Compósitos 4.0: Aproveitando Assistentes Digitais e Edge Computing para Fábricas Inteligentes de Próxima Geração

Rastreamento de ferramentas no software da Plataine para produção Compósitos 4.0 permite fabricantes otimizar uso de ferramentas, manutenção e despesa de capital. FONTE: Plataine.

Ben-Bassat diz que com esse conhecimento do que as ferramentas têm feito (peças, processo, qualidade), o software da Plataine pode analisar situações individuais. "Digamos que você tenha duas ferramentas: uma precisa de manutenção após 9 ciclos e outra após 10 ciclos. Analisamos como e por que essas ferramentas são diferentes. Pouca manutenção arrisca problemas de qualidade, mas muita manutenção reduz vazão. Além disso, comprar ferramentas é um investimento sério, com algumas ferramentas custando centenas de milhares a milhões de dólares. Então, fabricantes querem evitar comprar novas ferramentas se possível, mas quando necessário, precisam garantir que essas ferramentas serão mais eficientes."

Outro problema é que ferramentas frequentemente se perdem. "Por exemplo, um trabalhador pode ter esquecido uma ferramenta na desmontagem", relata Ben-Bassat. "Mas agora alguém tem que ir encontrar essa ferramenta e colocá-la de volta em produção. Então, você não apenas perde o tempo dessa pessoa, também perde a produtividade de laminação da ferramenta. Com nosso software, o gerente receberá um alerta de que a ferramenta #10 está parada na desmontagem há 3 dias. O gerente pode então responder e resolver isso."

Após ferramentas de laminação, a Plataine expandiu novamente para incluir rastreamento de termopares, brocas, pontas de broca e consumíveis. "Estes são todos aspectos da imagem muito grande e complexa que é a produção de compósitos. Materiais, ferramentas, equipamentos — tudo está conectado. Nossa visão é monitorar o máximo de fatores possível e não apenas identificar os problemas de produção, mas apresentar e implementar soluções."

Assistentes digitais inteligentes

"Vemos o software como um assistente digital que constantemente analisa dados de produção, oferecendo a nossos operadores e gerentes alertas e recomendações inteligentes em tempo real", diz Ian Pearce, Chefe de Produção na Renault Sport Racing (Enstone, Reino Unido). A equipe de Fórmula 1 da Renault usa compósitos extensivamente no chassi e câmbio de seus carros de corrida e, em 2018, escolheu implementar o software da Plataine em seu sistema de produção de compósitos. O software da Plataine gerencia materiais, guiando a equipe de produção sobre quais rolos de pré-impregnado usar (baseado em rastreamento de tempo fora e uso de remanescentes) bem como onde os pré-impregnados necessários estão fisicamente localizados — seja em armazenamento congelado ou no chão de fábrica.

A previsão que Pearson discute acima requer uma compreensão do estado atual de produção e um histórico do que aconteceu antes, explica Ben-Bassat. "Trata-se de coleta de dados via sensores em materiais, máquinas e peças para que saibamos quem está fazendo o que a qualquer momento em que ambiente. Podemos então identificar um padrão e prever um gargalo na máquina #7, por exemplo. Ou podemos dizer que isso não parece certo, pode haver um problema se desenvolvendo na máquina #7."

Ben-Bassat discute a inteligência do sistema: "Quando você compra na Amazon, ela diz o que outros clientes como você compraram. Como faz isso? Os algoritmos da Amazon coletam seu histórico de cliques mais muitos outros parâmetros. Esses dados criam um repositório histórico. Similarmente, usamos um grande conjunto de dados históricos de todos os sensores em materiais, máquinas, ferramentas e peças. Mas estes também nos dizem o que está acontecendo agora. Então usamos IA — essencialmente algoritmos analíticos — para olhar todos esses dados, identificar padrões e prever problemas."

Mas identificar problemas potenciais não é suficiente, diz Ben-Bassat. "Nosso software também fará uma recomendação. Esta é a próxima fronteira: prever backups, supercapacidade e manutenção de ferramentas, para que você possa alocar melhor materiais, tirar uma ferramenta da linha porque está desacelerando a produção ou, alternativamente, estender o ciclo de manutenção de uma ferramenta para maximizar a produção. Existem inúmeras decisões que queremos influenciar e melhorar."

Software Plataine usa dados de materiais, máquinas, ferramentas e peças para identificar padrões na produção de compósitos e prever problemas potenciais. FONTE: Plataine.

"O software aprende o processo típico para uma peça dada", continua Ben-Bassat. "Por exemplo: freezer, ATL, autoclave, usinagem, garantia de qualidade final (QA). Mas então, de repente, alguém foi do passo 5 para o passo 7. Ou, uma peça voltou nos passos, o que implica um problema de qualidade. Então, o software identificou padrões e pode alertar problemas como quando um passo foi perdido." Esses problemas têm implicações nas métricas de produção. Quanto mais cedo puderem ser identificados ou previstos, mais cedo podem ser resolvidos para que a produção continue funcionando sem problemas.

