Conectando a Fábrica: Como o IIoT Transforma a Gestão de Dados no Chão de Fábrica

À medida que o IIoT passa da teoria à realidade, a gestão de dados no chão de fábrica cresce em importância

Houve um tempo, não muito longo atrás, em que a Internet Industrial das Coisas, ou IIoT, soava teórica. A noção de gerenciar máquinas de fábrica via smartphones, tablets e outros dispositivos recebeu muita atenção. A questão era quão rápido isso pegaria. Com avanços em tecnologia e demandas de negócios, a resposta foi: muito rapidamente.

"Estou envolvido com manufatura há mais de 40 anos", disse Gregg Bigleman, gerente de soluções de gestão de ferramentas TMS na Zoller Inc. (Ann Arbor, MI), que fabrica pré-ajustadores e máquinas de medição. "Quando comecei, gerentes de planta eram profissionais experientes. O gerente de planta era um deus da manufatura que tudo via, tudo sabia."

Clientes em indústrias como automotiva, aeroespacial e energia estão "exigindo reduções de custo ano a ano", disse ele. "Você precisa saber a informação [do chão de fábrica], precisa saber que ela é precisa. Não pode ser feito como era no passado, com o gerente de planta andando por aí com tudo na cabeça."

Até pequenos fabricantes estão "querendo fazer parte disso", disse Mike Rogers, diretor de automação na Predator Software Inc. (Beaverton, OR).

"Tudo que ouvem é Indústria 4.0, IIoT e tudo vai estar conectado", disse Rogers.

"Os benefícios da Indústria 4.0 — máximas eficiências, maior qualidade, maior lucratividade — tudo leva a fazer as coisas mais rápido, melhor e mais barato", disse Pete Tecos, vice-presidente executivo da 5ME LLC (Warren, MI). "Agora que padrões foram desenvolvidos e adotados, tecnologias evoluíram e benefícios tangíveis foram atingidos."

Aeroespacial é um exemplo de indústria abraçando a fábrica conectada, disse Mohamed Abuali, CEO Américas para Forcam Inc. (Cincinnati).

"São necessárias 2,3 milhões de peças para fazer um Boeing 787, com 5.500 fábricas na cadeia de suprimentos e um lead time de 10 anos por avião", disse ele. "Isso significa pressão significativa na cadeia de suprimentos com enormes backlogs. Tecnologia e digitalização é uma estratégia crucial para alcançar melhorias significativas de desempenho."

Empresas envolvidas em gestão de dados no chão de fábrica dizem que clientes estão fazendo sua lição de casa sobre a tecnologia.

"As linhas se tornaram consideravelmente borradas entre Indústria 4.0, IIoT e Manufatura Orientada a Dados de forma que eles são realmente um conceito agora aos olhos do cliente", disse David McPhail, presidente e CEO da Memex Inc. (Burlington, ON). Fabricantes, disse ele, "compilam um compêndio de boas informações, o que leva a um prospecto mais educado". A Memex, disse ele, "pode focar no valor criado pela adoção de tecnologias de suporte."

Melhorias em tecnologia aceleraram a adoção de tal tecnologia.

"Velocidades de processamento de computadores aumentaram e hardware capaz de analisar quantidades massivas de dados estão acessíveis a todos", disse Jody Romanowski, CEO e sócia na Cimco Americas (Streamwood, IL). "Além disso, acho que as pessoas veem grandes quantidades de dados processadas em muitos aspectos de suas vidas. É razoável estender isso para seus processos de manufatura.

"Se você pode coletar dados e obter métricas sobre sua atividade simplesmente usando um dispositivo, parece razoável que você deva ser capaz de ter dados sobre exatamente o que sua máquina-ferramenta estava fazendo o dia todo também."

Ainda, cabe às empresas de gestão de dados de fábrica convencer clientes. O termo Indústria 4.0 "nos dá uma maneira instantânea de categorizar o que fazemos", disse Jim Finnerty, gerente de produto na Wintriss Controls (Acton, MA). "Nesse aspecto, as apresentações são mais fáceis. Mas não pareceu nos ajudar a fechar mais vendas."

O que segue é um olhar sobre como empresas estão se adaptando às mudanças.

'Uma Única Partitura'

A Zoller se posiciona como "uma solução de parceiro único" para clientes navegarem por todos os dados disponíveis.

Gerentes "ficaram trancados em seus escritórios tentando cavar através desta enxurrada de informação não classificada, não filtrada, numa tentativa de descobrir o que era relevante nesta massa de dados não relevantes", disse Bigleman. "Verdadeira gestão digital de ferramentas requer uma fonte única para trabalhar eficientemente; um banco de dados, que toda a operação utiliza. Uma orquestra de manufatura tocando de uma única partitura.

