Como a inteligência de fábrica está evoluindo

Fábricas inteligentes existiram desde o início histórico da manufatura, mas a inteligência – definida como a aquisição e aplicação do conhecimento de manufatura – residia apenas na equipe da fábrica.

Com o advento das tecnologias de controle numérico (NC) e, em seguida, de controle numérico computadorizado (CNC), as máquinas de fábrica ganharam recursos de E/S digital, mas ainda não eram inteligentes. Máquinas habilitadas digitalmente, embora cada vez mais produtivas, não tinham consciência de si mesmas, de seu ambiente ou das tarefas que estavam sendo executadas ou a serem executadas.

Apesar dessas limitações, a inteligência de fábrica centralizada foi alcançada em escalas modestas por meio de um conjunto determinístico de baixo nível de comandos e respostas digitais. Um experimento em inteligência de fábrica centralizada em larga escala foi o Protocolo de Automação de Manufatura (MAP) de 1982 da General Motor, operando sobre o protocolo de rede de barramento de token (IEE 802.4). O experimento de inteligência de fábrica habilitado para MAP terminou em 2004, pois era difícil manter a confiabilidade operacional.

Uma das razões mais importantes foi a falta de resiliência do sistema, uma desvantagem dos padrões e protocolos de comunicação determinísticos exigidos da fábrica. Outra razão era que as máquinas conectadas não podiam continuar a operar em nenhum nível quando as instruções não vinham de um sistema central.

Uma analogia pode ser feita com a infraestrutura de mainframe para terminal que se tornou obsoleta na década de 1990 com o desenvolvimento do PC e da computação distribuída. Várias mudanças significativas permitiram o desenvolvimento de máquinas inteligentes para a fábrica inteligente. A primeira é a extensão da infraestrutura LAN Ethernet onipresente de TI para o chão de fábrica, permitindo downloads 3D rápidos de definição baseada em modelo (MBD) e uploads de dados de processo e produto.

Em segundo lugar, os gêmeos digitais de hoje são inteligentes, pois possuem consciência não apenas de suas capacidades e status operacional, mas do trabalho que pode ser realizado em qualquer MBD específico. Dessa maneira, as máquinas inteligentes podem fazer lances em tarefas, assim como seus parceiros humanos. O gêmeo digital de uma máquina inteligente não precisa de instruções determinísticas de baixo nível, mas responde a um MBD enviado e, se selecionado, faz um trabalho real com sua contraparte física.

Por fim, três tecnologias básicas padronizadas – HTML, CSS e JavaScript – são reconhecidas por possibilitar a ampla adoção da Internet e o surgimento de sistemas globais inteligentes. Prevê-se que tecnologias básicas padronizadas semelhantes permitirão a Internet Industrial e a inteligência de fábrica na fabricação discreta. Os principais padrões da Internet Industrial incluem STEP (ISO 10360) para definições baseadas em modelo, MTConnect para dados de processo e Quality Information Framework (QIF) para dados de produto.

O STEP carrega a maior parte, se não toda, da intenção do projeto como um modelo semântico 3D em um formato não proprietário derivado do modelo mestre nativo de um sistema CAD. O MTConnect permite que equipamentos de manufatura auxiliados por computador consumam e produzam dados de processo estruturados e contextualizados usando um formato não proprietário.

O QIF permite que equipamentos de medição auxiliados por computador consumam e produzam dados estruturados e contextualizados usando um formato não proprietário semelhante. Todos os três padrões e suas implementações iniciais estão progredindo nas métricas de prontidão de fabricação.