Rastreabilidade: A Base Essencial para Sucesso na Manufatura Habilitada por IIoT

Tecnologias da Internet Industrial das Coisas (IIoT) podem levar a um aumento dramático na qualidade e produtividade da produção, mas muitas vezes não são as soluções plug-and-play que muitas empresas no setor de manufatura podem esperar. Para obter o máximo valor de uma solução IIoT, fabricantes precisam entender completamente a natureza de suas operações e investir em um sistema robusto de rastreabilidade em tempo real para coletar dados relevantes de forma proativa e sistemática.

Sistemas de rastreabilidade fazem uso de métodos de identificação como código de barras e identificação por radiofrequência (RFID) para reunir e analisar dados sobre o movimento de obras em processo e produtos acabados pela fábrica e cadeia de suprimentos. Uma vez um método relativamente simples para rastrear produtos e componentes, a rastreabilidade agora evoluiu para uma estratégia poderosa para otimizar produtividade, qualidade e reputação da marca dentro da operação de manufatura ao vincular produtos a parâmetros de processo e entradas de matéria-prima.

Do Simples Rastreamento de Produto à Visibilidade Abrangente do Processo

A transformação da rastreabilidade ao longo do tempo — da leitura básica de código de barras de peças e produtos individuais a sistemas que permitem investigação aprofundada de gargalos e problemas de qualidade — oferece uma variedade de maneiras de visualizar esta prática de manufatura onipresente. A Omron dividiu essas mudanças em quatro fases gerais, culminando com a fase de Rastreabilidade 4.0 que funde soluções de rastreamento de nível inferior com tecnologias avançadas de Indústria 4.0 e IIoT.

Rastreabilidade 1.0 é sobre identificar produtos automaticamente para impulsionar precisão e eficiência. A capacidade de marcar uma peça e então rastreá-la usando leitores de código de barras foi inovadora e esta estratégia melhorou a eficiência e precisão da manufatura durante o processamento de grandes números de itens ou transações discretos.

Rastreabilidade 2.0 é sobre gerenciar inventário e atender às necessidades da sociedade. Fabricantes reconheceram usos adicionais para códigos de barras — particularmente a capacidade de rastrear materiais dentro da instalação de manufatura e ao longo da cadeia de suprimentos. Esta estratégia permitiu recalls de produtos direcionados, reduziu o custo de melhorias de qualidade e aumentou a confiança do consumidor.

Rastreabilidade 3.0 é sobre a otimização de manufatura e segurança da cadeia de suprimentos focando em todos os componentes de matéria-prima e subcomponentes necessários para construir um produto, bem como o produto acabado com número de série codificado. Isso ajuda a garantir autenticidade do produto e fornece uma base forte para programas anti-falsificação.

Rastreabilidade 4.0 é a união de todos os anteriores, junto com parâmetros de máquina e processo para alcançar o mais alto nível de qualidade, produtividade e eficácia geral do equipamento (OEE). Embora alguns fabricantes tenham adotado a Rastreabilidade 4.0, ela representa o futuro para a maioria. Aqueles que adotam a estratégia estão ascendendo à vanguarda da manufatura e proteção de marca.

É este estágio final — e cumulativo — da rastreabilidade onde IIoT se torna totalmente suportado e funcional. Com os tipos de dados que a Rastreabilidade 4.0 traz, fabricantes podem facilmente responder a uma variedade de perguntas relacionadas à produção como qual máquina trabalhou em qual produto a que hora e quem estava operando a máquina naquele momento. Os cenários potenciais de diagnóstico e análise de processo são virtualmente ilimitados e melhorias substanciais surgem em muitas áreas quando os dados relevantes de máquina e processo são coletados sistematicamente.

Impulsionando Decisões de Manufatura

Soluções IIoT, na prática, constroem uma ponte entre os processos de nível inferior acontecendo no chão de fábrica e as metas de negócio abrangentes. O ingrediente-chave nesta visão holística das operações de manufatura de uma empresa é dados, que são adquiridos, organizados e utilizados por meio de um sistema de rastreabilidade. Ao implementar um sistema de rastreabilidade, as seguintes perguntas devem ser consideradas para ajudar a definir requisitos.