"Para o que estamos evoluindo agora é quem pode colocar essa informação em um formato tal que fabricantes possam tomar decisões informadas baseadas em dados em tempo real", disse ele.

A Zoller tradicionalmente era conhecida como fabricante de equipamentos de pré-ajuste e dispositivos de medição. Agora está se posicionando como uma empresa de "soluções", seu equipamento capaz de ajudar clientes a desenvolver planos para que não precisem de tanto estoque para máquinas-ferramenta enquanto minimizam tempo de inatividade.

"Tudo no sistema de manufatura pode ser controlado através do banco de dados da Zoller", disse Bigleman.

A empresa oferece uma linha de máquinas de pré-ajuste, equipamentos de inspeção para ferramentas de corte, software, soluções de vending e ferramentas de transferência de dados.

A Zoller não cortou empregos durante a recessão de 2007 e 2008, disse o executivo. Em vez disso, a empresa estava planejando a transição para "soluções".

A matriz da Zoller na Alemanha é liderada por Eberhard Zoller, membro da segunda geração da família fundadora. A Zoller Inc. é supervisionada por Alexander Zoller, membro da terceira geração. "Sua visão é estar à frente dos clientes", disse Bigleman. "Ele está sempre focado em uma abordagem baseada em soluções."

A Zoller Inc. está contratando programadores de computador e outros funcionários. Está construindo uma sede maior, também em Ann Arbor.

Gestão em plantas "pode ter informações verdadeiramente relevantes em um formato compreensível na ponta dos dedos, enquanto andam pela operação", disse Bigleman.

'Estrutura da Empresa'

O portfólio da Predator inclui seu software Tracker que monitora "todas as ferramentas", incluindo gabaritos e fixadores, no chão de fábrica, disse Rogers. Outros produtos incluem Predator MDC para coleta automática de dados, Predator RCM para manufatura de célula robótica e Predator Virtual CNC para simulação 3D de máquina, segundo o site da empresa.

A Predator cobra dos clientes uma taxa de manutenção anual. "Se você está em dia conosco nas taxas de manutenção, terá acesso" a atualizações de software, disse ele. Clientes "herdarão todos os novos recursos que criarmos... Eles sabem que terão o melhor e mais recente."

A Predator adapta suas ofertas de software a fabricantes grandes e pequenos. "Tudo depende da estrutura da empresa", disse Rogers. "Se você tem 100 ou 200 pessoas operando essas máquinas manualmente, vamos criar mais caos tentando enfiar tudo que a Predator faz goela abaixo. Vamos aprender o que funciona para seu chão de fábrica."

A empresa de software busca entrada de operadores de máquina em seus clientes. "Precisamos saber se é hora de substituir a máquina. A maioria das pessoas quer trabalhar e ser lucrativa para a empresa."

Segundo Rogers, a Predator também busca informações mais detalhadas sobre estações de trabalho. "Ajuda a identificar gargalos ocultos", disse ele.

Interesse Aeroespacial

Na Forcam, muitos de seus clientes "estão pressionando para estabelecer suas iniciativas digitais internas para reposicionar suas fábricas para crescimento", disse Abuali.

A Forcam introduziu seu Kit Inicial de Fábrica Inteligente em 2016. A ideia é "provar que manufatura inteligente não precisa ser cara, um processo de longo prazo sem acesso a dados e pouco retorno", disse ele. "Provamos que dentro do período de teste de três meses as empresas podem alcançar pelo menos 10% em melhorias de produtividade em suas três máquinas selecionadas."

A empresa planeja oferecer uma atualização do pacote este ano.

A empresa também introduziu a Forcam Academy no ano passado para fornecer aos clientes informação e treinamento para maximizar benefícios do software Forcam Force. Clientes, após treinamento da Forcam Academy, conseguiram fazer atualizações de software por conta própria, segundo a empresa.

Aeroespacial tem sido uma área crescente para a Forcam. Um cliente, GKN Aerospace "pôde reduzir tempo de ciclo de peça em mais de 20% em menos de seis meses", disse Abuali.

A Forcam também mira clientes grandes e pequenos.

"A Forcam acredita que a Fábrica Inteligente é sobre conectar vários pontos", disse Abuali. "Se a equação for balanceada corretamente, levará a adoção significativa por oficinas grandes e pequenas."

