Maquinário antigo pode ser extraído de dados para operações modernas

Dois anos atrás, quando Brad Klippstein, da Okuma America, queria extrair alguns dados operacionais de uma máquina-ferramenta legada, ele teve que conectar dezenas de fios ao gabinete de controle e adicionar um PLC. Uma vez terminado, os dados fluíam da máquina-ferramenta para o PLC e depois para um hub ou servidor onde são armazenados.

“Temos coisas como Ethernet e Wi-Fi e toda essa tecnologia que podemos usar hoje em dia”, disse Klippstein, supervisor especialista em produtos. “Mas os equipamentos de mais de 30 anos atrás não tinham essa capacidade, então você tinha que conectar fisicamente um dispositivo ao gabinete de controle para extrair todos esses dados. Agora nem precisamos ter uma conexão rígida [com novas máquinas]. Você pode fazer as coisas sem fio. Essa é a transição nos últimos 30-40 anos.”

Parte do trabalho da Klippstein é ajudar os clientes a dar passos discretos no mundo conectado, digitalizado e orientado a dados da Indústria 4.0 - para máquinas-ferramentas novas e legadas.

Esses benefícios podem incluir:

• Monitoramento de máquinas-ferramenta em tempo real, na fábrica ou de um local remoto
• Aumento da produtividade e qualidade
• Relatórios sem viés
• Justificação da aquisição
• Manutenção preditiva
• Atrair e reter os melhores talentos entusiasmados com a perspectiva de aprender coisas novas e estar na vanguarda dos processos modernos.

Sejam transmitidos por fios ou pelo ar, os dados coletados de dispositivos de fábrica podem ajudar o proprietário de uma loja a tomar decisões de negócios mais inteligentes.

Com a análise dos dados em mãos, os trabalhadores terão maior visibilidade das operações do chão de fábrica, o que pode ajudá-los a resolver problemas, aprimorar processos e aumentar a produtividade.

Com um avanço recente, o dono da loja pode nem precisar mais de alguém como Klippstein para suas máquinas-ferramentas legadas.

Em 2019, a Okuma lançou o NET BOX suite-C Quick como uma alternativa de baixo custo a uma solução projetada para coletar dados de máquinas mais antigas. O NET BOX CQ, abreviado, conecta-se diretamente a uma torre de sinal e depois a um hub ou dispositivo usado para receber sinais.

O NET BOX CQ usa três sensores ópticos - um para as luzes verde, amarela e vermelha da torre - e converte as informações coletadas em um formato que pode ser lido por um sistema de computador. Para padronizar os dados coletados por qualquer um de seus softwares, a Okuma usa o MT Connect, um protocolo de comunicação de código aberto comumente usado.

“É fácil de instalar e você não precisa de um técnico da Okuma para fazer isso”, disse Klippstein sobre o NET BOX CQ.

Para começar, a capacidade de ver se uma máquina está funcionando é uma ótima métrica para rastrear, porque o proprietário de uma loja geralmente deseja levar cada peça do equipamento à produção máxima. Ele quer que sua eficácia geral do equipamento (OEE) esteja na faixa de 65 a 85%, porque uma máquina só está ganhando dinheiro quando está funcionando.

“Então, apenas puxando essas informações – verde, amarelo, vermelho – posso rastrear e acompanhar isso ao longo do tempo e pelo menos ver quando as paradas ocorreram e por quanto tempo”, disse Klippstein. “E então eu daria o próximo passo e diria:'Por que isso ocorreu e por que continua a ocorrer todos os dias às 14h30?' Então, agora posso fazer tendências. Pelo menos isso me dá um passo na direção certa.”

Christopher Rezny, gerente regional central do provedor de automação de fábrica Fastems, disse que, embora o software MT Connect e Okuma sejam veículos muito bons para coleta de dados, a quantidade limitada de dados disponíveis de uma máquina legada não é sua única desvantagem em comparação com as máquinas modernas.

“Interfaces de máquinas antigas e legadas para outros softwares internos em uso, digamos um sistema ERP como exemplo, também são muito limitadas ou inexistentes”, disse ele. “Também pode haver problemas relacionados aos mecanismos de feedback dessas máquinas mais antigas em relação aos protocolos de segurança para o usuário.”

Os trabalhadores de chão de fábrica precisam estar prontos para a mudança

Apesar das limitações que Rezny descreveu, há muitos dados e máquinas para empresas como Okuma e Excellerant Manufacturing trabalharem.

“A maioria das oficinas possui equipamentos legados”, disse o presidente da Excellerant Manufacturing, John Carpenter. “A maioria das pessoas vem até nós por causa de nossa história com equipamentos legados – conhecendo esses gabinetes por dentro e por fora – porque literalmente conectamos dezenas de milhares de máquinas CNC ao longo dos anos e acumulamos o que eu chamaria de segredos comerciais sobre qual é o melhor maneira de conectar este equipamento legado.”

O primeiro objetivo quando chamado para um novo cliente é entender o que ele quer. Essa pessoa está apenas tentando trazer dados do chão de fábrica para que todos estejam cientes do que está acontecendo?

“É tudo sobre o problema que você está tentando resolver”, disse Carpenter. “E então vamos dar-lhe o básico para começar. A maioria das fábricas não apreciou totalmente os dados que estão lá. Eles estão rastejando agora. Eu vou entrar nas lojas e sentir pena deles porque eles ainda não chegaram ao estágio de rastreamento.”

