Por que a rastreabilidade é uma base essencial para sistemas de manufatura habilitados para IIoT

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

Os sistemas de rastreabilidade utilizam métodos de identificação como código de barras e identificação por radiofrequência (RFID) para coletar e analisar dados sobre a movimentação de produtos em processo e acabados em toda a fábrica e cadeia de suprimentos. Antes um método relativamente simplista para rastrear produtos e componentes, a rastreabilidade agora evoluiu para uma estratégia poderosa para otimizar a produtividade, qualidade e reputação da marca dentro da operação de fabricação, vinculando produtos a parâmetros de processo e insumos de matéria-prima.

Do rastreamento simples do produto à visibilidade abrangente do processo

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

A rastreabilidade 1.0 trata da identificação automática de produtos para aumentar a precisão e a eficiência. A capacidade de marcar uma peça e rastreá-la usando leitores de código de barras foi inovadora e essa estratégia melhorou a eficiência e a precisão da fabricação durante o processamento de um grande número de itens ou transações discretas.

A rastreabilidade 2.0 trata do gerenciamento de estoque e do atendimento às necessidades da sociedade. Os fabricantes reconheceram usos adicionais para códigos de barras – particularmente a capacidade de rastrear materiais dentro das instalações de fabricação e em toda a cadeia de suprimentos. Essa estratégia permitiu recalls direcionados de produtos, reduziu o custo de melhorias de qualidade e aumentou a confiança do consumidor.

A rastreabilidade 3.0 trata da otimização da fabricação e da segurança da cadeia de suprimentos, concentrando-se em todos os componentes e subcomponentes de matéria-prima necessários para construir um produto, bem como o produto acabado com um número de série codificado. Isso ajuda a garantir a autenticidade do produto e fornece uma base sólida para programas antifalsificação.

A rastreabilidade 4.0 é a união de todos os itens acima, juntamente com os parâmetros da máquina e do 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 fabricação e proteção da marca.

É neste estágio final – e cumulativo – de rastreabilidade que a IIoT se torna totalmente compatível e funcional. Com os tipos de dados que o Traceability 4.0 traz, os fabricantes podem responder facilmente a uma variedade de perguntas relacionadas à produção, como qual máquina trabalhou em qual produto em que momento 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 da máquina e do processo são coletados sistematicamente.

Conduzindo Decisões de Fabricação

As soluções de IIoT, na verdade, constroem uma ponte entre os processos de nível inferior que acontecem no chão de fábrica e os objetivos de negócios abrangentes. O ingrediente-chave dessa visão holística das operações de fabricação de uma empresa são os dados, que são adquiridos, organizados e utilizados por meio de um sistema de rastreabilidade. Ao implementar um sistema de rastreabilidade, as seguintes questões devem ser consideradas para ajudar a definir os requisitos.

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  Como os componentes ou matérias-primas a montante serão confirmados como compatíveis com base nas informações codificadas em um código de barras, etiqueta RFID ou outro identificador?
  
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  Através de qual processo uma determinada peça se move durante a produção?
  
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  Quais ferramentas de produção, parâmetros de processo e scripts de teste devem ser usados ​​ao executar uma etapa de processo específica para um determinado item em um ambiente de fabricação flexível?
  
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  Quais componentes são usados ​​em uma submontagem específica?
  
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  Quais dados devem ser coletados em cada etapa do processo e como esses dados devem ser disponibilizados para aplicativos MES ou Historian de nível superior?
  
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  Que decisões em tempo real podem ser tomadas com base nos dados coletados?
  

Quando os fabricantes implementam um sistema de rastreabilidade que considera os fatores acima, eles poderão dar suporte a processos cada vez mais complexos e delicados. Em última análise, mesmo os componentes mais básicos - como interruptores de porta ou sensores de proximidade - serão compatíveis com rede. Verificação de montagem, garantia de qualidade e controle de lista de materiais (BOM) podem ser otimizados com eficiência com uma estratégia de rastreabilidade 4.0 que emprega tecnologias de fabricação inteligentes, como sensores habilitados para IO-Link.

O IO-Link é uma inovação recente que sustenta muitos dispositivos “inteligentes” para fornecer uma conexão entre o sensor/atuador e um módulo de interface que ajuda a coletar mais informações dos próprios sensores além de uma leitura básica ON/OFF. 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, os componentes inteligentes também ajudam a reduzir o custo de construção da máquina e manutenção geral, mudando de uma solução tradicional de fio direto para uma solução de rede para os componentes individuais de seus equipamentos. Com componentes inteligentes em uma rede, a substituição de dispositivos com falha é literalmente plug-and-play e alguns OEMs relataram uma redução de até 38% nos custos de fiação.

O que vem a seguir para rastreabilidade e IIoT?

A inteligência artificial (IA) está sendo cada vez mais usada para apoiar novos aspectos da fabricação. Empregar esses algoritmos na nuvem para monitorar e dar suporte a processos não é uma coisa nova, mas os fabricantes estão começando a tirar a IA da nuvem e empurrá-la para a máquina para impactar a fabricação em uma máquina específica em tempo real. Como parte de um sistema de rastreabilidade, ele pode identificar tendências quando há muitas variáveis ​​para permitir uma programação explícita.

Dito isso, é importante ter em mente o que a IA faz e o que não faz. É basicamente uma maneira avançada de processar dados e, por esse motivo, requer experiência humana para determinar quais dados usar e como usá-los. Deixar os algoritmos funcionarem como uma “caixa preta” sem uma compreensão sólida dos meandros da linha de produção pode não ser uma receita para o desastre, mas também não é uma receita para o sucesso. Os fabricantes precisam entender que tipo de informação estão coletando para cada processo e por que essa informação é importante.

Essencialmente, é por isso que uma estratégia clara de rastreabilidade deve ser levada em consideração para a adoção de tecnologias IIoT por qualquer fabricante. A rastreabilidade, por definição, é um meio de coletar e organizar os dados do chão de fábrica em tempo real. Se esses dados estão sendo coletados aleatoriamente com o mínimo de compreensão de sua importância, isso não é rastreabilidade eficaz e não é uma base viável para a implementação de soluções de fabricação inteligentes. A fabricação inteligente habilitada para IIoT exige uma solução de rastreabilidade bem organizada.

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

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