Como a energia sem fio está transformando a manufatura

As fábricas modernas estão operando sem fio em um ritmo sem precedentes. Em uma revolução que alguns chamam de “Indústria 4.0”, as fábricas estão implementando tecnologias de internet das coisas industriais (IIOT) que permitem métodos e estratégias orientados por dados em tempo real. E no chão de fábrica, a tecnologia sem fio é mais prevalente e lucrativa do que nunca.

Mas, com as novas formas de integração, surgem novos desafios. À medida que as tecnologias IIoT se tornam cada vez mais comuns, os fabricantes são obrigados a resolver um conjunto diferente de problemas. Esses novos dispositivos requerem energia e nem sempre é claro como fornecer essa energia de maneira eficaz. Para enfrentar esse desafio e levar a revolução da Indústria 4.0 ao auge, as fábricas estão adotando o carregamento sem fio de longo alcance.

Demandas Dinâmicas

Conforme os dados e análises se tornam mais essenciais para a manufatura, um número crescente de proprietários de fábricas está implantando dispositivos e tecnologias para maximizar a eficiência, velocidade e qualidade. Muitos dependem de alguns dos seguintes:

• Rastreadores de ativos. Os centros de fabricação e distribuição podem ser compostos grandes e espalhados. Portanto, saber onde está o estoque o tempo todo pode ser um desafio. Rastreadores de ativos são pequenos dispositivos projetados para resolver esse problema e utilizam tecnologia intuitiva e discreta. Com um rastreador de ativos, um fabricante pode determinar instantaneamente onde os itens rastreados estão a qualquer momento.
• Scanners portáteis. Esses dispositivos são usados ​​por membros da equipe para escanear itens conforme eles se movem pelo processo de produção:recebimento, montagem, controle de qualidade, remessa, etc. Os leitores portáteis são projetados para serem flexíveis e podem ser programados para escanear para diversos fins.
• Sensores IIoT. Os sistemas de manufatura modernos usam uma variedade de sensores para realizar suas funções principais. Por exemplo, esses sensores podem monitorar fatores como pressão ou temperatura, a atividade de uma empilhadeira ou a velocidade de um braço robótico. Em alguns casos, esses sensores são integrados diretamente aos dispositivos. Outras vezes, os sensores podem ser acoplados posteriormente para maior flexibilidade.
• Estações de trabalho móveis. Em muitos ambientes de manufatura, os membros da equipe podem ser atribuídos a estações de trabalho flexíveis e móveis. Cada estação de trabalho, muitas vezes incluindo superfícies de trabalho ajustáveis ​​em altura, pode ser personalizada para fornecer as ferramentas, integrações e funções necessárias para as tarefas diárias.

Ao usar as tecnologias sem fio IIoT, esses diferentes dispositivos são capazes de se comunicar perfeitamente. "Não se trata apenas dos sensores e da condutividade dos dados", diz Steven Martin, diretor digital de energia da General Electric. "É entender o valor e, então, tomar decisões sobre como otimizar esse hardware com base na realidade econômica."

Potência Flexível

Existe uma demanda universal no chão de fábrica:energia. Na verdade, não foi até o advento das máquinas a vapor que as próprias 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. Os fabricantes podem colocar os dispositivos onde precisarem ou mantê-los na mão, dependendo da situação. Para manter esses dispositivos ligados, o chão de fábrica usa baterias de alta eficiência como solução ou tenta encaminhar fios e cabos de alimentação.

Mas com o tempo, até mesmo baterias potentes apresentam estas desvantagens perceptíveis:

• Custo. Muitos fabricantes podem ter um número significativo de dispositivos, de leitores portáteis a rastreadores de ativos. Se cada dispositivo exigir um novo conjunto de baterias de reposição, os custos associados a essas baterias podem se tornar astronômicos.
• Inatividade. As baterias precisarão ser substituídas ou recarregadas. Quando isso acontece, o dispositivo em questão não pode estar em uso, criando um custo de oportunidade significativo.
• Cobrança limitada. Até mesmo a bateria de maior eficiência pode fornecer muita energia rapidamente. Ter que contar com essa cobrança limitada pode restringir os recursos dos dispositivos. Um fabricante pode não conseguir aproveitar todas as vantagens da IoT em seu chão de fábrica, funcionando apenas com bateria. E os dispositivos projetados para funcionar apenas com baterias podem não ter os recursos exigidos pela fabricação moderna. Por exemplo, um fabricante pode querer que um sensor reporte informações a cada quinze minutos, mas o gerenciamento da bateria pode limitar a transmissão de dados a uma vez a cada 60 minutos. Isso pode afetar a eficiência geral da linha de montagem ou a eficácia de qualquer abordagem baseada em dados.