• Como componentes upstream ou matérias-primas serão confirmados como conformes com base em informações codificadas em um código de barras, tag RFID ou outro identificador?

• Através de qual processo uma peça particular se move durante a produção?

• Que ferramentas de produção, parâmetros de processo e scripts de teste devem ser usados ao executar uma etapa de processo específica para um item dado em um ambiente de manufatura flexível?

• Quais componentes são usados em uma submontagem específica?

• Que dados devem ser coletados em cada etapa do processo e como esses dados devem ser disponibilizados para aplicações MES ou Historian de nível superior?

• Que decisões em tempo real podem ser tomadas com base nos dados coletados?

Quando fabricantes implementam um sistema de rastreabilidade que considera os fatores acima, eles serão capazes de suportar processos cada vez mais complexos e delicados. Em última análise, até os componentes mais básicos — como interruptores de porta ou sensores de proximidade — serão capazes de rede. Verificação de montagem, garantia de qualidade e controle de lista de materiais (BOM) podem todos ser efetivamente otimizados com uma estratégia de Rastreabilidade 4.0 que emprega tecnologias de manufatura inteligente como sensores habilitados para IO-Link.

IO-Link é uma inovação recente que fundamenta muitos dispositivos "inteligentes" para fornecer uma conexão entre o sensor/atuador e um módulo de interface que ajuda a obter mais informações dos próprios sensores além de uma leitura básica LIGADO/DESLIGADO. Valores de processo, parâmetros e mensagens de diagnóstico agora podem ser trocados, ampliando o conjunto de informações disponíveis e permitindo uma ampla gama de opções de processo.

Além de fornecer mais dados para trabalhar, componentes inteligentes também ajudam a cortar o custo de construção de máquinas e manutenção geral mudando de uma solução de fiação direta tradicional para uma solução de rede para componentes individuais de seus equipamentos. Com componentes inteligentes em uma rede, substituição de dispositivos com falha é literalmente plug-and-play e alguns OEMs relataram até 38% de redução em custos de fiação.

O Que Vem a Seguir para Rastreabilidade e IIoT?

Inteligência artificial (IA) está sendo cada vez mais usada para suportar novos aspectos da manufatura. Empregar esses algoritmos na nuvem para monitorar e suportar processos não é novidade, mas fabricantes estão começando a tirar IA da nuvem e empurrá-la para a máquina para impactar a manufatura em uma máquina específica em tempo real. Como parte de um sistema de rastreabilidade, pode identificar tendências quando há muitas variáveis para permitir programação explícita.

Dito isso, é importante ter em mente o que IA faz e o que não faz. É basicamente uma forma avançada de processar dados e por essa razão, requer expertise humana para determinar quais dados usar e como usá-los. Deixar algoritmos funcionarem como uma "caixa preta" sem um sólido entendimento das complexidades da linha de produção pode não ser uma receita para desastre, mas também não é uma receita para sucesso. Fabricantes precisam entender que tipo de informação estão coletando para cada processo e por que essa informação importa.

Essencialmente, é por isso que uma estratégia clara de rastreabilidade deve ser levada em conta para a adoção de tecnologias IIoT por qualquer fabricante. Rastreabilidade, por definição, é um meio de coletar e organizar dados do chão de fábrica em tempo real. Se esses dados estão sendo coletados aleatoriamente com entendimento mínimo de sua importância, isso não é rastreabilidade eficaz e não é uma base viável para implementar soluções de manufatura inteligente. Manufatura inteligente habilitada por IIoT demanda uma solução de rastreabilidade bem organizada.

Quanto mais insight fabricantes têm em seus processos, mais próximos estarão da meta final de soluções IIoT plug-and-play baseadas em necessidades específicas e direcionadas. Estes são os tipos de lacunas que IA preenche mais efetivamente. Embora construir um sistema robusto de Rastreabilidade 4.0 em tempo real que realmente reflita a arquitetura da linha de produção possa ser uma tarefa assustadora, não é ingrata. O imenso valor de tal empreendimento será visto na facilidade com que dados podem ser manipulados para oferecer insights.

Este artigo foi escrito por Felix Klebe, Gerente de Marketing – Sensor e Sensoriamento Avançado, Omron Automation Americas, Hoffman Estates, IL. Para mais informações, visite aqui .