Energia Sem Fio Revolucionando Manufatura Moderna: Eficiência, Segurança e Crescimento

Fábricas modernas estão se tornando sem fio em um ritmo sem precedentes. Em uma revolução que alguns chamam de "Indústria 4.0", fábricas estão implementando tecnologias de internet industrial das coisas (IIoT) que permitem métodos e estratégias baseados em dados em tempo real. E no chão de fábrica, tecnologia sem fio é mais prevalente e lucrativa do que nunca.

Mas com novas formas de integração vêm novos desafios. À medida que tecnologias IIoT se tornam cada vez mais comuns, fabricantes são obrigados a resolver um conjunto diferente de problemas. Esses novos dispositivos requerem energia, e nem sempre está claro como entregar essa energia de forma eficaz. Para enfrentar este desafio e trazer a revolução da Indústria 4.0 ao seu pico, fábricas estão recorrendo ao carregamento sem fio de longo alcance.

Demandas Dinâmicas

À medida que dados e análises se tornam mais essenciais para manufatura, um número crescente de proprietários de fábricas estão implantando dispositivos e tecnologias para maximizar eficiência, velocidade e qualidade. Muitos dependem de alguns dos seguintes:

• Rastreadores de ativos. Centros de manufatura e distribuição podem ser grandes complexos extensos. Então saber onde o inventário está o tempo todo pode ser um desafio. Rastreadores de ativos são pequenos dispositivos projetados para resolver este problema e utilizam tecnologia intuitiva e discreta. Com um rastreador de ativos, um fabricante pode determinar instantaneamente onde itens rastreados estão em qualquer momento.
• Scanners portáteis. Estes dispositivos são usados por membros da equipe para escanear itens à medida que passam pelo processo de produção: recebimento, montagem, QA, expedição, etc. Scanners portáteis são projetados para ser flexíveis e podem ser programados para escanear para numerosos propósitos.
• Sensores IIoT. Sistemas modernos de manufatura usam uma variedade de sensores para realizar suas funções primárias. Por exemplo, esses sensores podem monitorar fatores como pressão ou temperatura, atividade de uma empilhadeira ou velocidade de um braço robótico. Em alguns casos, esses sensores são construídos diretamente em dispositivos. Outras vezes, sensores podem ser anexados posteriormente para maior flexibilidade.
• Estações de trabalho móveis. Em muitos ambientes de manufatura, membros da equipe podem ser designados para estações de trabalho flexíveis e móveis. Cada estação, frequentemente incluindo superfícies de trabalho com altura ajustável, pode ser personalizada para fornecer ferramentas, integrações e funções necessárias para tarefas diárias.

Ao usar tecnologias sem fio IIoT, esses diferentes dispositivos são capazes de se comunicar perfeitamente. "Não é apenas sobre os sensores e a condutividade de dados", diz Steven Martin, chief digital officer de energia na General Electric. "É entender o valor e então tomar decisões sobre como otimizar esse hardware baseado na realidade econômica."

Energia Flexível

Há uma demanda universal no chão de fábrica: energia. De fato, não foi até o advento de motores a vapor que fábricas se tornaram um modo comum de construção. Embora a fonte de energia tenha mudado, o mesmo conceito se aplica.

A grande maioria desses dispositivos IoT são portáteis e flexíveis. Fabricantes podem colocar os dispositivos onde precisam ou mantê-los portáteis, dependendo da situação. Para manter esses dispositivos energizados, pisos de fábrica recorrem a baterias de alta eficiência como solução, ou tentam rotear fios e cabos de energia.

Mas com o tempo, mesmo baterias poderosas têm estas desvantagens notáveis:

• Custo. Muitos fabricantes podem ter números significativos de dispositivos, de scanners portáteis a rastreadores de ativos. Se cada dispositivo requer um novo conjunto de baterias de reposição, os custos associados a essas baterias podem se tornar astronômicos.
• Tempo de inatividade. Baterias precisarão ser substituídas ou recarregadas. Quando isso acontece, o dispositivo em questão não pode estar em uso, criando um custo de oportunidade significativo.
• Carga limitada. Mesmo a bateria de mais alta eficiência só pode fornecer tanta energia tão rapidamente. Ter que confiar nesta carga limitada pode restringir as capacidades dos dispositivos. Um fabricante pode não ser capaz de tirar pleno proveito de IoT no chão de fábrica rodando apenas com energia de bateria. E dispositivos projetados para rodar apenas com baterias podem não ter as capacidades requeridas pela manufatura moderna. Por exemplo, um fabricante pode querer um sensor para reportar informação a cada quinze minutos, mas gestão de bateria pode limitar a transmissão de dados a uma vez a cada 60 minutos. Isso pode impactar a eficiência geral da linha de montagem ou eficácia de qualquer abordagem baseada em dados.