"Muitos dashboards estão disponíveis que exigem alguém monitorando os dados para tomar uma decisão — ou seja, há pouca automação e nenhuma IA", diz Ben-Bassat. "Nosso software é único porque prevê os problemas e depois sugere como corrigi-los. Por exemplo, o software verá que peças na máquina #8 tendem a falhar porque rodou a 60°C não 62°C e rodou nas segundas-feiras quando o operador estava realmente cansado. Existem tantas ocorrências como esta, problemas de qualidade que são na verdade função de muitas variáveis. Nosso software pode identificar esses problemas e apresentar um diagnóstico, prognóstico e tratamento."

Usando dados de todos esses sensores, o software da Plataine está essencialmente construindo uma teia interconectada de fios digitais. "Você tem peças específicas feitas de materiais específicos por funcionários específicos usando certos processos, equipamentos e ferramentas com consumíveis específicos e em certas condições ambientais", diz Ben-Bassat. "Usamos uma variedade de ferramentas de software do Google, Amazon e outros, bem como muitas desenvolvidas internamente, para fornecer uma solução total que analisa todos esses dados em tempo real e identifica padrões, tendências, problemas de QA e gargalos, oportunidades de melhoria, etc. Com machine learning, o sistema então faz recomendações. Isso é chave — não apenas alertar, mas corrigir o gargalo que você não sabia que ia ter e fazer isso o mais cedo possível."

Plataine Edge

O software mais recente da Plataine, Plataine Edge, avança esta capacidade de identificar e resolver gargalos de produção antes que ocorram, usando edge computing para reduzir latência e melhorar desempenho de sistema em nível de produção. Edge computing permite que dados de dispositivos internet das coisas (IoT) sejam processados na borda desses dispositivos, onde os dados estão sendo gerados, em vez de serem enviados por longas rotas para a nuvem e de volta. Não é que o poder de computação em nuvem seja eliminado, é mais que ele está sendo distribuído para a linha de produção. Cortar essa distância entre geração de dados, processamento e feedback no sistema IoT reduz o tempo de espera, ou latência. Minimizar latência é crucial para linhas de produção Compósitos 4.0 operarem em tempo real.

Parcerias com Airbus, Google, etc.

"Nossa rede de parcerias é crítica para nossa estratégia, porque ninguém pode fazer isso sozinho", diz Ben-Bassat. Em 2016, a Plataine anunciou sua parceria com o Composite Technology Center (CTC, Stade, Alemanha), uma subsidiária da Airbus. "Nossas parcerias são diferentes em natureza. Nossa colaboração com CTC está se expandindo pela Airbus", ele nota. Enquanto isso, a parceria da Plataine com o Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Sheffield, Reino Unido) da Universidade de Sheffield visa promover inovação e competitividade em fabricantes do Reino Unido e Europa, não apenas em aeroespacial, mas também em automotivo e outras indústrias.

"Também temos parcerias com uma variedade de líderes da indústria em todos os setores, por exemplo, Steelcase. Ajudamos eles com compósitos e então aprendemos sobre tendências e desenvolvimentos em outras indústrias e podemos capitalizar sobre estes para compósitos. Através de nossas parcerias com empresas de tecnologia de compósitos, como Airborne e TE Wire and Cable para termopares inteligentes, aprendemos mais sobre como obter dados e analisá-los. Quando é o momento certo para retirar um termopar da linha ou substituí-lo?"

Em 2019, a Swinburne University anunciou que faria parceria com a Plataine junto com Fill (Ried im Innkreis, Áustria), Quickstep (Bankstown Airport, Austrália) e Arena2036 (Stuttgart, Alemanha) para construir o primeiro Industry 4.0 Testlab da Austrália para produção de compósitos. O programa é financiado pelo governo australiano com o objetivo de manufatura de compósitos de alta taxa que será flexível e capaz de aprender. "Esta colaboração com Swinburne é importante, mas é um ponto entre muitos no impulso global para produção de alta taxa de compósitos."

Plataine faz parceria com Google Glass para fornecer interface vestível para seu software de assistente digital para gerenciar materiais, ferramentas e processos de compósitos. FONTE: Plataine.

Assistente digital via Google Glass

Embora grande parte da parceria da Plataine com Google seja nos bastidores, há uma parte que está realmente na frente do usuário. "Google Glass é uma interface de usuário usada pelo operador que tem fone de ouvido e microfone, basicamente equivalente a um tablet ou telefone, mas apenas em uma forma diferente", explica Ben-Bassat. "Ele usa as capacidades de processamento de linguagem natural do Google, mas ainda mais avançado — pode entender qualquer idioma e superar ruído ambiente. Quando o operador fala através do microfone do Google Glass em qualquer idioma, o Google pode traduzir a pergunta e formalizá-la para o software da Plataine, que então responde à pergunta." Ele dá um exemplo:

TÉCNICO: "Qual é meu próximo trabalho?"
PLATAINE via GOOGLE GLASS: "O próximo trabalho é #102."
TÉCNICO: "Qual ferramenta eu uso?"
PLATAINE via GOOGLE GLASS: "Joe, use a ferramenta #5, que está na prateleira 14A."