Abuali disse que um cliente Forcam, Richards Industries, tem 150 funcionários e 30 máquinas. "Richards Industries coletava dados manualmente no chão de fábrica até selecionar a Forcam" para gestão de dados de chão de fábrica. "Melhoraram produtividade em mais de 40% em seis meses" com retorno de 250% sobre seu investimento.

Tecnologia 'Escalável'

A 5ME também está entre as empresas adaptando seus produtos a tamanho e condições do cliente.

"É por isso que gostamos de aprender o máximo possível sobre as operações de um cliente", disse Tecos da 5ME. "Quanto mais sabemos, mais podemos ajudar a discar informações benéficas e fornecer o valor real que pode transformar um negócio... Recebemos mais feedback e pedidos por recursos adicionais e funcionalidade aprimorada."

"Esta tecnologia é escalável", disse Tecos. "Oficinas podem começar com monitoramento de uma única máquina — talvez uma força de trabalho que gera muita receita — e então expandir conforme faz sentido... O custo de implementar soluções Indústria 4.0 não deve ser um obstáculo para pequenas oficinas."

A 5ME introduziu o Freedom 4.0, destinado a complementar sistemas Indústria 4.0. O aplicativo pode ser acessado de qualquer dispositivo com navegador. Também suporta o padrão MTConnect da Associação para Tecnologia de Manufatura.

Muitos clientes da 5ME fornecem à empresa acesso às suas instalações Freedom 4.0. A 5ME implanta atualizações ou upgrades remotamente em horários mutuamente acordados.

Além disso, "Estamos engajados em projetos que envolvem saúde da máquina, saúde do processo, manutenção preditiva e interface com uma variedade de sistemas de negócios dentro do ambiente de manufatura", disse Tecos.

Adotantes Iniciais

Na Memex, "Não estamos mais liderando com o 'como fazer', mas sim os benefícios e resultados de negócios referentes à adoção destes conceitos e tecnologias", disse McPhail. "Chamamos esta abordagem de 'por que devo fazer isso', que estabelece o valor de negócio logo de cara."

Os clientes-alvo da empresa "ainda estão na fase de adotantes iniciais, mas aqueles que entendem estão rapidamente solicitando novas maneiras inovadoras de consumir e exibir os dados coletados", disse ele.

Como resultado, isso "nos exige inovar continuamente para atender à demanda", disse McPhail. "Inovação constante leva a diferenciação, e diferenciação é o que buscamos."

Um dos produtos da Memex é o Merlin Tempus, que a empresa diz fornecer métricas e capacidades analíticas para reduzir tempo de inatividade e aumentar produção. O Tempus recebeu o prêmio Frost & Sullivan 2016 de liderança global em monitoramento de máquinas.

"Tempus é nossa nova plataforma IIoT do futuro e é a culminação de três anos de esforço e vários milhões de dólares de investimento", disse McPhail.

'Agora Mainstream'

"Tanto oficinas grandes quanto pequenas estão adotando esta tecnologia rapidamente e acho que há pressão em todas as oficinas para implementar este tipo de tecnologia", disse Romanowski da Cimco. "Acho que estes tipos de sistemas agora são mainstream."

Segundo Romanowski, "Vemos mais máquinas com MTConnect ou outro padrão para coleta de dados embora estes protocolos tenham estado disponíveis por muitos anos. Clientes agora sabem que devem garantir que suas máquinas sejam enviadas com os protocolos de coleta de dados instalados."

A empresa lançou o Cimco V8 no ano passado.

"Destaques deste lançamento MDC-MAX V8 incluem otimização de banco de dados, atualização de interface e processamento de dados mais eficiente", disse Romanowski. "A maioria dos clientes continuará a adicionar funcionalidade a seus sistemas MDC e frequentemente requer nossa assistência para adicionar maneiras adicionais de analisar a informação coletada por nosso sistema."

Implementação

"Nos especializamos em software de rastreamento de tempo de inatividade e eficiência", disse Finnerty da Wintriss. "A coisa curiosa sobre este tipo de software é que se fizermos nosso trabalho bem, nos tornamos obsoletos.

"Uma vez que o tempo de inatividade é reduzido ao mínimo, e a eficiência é elevada ao máximo, a mera tarefa de usar e manter o sistema de rastreamento de tempo de inatividade torna-se uma fonte mensurável de ineficiência."

Finnerty também disse que oficinas menores podem ser mais rápidas na adoção de sistemas Indústria 4.0.

"Uma vez que uma pequena oficina determina que é benéfico, a implementação é mais rápida", disse ele. "Fazer uma grande empresa investir em algo novo é como executar uma curva em U com um navio de guerra."