempre uma progressão ao longo do tempo”, disse ele. “Não é um tipo de negócio feito em uma única ocasião.”

Na verdade, as raízes da fábrica inteligente remontam a décadas, anteriores ao uso generalizado do termo. O processo de integrar várias tecnologias e colocá-las sob um único guarda-chuva surgiu como uma prioridade mais recentemente. “Você o coloca sob a bandeira [da fábrica inteligente] e, de repente, as pessoas ficam um pouco mais interessadas”, disse Durcan. “E se parece atraente, é mais fácil conseguir o investimento interno para fazer funcionar.”

Iniciativas relevantes na história da fábrica inteligente de Lexington incluem um investimento em software de investimento de planejamento de requisitos de materiais (MRP) após a aquisição da fábrica Square D pela Schneider em 1991. Isso mais tarde deu origem a uma implementação de planejamento de recursos empresariais (ERP).

Os esforços iniciais para estender a automação em toda a fábrica aumentaram a produtividade de tornos, prensas e centros de usinagem. Este investimento na automação de máquinas isoladas, que a PwC denomina uma iniciativa “Indústria 3.0”, pode fornecer um trampolim para iniciativas da Indústria 4.0, que geralmente se concentram em ganhos de produtividade em toda a fábrica com base na digitalização e integração de dados.

Na década de 1990, os gerentes da fábrica de Lexington “pegaram o 'bug' do lean”, assim como seus colegas que trabalhavam para empresas em todo o mundo.

A filosofia enxuta, com ênfase na redução do desperdício e na otimização dos fluxos de trabalho e processos dos funcionários, continua a ser uma prioridade. “Esta não é uma peça de tecnologia. Trata-se de pessoas e processos. Trata-se de investir em capacidade e fluxo enxuto, bem como em gerenciamento kanban por meio da instalação ”, disse Durcan.

Em termos de foco enxuto, a instalação de Lexington é uma espécie de microcosmo para a adoção da filosofia de manufatura enxuta da Schneider Electric em geral.

Um exemplo de redução de desperdício inspirada no lean é a implantação da ferramenta EcoStruxure Resource Advisor e Power Monitoring Expert da Schneider para permitir uma redução de 3,5% no uso anual de energia, bem como uma redução de $ 6,6 milhões na economia regional desde 2012.

Há cerca de uma década, os gerentes da instalação de Lexington investiram em um sistema de transporte sem energia dentro da instalação. O sistema power-and-free possui um trilho superior e inferior. A pista aérea é conhecida como pista de “força”, enquanto a inferior é chamada de pista “livre”. O comprimento de toda a pista é de mais de uma milha.

Este investimento para automatizar o manuseio de materiais nas instalações é anterior ao aumento da popularidade de chavões como Indústria 4.0 ou IoT. O mesmo vale para um investimento em sistema de execução de manufatura (MES) nos anos 2000, que ajudou a impulsionar o progresso em termos de integração de dados com base no fluxo de materiais.

“À medida que avançamos para hoje, temos algumas iniciativas importantes para reunir todas as diferentes partes de dados”, disse Durcan. Isso significa sintetizar dados do MES, ERP e outros sistemas discretos da planta. Por exemplo, a instalação usa o software Maximo da IBM para gerenciamento de manutenção e assuntos relacionados ao processo. “O Maximo detém grande parte do nosso processo de documentação de reparo de manutenção. A SAP possui aquele modelo de ativos que temos em toda a instalação ”, disse Durcan. A planta usa a plataforma de integração de dados Wonderware para ajudar a visualizar todos os tipos de dados relacionados às instalações. “Temos esses inúmeros investimentos e decisões que tomamos ao longo do tempo”, disse Durcan. “Mas estamos usando um OT centralizado, uma camada de integração de dados de tecnologia operacional para reunir tudo.”

Quando questionado sobre como o Wondware se relaciona com a plataforma Ecostruxure da Schneider, Durcan explica que a empresa Aveva, sediada no Reino Unido, que gerencia o software, é uma subsidiária de propriedade majoritária da Schneider. “Quando falo sobre EcoStruxure, falo sobre a Wonderware ser parte da solução EcoStruxure”, disse Durcan. “É uma pessoa jurídica separada da Schneider, mas, no que diz respeito aos nossos clientes, faz parte da Ecosruxure.”

A implantação do software Aveva Insight Data e a integração de dados levaram a uma redução no tempo de inatividade de processos críticos em 5%, de acordo com um comunicado à imprensa.

A instalação de Lexington usa um modelo de ativos com relações hierárquicas de vários objetos para fornecer uma medida da eficácia geral do equipamento em toda a instalação. “Quando você implementa a solução hierárquica dentro do SAP, pode usá-la como uma estrutura de modelo de ativo que pode então extrair ou projetar em outros sistemas”, disse Durcan. “SAP é o modelo de ativo fundamental. Se eu quiser saber qual é o modelo do Maximo, posso retirá-lo do SAP. Se eu quiser saber o que é Wonderware, vou retirá-lo do SAP. Então, novamente, o conceito de fonte única de verdade é a criação de um modelo de ativos consistente em toda a empresa. ”

A instalação de Lexington também ajudou a tornar Durcan um fã da tecnologia de realidade aumentada, que ele admite ter visto com ceticismo vários anos atrás. “Quatro ou cinco anos atrás, quando me deparei com a RA pela primeira vez, pensei:‘ Sim, é meio chique, é atraente. Mas não vai realmente fazer nada. ’”

Um produto Schneider conhecido como Augmented Operator Advisor em uso nas instalações de Lexington ajudou a conquistá-lo. “Implementamos em Lexington há dois anos e é muito legal”, disse ele. “Eu sou um convertido.”

Um trabalhador usando o sistema pode caminhar até uma das 16 máquinas na instalação que atualmente tem capacidade de realidade aumentada e ver dados operacionais ao vivo. Tudo o que o trabalhador precisa fazer é ler um código QR com um smartphone ou tablet primeiro. “Você obtém uma transmissão ao vivo dos PLCs para o smartphone ou tablet”, disse Durcan. “Você sabe qual é o status, se está em execução, se há alguma falha, alarme ou problema de segurança. De uma perspectiva elétrica, você pode ver se há algum problema elétrico nisso. Você consegue olhar dentro do painel. ” Ao todo, a tecnologia AR reduziu o tempo para consertar uma máquina quebrada em cerca de 20%.

A tecnologia AR não só aumenta a produtividade de máquinas individuais, mas também em toda a instalação. “Essas ferramentas de fluxo de trabalho no ambiente de realidade aumentada nos permitem acumular informações sobre o desempenho da máquina do cara ou menina da manutenção para dizer:‘ Ok, vimos este dado. Achamos que foi isso o que aconteceu. '”Ou seja, esse trabalhador pode escolher em uma caixa suspensa e relatar quando um rolamento está falhando, há um problema de lubrificação ou vedação ou quando um motor queima. Compare isso com pedir ao trabalhador retrospectivamente para relatar os problemas da máquina. “Considerando que, se você estiver fazendo [este relatório] em tempo real com uma ferramenta legal, que meio que cutuca esses caras e garotas, isso o torna muito mais poderoso”, disse Durcan. O processo baseado em AR ajuda a treinar modelos analíticos e, em última análise, as máquinas funcionam melhor com o tempo.

“Esta é a ingestão de contexto em escala industrial”, disse Durcan. Quando você faz isso, é realmente aí que mudamos para fábricas inteligentes. É assim que você realmente chega a um ponto em que estamos treinando algoritmos para serem realmente inteligentes. ”