Desvendando o Fio Digital: Blueprint da Siemens PLM para Manufatura Inteligente

A Siemens PLM tem uma estratégia para reinventar a manufatura ao encadear informação digital do conceito, através do design até monitoramento de performance no campo. É fácil ficar confuso sobre o que tudo isso significa, mas alguns exemplos concretos e definições ajudam a explicar tudo.

INDIANÁPOLIS — Há muita conversa sobre digitalização na manufatura. A Siemens PLM não está sozinha em discutir gêmeos digitais e fios digitais, computação em nuvem, big data, Internet Industrial das Coisas, e manufatura ágil.

Pode-se perdoar se parece um pouco nebuloso — a pura escala da tarefa significa que é difícil pegar o jeito.

Toda empresa oferece sua própria visão. Fronteiras estão mudando upstream e downstream conforme empresas de PLM compram ou constroem novas capacidades. O objetivo parece ser oferecer, tanto quanto possível, one-stop shopping para qualquer cliente potencial. A Siemens PLM certamente está adotando essa abordagem, tanto em grande escala quanto em pequena. Ambas estavam em exibição na conferência Siemens PLM Connections 2017, realizada em Indianápolis em maio de 2017.

Em particular, uma discussão e demonstração fez todo o burburinho parecer, bem, menos burburinho e mais real.

Visão Geral, Fios Digitais e Gêmeos

"Existem várias tecnologias habilitadoras que estão mudando a forma como você pensa sobre o gêmeo digital", disse Tony Hemmelgarn, CEO da Siemens PLM, falando em um discurso de abertura na conferência. O conceito de gêmeo digital é uma representação computacional de qualquer ativo físico que é constantemente atualizada com dados de uma variedade de fontes. Seu propósito visa manutenção, reparos, atualizações, e designs futuros.

Embora o conceito possa ter começado com um produto (um motor de aeronave, de fato), Hemmelgarn enfatizou que gêmeos digitais também poderiam refletir tanto processos de produção quanto modelos de performance — de quase qualquer coisa.

Ele colocou as tecnologias habilitadoras-chave em três categorias, o que fez muito sentido para mim e me ajudou a entender como tudo isso poderia funcionar. A essência de sua mensagem era simples: ferramentas para Ideação, Realização e Utilização.

Ideação. Estas são ferramentas existentes e emergentes para trazer produtos "à vida", nas palavras de Hemmelgarn, através da fase de P&D e design. Estas incluem tecnologia de design generativo, uma frase de efeito que compreende tanto simulação CAE quanto técnicas de otimização que deixam computadores fazerem parte do trabalho de design. Otimização inclui otimização de topologia e forma, bem como otimização multidomínio, ou MDO. MDO será crítico pois qualquer produto hoje e no futuro é tanto inteligente, significando muito software, e composto de sistemas mecânicos, elétricos e mecatrônicos. A recente compra da Mentor Graphics, a empresa de design elétrico, mostra que a Siemens está pensando nessa convergência de disciplinas díspares.

Realização. Este é o pacote de ferramentas usado para realmente fazer o produto. Uma ferramenta excitante e emergente é manufatura aditiva, mas há muito acontecendo em robótica avançada e até machine learning. Técnicas de machine learning poderiam ajudar fabricantes a otimizar planejamento e tomada de decisão, como gestão de cadeia de suprimentos e até uso de eletricidade, segundo a empresa. Combinar manufatura aditiva com robótica é a chave para peças maiores, e não há falta de boas ideias nessa área também.

Utilização. É aqui onde o verdadeiro valor de analytics de big data, tecnologia de nuvem, e automação de conhecimento convergem. Coletar dados através da nuvem e então automatizar como conhecimento é extraído do ruído aplicando técnicas emergentes de big data foi outro de seus temas.

O que pode tornar a Siemens PLM única é que sua matriz, Siemens AG, é um dos maiores conglomerados industriais do mundo. Fornece motores a gás, equipamentos de manufatura e automação, bem como software de gestão de operações de manufatura. Em sua visão, pode testar técnicas práticas em situações exigentes, fornecendo tanto um laboratório quanto credibilidade.

Também parece deixá-los pensar de forma verdadeiramente ponta a ponta. Enquanto reconhece que há vários fornecedores para tanto Ideação quanto Utilização, "muitos perdem a parte do meio", disse Hemmelgarn. "Alguém tem que fazer e construir. Nós fazemos coisas e usamos nosso próprio software fazendo isso e aprendemos muito fazendo isso." A Siemens Digital Enterprise Suite é o resultado. Ela cobre nove áreas de segmento diferentes do que, em sua opinião, uma entidade de manufatura precisa empregar.

Direções Futuras da Manufatura

Um dos insights-chave que o CEO Hemmelgarn enfatizou foi que gêmeos digitais vêm de três formas, de algumas maneiras correspondendo às três palavras-chave que ele usou para organizar sua fala. Um é o gêmeo digital de produto, correspondendo a ferramentas de Ideação. Outro é o gêmeo digital de produção, o processo de produção usado para fazer o produto e corresponde a Realização. O terceiro é o gêmeo digital de performance, correspondendo ao conjunto de big data e analytics sob utilização.

A equipe da Siemens também forneceu um exemplo tangível destas ferramentas usadas para ajudar a One Aviation, uma fabricante de pequenos aviões de aviação geral, incluindo um jato muito leve bimotor, ou VLJ, chamado Eclipse EA500 e variantes. O CEO e fundador da One Aviation, Alan Klapmeir, juntou-se a Jim Rusk, diretor de tecnologia e vice-presidente sênior para Siemens PLM. Klapmeir enfatizou a importância de todos os três gêmeos digitais na empresa de aeronaves, e como manter os gêmeos digitais permitiu a eles planejar melhor para futuras atualizações.

A dupla então passou por todos os passos necessários para mudar o design do Eclipse básico para uma versão maior chamada Eclipse Canada. Um ponto-chave sobre quase qualquer veículo de transporte, carro ou avião, é o quão inteligente ele tem que ser e quanta eletrônica e fiação precisa ser incluída. De fato, Hemmelgarn aludiu ao fato de que sua compra da Mentor Graphics foi impulsionada por clientes exigindo que produtos da Mentor Graphics, especialmente design de chicote de fios, fossem compatíveis com tanto Teamcenter quanto seu pacote CAD NX.

Uma série de ferramentas de software foram usadas para construir e manter gêmeos digitais para produto, processo e performance. A demonstração incluiu simulação de fluxo de ar ao redor de trens de pouso para programar um robô que construiria o avião, com outros robôs que inspecionariam sonicamente os painéis de fibra de carbono. Havia até uma demonstração de um dispositivo de manufatura aditiva Stratasys anexado a um robô que construiu um protótipo de cone de nariz para avaliação no Eclipse Canada.

Não que alguém esteja restrito a usar apenas ferramentas da Siemens. Hemmelgarn enfatizou que qualquer produto único da Siemens pode não ser a solução preferida, e às vezes pode não ser. A ideia principal a levar é que aqui está pelo menos uma versão de como dar sentido a este paradigma emergente para manufatura.