Alguns fabricantes começaram a usar fontes de energia alternativas para aliviar essas preocupações com a energia. A opção mais popular até agora tem sido o painel solar, mas até mesmo ele tem algumas desvantagens importantes. Primeiro, os painéis solares só podem derivar certa quantidade de energia da iluminação elétrica. Em segundo lugar, o tamanho dos painéis é geralmente limitado pela área da superfície do dispositivo que eles destinam-se a alimentar (dispositivos que ficam cada vez mais compactos).

Wireless Power apresenta uma solução

Um número crescente de fabricantes está recorrendo a uma tecnologia inovadora para resolver esse problema:energia sem fio de longo alcance. Usando energia que é transmitida à distância, os modernos sistemas de carregamento sem fio de longo alcance podem alimentar uma ampla variedade de dispositivos com segurança e eficiência - sem interferir nas prioridades de produção - e liberar todo o potencial da Indústria 4.0.

É assim que a tecnologia funciona. Os transmissores principais são instalados periodicamente em toda a fábrica ou local de trabalho. Qualquer dispositivo que precise de energia pode ser conectado a essa rede de carregamento por meio de um receptor de energia sem fio simples.

Existem várias tecnologias candidatas para energia sem fio de longo alcance, mas uma muito promissora é o uso de luz infravermelha. Esta fonte de energia invisível pode fornecer energia substancial à distância com segurança e eficiência e oferece várias vantagens importantes para os fabricantes:

• Longo alcance. O sinal de carregamento pode ser transmitido através de um chão de fábrica ou grande armazém.
• Segurança. Como a luz infravermelha é predominante na natureza e em dispositivos cotidianos, como controles remotos de TV, seu perfil de segurança é excelente:níveis significativos de energia podem ser enviados dentro dos limites de segurança industrial e do consumidor.
• Poder. Como a energia sem fio fornece energia sem fim, os fabricantes podem usar dispositivos que têm maiores demandas de energia, aumentar as taxas de relatórios, adicionar inteligência de sensor local e muitos outros recursos.
• Integração. Os dispositivos IIoT são projetados para ajudar na fabricação de várias maneiras e são especialmente úteis para coletar e utilizar dados. Mas isso pode ser difícil quando as baterias ou fontes de alimentação com fio atrapalham. A tecnologia sem fio de longo alcance pode ser facilmente integrada aos sistemas existentes, tornando a instalação simples para qualquer fabricante.
• Flexibilidade. Ao contrário de quando estão conectados a cabos estáticos, os sensores podem se mover livremente dentro da empresa, recebendo energia praticamente onde quer que estejam.

Os benefícios do carregamento sem fio

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

• Economize tempo e dinheiro. A troca de baterias custa tempo e dinheiro - não apenas em termos de custo de oportunidade (um dispositivo que precisa de uma troca de bateria não está contribuindo para o processo de fabricação), mas também simplesmente em termos de custos absolutos. O 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. Os dispositivos não são restringidos pela proximidade de uma tomada de carregamento ou um sinal sem fio fraco, por exemplo. Com o carregamento sem fio, os dispositivos podem ser colocados em qualquer lugar dentro da linha de visão do transmissor de carregamento e ainda receber energia. Isso significa que os fabricantes podem posicionar os dispositivos com base em suas necessidades e processos de montagem.
• Recursos de sensor adicionados. Muitos recursos do dispositivo são limitados devido ao consumo de energia. Ao introduzir o carregamento sem fio de longo alcance, os fabricantes podem investir em sensores com mais recursos. Às vezes, isso significa a 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 o carregamento sem fio pode produzir a energia necessária para melhorar o desempenho.

Com o carregamento sem fio de longo alcance instalado, os fabricantes podem se concentrar no uso da IIoT para inovar - e personalizar o chão de fábrica para um futuro baseado em dados.

Yuval Boger é diretor de marketing da Wi-Charge.