Alguns fabricantes recorreram a usar fontes de energia alternativas para aliviar estas preocupações energéticas. A opção mais popular até agora tem sido painéis solares, mas mesmo ela tem algumas desvantagens maiores. Primeiro, painéis solares só podem derivar tanta energia de iluminação elétrica. Segundo, o tamanho dos painéis geralmente é limitado pela área de superfície no dispositivo que pretendem energizar (dispositivos que ficam mais compactos o tempo todo).

Energia Sem Fio Apresenta uma Solução

Um número crescente de fabricantes está se voltando para uma tecnologia inovadora para resolver este problema: energia sem fio de longo alcance. Ao usar energia que é transmitida à distância, sistemas modernos de carregamento sem fio de longo alcance podem energizar uma ampla gama de dispositivos de forma segura e eficiente — sem interferir com prioridades de produção — e liberar todo o potencial da Indústria 4.0.

Veja como a tecnologia funciona. Transmissores mestres são instalados periodicamente pela fábrica ou local de trabalho. Qualquer dispositivo que precise de energia pode então ser conectado a esta rede de carregamento via um simples receptor de energia sem fio.

Existem várias tecnologias candidatas para energia sem fio de longo alcance, mas uma muito promissora é usar luz infravermelha. Esta fonte de energia invisível pode entregar energia substancial de forma segura e eficiente a uma distância, e oferece várias vantagens-chave para fabricantes:

• Longo alcance. O sinal de carregamento pode ser transmitido através de um chão de fábrica ou grande armazém.
• Segurança. Como luz infravermelha é prevalente na natureza e em dispositivos cotidianos como controles remotos de TV, seu perfil de segurança é excelente: níveis significativos de energia podem ser enviados enquanto permanecem bem dentro dos limites de segurança para consumidores e industriais.
• Potência. Como energia sem fio fornece energia interminável, fabricantes podem usar dispositivos que têm maiores demandas de energia, aumentar taxas de relatório, adicionar inteligência de sensor local e muitos outros recursos.
• Integração. Dispositivos IIoT são projetados para ajudar manufatura de várias formas, e são especialmente úteis para coletar e utilizar dados. Mas isso pode ser difícil quando baterias ou fontes de energia com fio atrapalham. Tecnologia sem fio de longo alcance pode ser facilmente integrada em sistemas existentes, tornando instalação simples para qualquer fabricante.
• Flexibilidade. Diferente de quando estão conectados a cabos estáticos, sensores podem mover-se livremente dentro da empresa, recebendo energia praticamente onde quer que estejam.

Benefícios do Carregamento Sem Fio

Para fabricantes que buscam manter seus processos enxutos, ágeis e lucrativos, carregamento sem fio apresenta vários benefícios poderosos, que incluem:

• Tempo e dinheiro economizados. Trocar baterias custa tempo e dinheiro — não apenas em termos de custo de oportunidade (um dispositivo precisando de troca de bateria não está contribuindo para o processo de manufatura), mas também simplesmente em termos de custos absolutos. Carregamento sem fio ajuda a reduzir drasticamente ambos.
• Maior flexibilidade. Dispositivos que usam carregamento sem fio podem oferecer aos fabricantes um aumento significativo em agilidade e personalização. Dispositivos não são restritos por proximidade a uma tomada de carregamento ou sinal sem fio fraco, por exemplo. Com carregamento sem fio, dispositivos podem ser colocados em qualquer lugar dentro da linha de visão do transmissor de carregamento e ainda receber energia. Isso significa que fabricantes podem colocar dispositivos baseados em suas necessidades de montagem e processos.
• Capacidades de sensor adicionadas. Muitas capacidades de dispositivos são limitadas devido ao consumo de energia. Ao introduzir carregamento sem fio de longo alcance, fabricantes podem investir em sensores com mais capacidades. Às vezes isso significa capacidade de rastrear temperatura, pressão ou fluxo com mais frequência. Em outras situações, pode simplesmente significar maior alcance ou mais integração. Esse tipo de desempenho requer energia, no entanto, e carregamento sem fio pode produzir a energia necessária para melhorar desempenho.

Com carregamento sem fio de longo alcance em vigor, fabricantes podem focar em usar IIoT para inovar — e personalizar pisos de fábrica para um futuro orientado a dados.

Yuval Boger é chief marketing officer na Wi-Charge.