Carpenter lembrou de um cliente em que a administração queria transparência básica – dados do que estava acontecendo no chão de fábrica. E os trabalhadores do chão de fábrica estavam resistindo à coleta de dados por medo de que o Big Brother os observasse.

Carpenter deixou o problema para a gerência da loja lidar. Mas ele reconheceu que os trabalhadores não tinham escolha. Ele sabia que os líderes de fábrica estavam procurando dados para medir a produção e melhorar os processos, não como uma tática do Big Brother. Infelizmente, a administração não havia preparado seus funcionários para a mudança.

“Isso abre tantos olhos em tantos níveis, mas seu pessoal precisa estar pronto para a mudança”, disse ele.

Uma vez que o básico está sendo rastreado – Estamos cortando? Se estamos cortando, está 100%? E se não for, estamos em um modo de produção reduzido? - e os dados estão sendo alimentados em tempo real, dados de máquina e plataforma de comunicação da Excellerant, é possível adicionar uma infinidade de sensores e transdutores para obter mais dados.

Sensores podem ser incorporados para medir temperatura, vibração, pressão, vazão, concentração e muito mais.

“Você tem que determinar o que é importante”, disse Carpenter. “Podemos coletar todos os tipos de dados de um ponto no chão de fábrica. Há uma grande quantidade de dados quando você entra em análise de vibração e quebras de ferramentas. A lista continua e continua."

Sempre há uma maneira de coletar mais dados, mas às vezes o custo se torna proibitivo, disse ele. O dono da loja precisa determinar quanto quer gastar em um sensor para levar seus dados ao próximo nível.

“Normalmente, quando você envolve isso em algum tipo de projeto OEE, é um ROI rápido”, disse Carpenter.

Saiba as perguntas a fazer

“Este é obviamente um problema de todo o setor, mas as perguntas que estamos recebendo geralmente se enquadram em duas categorias”, disse Cory Weber, arquiteto sênior de IoT industrial da Bosch Rexroth. “É:Como faço para aumentar a qualidade da minha produção usando IoT ou usando IIoT? Ou é:Como faço para aumentar minha eficiência?

“A outra pergunta que surge é:como faço para diminuir meus custos de produção?”

Além de ajudar a responder a essas perguntas relacionadas à produção, Weber estima que 90% dos clientes desejam visualização em tempo real e monitoramento de máquinas-ferramenta, no local e remotamente.

“É o primeiro passo, certo?” ele disse. “O que minha [linha automatizada ou máquina-ferramenta] está fazendo?”

A solução da Bosch Rexroth para extrair dados de máquinas legadas é um gateway IoT chamado PR-21, que é um pequeno computador de placa única que é reforçado para ambientes industriais. Ele também possui uma plataforma IIoT, ctrlX CORE, para extrair e processar dados e movê-los para armazenamento em um servidor local ou na nuvem.

Uma das aplicações mais comuns que Weber viu para usar os dados coletados é a manutenção preventiva.

Ajustes inteligentes e orientados por dados em um cronograma de manutenção são uma maneira de manter as máquinas-ferramenta funcionando e, ao mesmo tempo, diminuir os custos de produção ao reduzir o desperdício.

“Sei que, mesmo em nossas próprias instalações, fizemos coisas como mudar para horas de uso em oposição à manutenção programada [do calendário]”, disse Weber.

Por exemplo, a Bosch Rexroth tem uma área de teste hidráulico onde os trabalhadores costumavam trocar o fluido a cada duas semanas. Depois de colocar o monitoramento contínuo na máquina, eles foram capazes de revisar o cronograma de reposição de fluidos para um com base no tempo de uso versus tempo do calendário.

“Quando você está falando de 50 a 60 galões de fluido hidráulico ou mais, isso pode ficar caro”, disse ele.

Outros tipos de fluidos têm parâmetros definidos que devem ser atendidos para seu uso ideal, seja com base na concentração, exposição ao calor ou outros fatores.

“Se você puder testar regularmente, poderá alterar sua manutenção conforme necessário e economizar muito dinheiro e proteger sua qualidade”, disse Weber. “É um ponto de venda atraente e uma fruta relativamente barata.”

Weber adquiriu conhecimento de domínio para manufatura enquanto crescia:seu pai é dono de uma pequena empresa de manufatura. Sua formação, porém, é em tecnologia da informação. Tanto o conhecimento do domínio de fabricação quanto a inteligência dos dados são necessários para se beneficiar da implementação da Indústria 4.0, disse ele.

“Você precisa de alguém que entenda o processo real”, disse ele. “E alguém que entende o processo pode olhar para os dados e dizer:‘Isso não parece o que deveria’.”

Uma vez que os dados estão em mãos, as possibilidades são infinitas, dependendo de quanto o usuário deseja processá-los.

Se o dono de uma loja tiver a sorte de ter alguém com uma formação real em ciência de dados, ele pode até se aventurar na inteligência artificial.

“É uma questão de coletar dados suficientes para torná-los valiosos e, em seguida, e não posso enfatizar isso o suficiente, saber quais perguntas você deseja fazer sobre os dados”, disse ele.

O conselho relacionado a dados de Weber, é claro, se aplica a máquinas novas e antigas. A mineração de dados para operações inteligentes se aplica a ambos.