"Nossa parceria com o Google combina nosso conhecimento de fabricação com a ampla expertise do Google para fornecer um assistente digital para gerenciar materiais, ferramentas e processos de compósitos", diz Ben-Bassat. "Nosso software e a plataforma Google Glass permitem que o operador ou técnico faça seu trabalho e melhore a vazão, reduza erros e facilite o avanço na curva de aprendizado."

Implementação de software, cadeia de suprimentos conectada e cibersegurança

Ben-Bassat diz que primeiro e acima de tudo, a Plataine existe para dar uma solução de negócio. "Então, a implementação começa identificando os pontos de dor do cliente: o que você quer resolver e alcançar? A resposta é frequentemente taxa de produção/rendimento ou qualidade/retrabalho. Então visitamos a instalação e fazemos uma análise de processo." Este último é um tipo de due diligence com diferentes níveis de pessoal, da gerência ao chão de fábrica, para dar uma imagem ampla e completa.

"Então identificamos se a Plataine pode ajudar e como, seguido por uma abordagem passo a passo", diz Ben-Bassat. "Aconselhamos começar com uma linha e lançar o software primeiro lá e depois expandir gradualmente. Isso também dá tempo para gerenciar a mudança e obter adesão do usuário. Enquanto isso, obtemos feedback para ver onde mais treinamento é necessário, etc."

E sobre o atual ritmo dos OEMs sobre uma cadeia de suprimentos conectada? "Isso definitivamente cria desafios adicionais tentando implementar Compósitos 4.0", responde Ben-Bassat. "Um OEM dirá que quer conectar todos os seus fornecedores porque isso ajuda a apertar controle e baixar custos, mas como toda a cadeia gerencia segurança de dados? Não há padrão global, a propósito. Por enquanto, o OEM pode dar uma lista de coisas para cumprir e uma vez que você demonstre conformidade, você pode ser aceito. Então, a Plataine gastou muito tempo nisso porque, 'Se não pudermos mostrar conformidade com os requisitos do OEM, não podemos vender nosso software'", nota Ben-Bassat.

"Recorremos a expertise e conhecimento local", ele adiciona. Israel é líder mundial em cibersegurança. "Temos excelentes ferramentas aqui em Israel (ex: software de teste de penetração) que podemos comprar para descobrir quaisquer fraquezas que possamos ter. A Plataine está investindo pesado nisso, pois devemos."

Manufatura Aditiva e Reciclagem?

"Estamos vendo a indústria de manufatura aditiva (A.M.), em geral, transicionar de prototipagem para produção em série", diz Ben-Bassat. Fabricantes devem rastrear o pedigree de materiais de entrada, bem como o número de vezes que pós metálicos e de compósitos e/ou sucata termoplástica são reciclados, por exemplo. "Este ciclismo pode estar ocorrendo em centenas de máquinas e, especialmente para peças aeroespaciais, rastreabilidade deve ser mantida. É muito complexo e um grande desafio", diz ele. "Mas também há um desafio de repetibilidade tanto em processo quanto em peças. Por exemplo, uma peça passou por 5 blends e 10 reciclagens enquanto outra máquina e peça passaram por 6 blends e 9 reciclagens. Essas duas peças são iguais? Então, isso não é apenas dados de material, mas também grandes quantidades de dados de máquinas que devem então ser correlacionados a QA e ambiente de produção. Acreditamos que a Plataine pode ajudar a fazer um trabalho melhor de prever produção e desempenho de peças e pode desempenhar um papel de apoio tanto em AM quanto em reciclagem. Não só temos a infraestrutura de software, mas também a base de conhecimento. Se pudermos ajudar nossos clientes a aumentar sua capacidade de usar AM e reciclagem, especialmente em compósitos, então isso é bom para a flexibilidade, produtividade e sustentabilidade de toda a indústria."

Para onde os Compósitos 4.0 estão indo?

"Este é um período intenso em sentido positivo", diz Ben-Bassat. "Dinâmicas da indústria estão criando necessidade de soluções de produção. Estamos expandindo nossa pegada no chão de fábrica e focando em otimizar a produção de compósitos de cada fabricante." Ele concorda que parece que muitas empresas não sabem o que fazer nem como fazer. "Acho que é difícil para algumas empresas entender o quão transformador a Indústria 4.0 é para vazão, capacidade, etc. O impacto no negócio é tão significativo, realmente afetará quais empresas puxam a frente e quais não conseguirão competir."

"Automação está avançando", ele adiciona. "Isso não vai parar. Vimos que software dificilmente substitui pessoas, mas em vez disso torna a equipe melhor." Em outras palavras, liberta operadores, técnicos e gerência para enfrentar novos problemas e novos desenvolvimentos — antecipar o que clientes precisarão a seguir e buscar soluções que alterarão dramaticamente o cálculo de competitividade e sustentabilidade dos compósitos. "Sim, estamos perseguindo uma filosofia, mas acima de tudo, uma proposta de valor de negócio muito real."