IMTS 2018: Desmistificando Mitos e Realizando a Promessa da Indústria 4.0

Quando você remove o hype da Indústria 4.0 e foca no equilíbrio entre saída e qualidade, os resultados de sua promessa potencial podem ser realizados. Conversamos com um veterano de manufatura de precisão e tecnologia de metrologia baseada em sensores da Renishaw para entender como a Indústria 4.0 pode realmente impactar processo e fabricação de peças.

A Indústria 4.0 será promovida e discutida em grande extensão na International Manufacturing Trade Show 2018. Se há uma coisa para entender sobre manufatura inteligente e Indústria 4.0, é que muitas organizações oversimplificam quão rápido acham que podem integrar algo significativo.

Dan Skulan trabalha em usinagem de precisão e comércio de gauging de metrologia há mais de 30 anos — e conhece seu caminho em métricas de produtividade e qualidade para fabricantes. Como gerente geral de metrologia industrial da Renishaw, Skulan tem profundo entendimento de como empresas descobrem se estão preparadas para lidar com a promessa da Indústria 4.0. Skulan está apresentando especificamente sobre Indústria 4.0 nas sessões de conferência da IMTS 2018.

A definição desse termo buzzword deve focar mais nos objetivos específicos de um fabricante do que em qualquer outra coisa. A promessa da Indústria 4.0 depende mais de entender claramente objetivos da empresa e usar técnicas e ferramentas adequadas do que incorporar qualquer novo sistema de gestão de dados, segundo Skulan.

"Você pode coletar uma quantidade tremenda de dados, mas dados só são valiosos se são precisos e acionáveis", diz Skulan. "Existem resultados muito válidos que a Indústria 4.0 pode trazer, mas é realmente importante que seja implementada de forma sistemática começando com dados precisos e acionáveis vindo de seus processos."

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Então o que fabricantes devem fazer? Para começar, precisam praticar due diligence — e garantir que faz sentido. Todos querem melhorar. Automação é importante, mas pode provar muito custosa se permitida rodar sem controle de processo interno para garantir que qualidade seja mantida em throughput maior.

"E se o processo que reporta estar rodando na verdade criou um monte de sucata ou nenhuma peça?" explica Skulan. "Bons sistemas baseados em processo que verificam que peça e ferramentaria estão corretamente configurados e programas de corte rodando com precisão inerente são o que é necessário. Medidas em processo devem verificar que os cortes certos na peça certa foram feitos. É assim que você ajuda a separar boas implementações da Indústria 4.0 das fracas que simplesmente tentam incorporar graus maiores de monitoramento de dados sem garantir que o processo subjacente está em controle."

Para esse fim, Skulan enfatiza o papel muito importante de simulação — mas apenas se acoplada com precisão baseada em sensores que verifica o processo de usinagem em estágios-chave direto na máquina.

"Nosso objetivo não é apenas verificar que produção está ocorrendo, mas verificar que todos estágios de produção estão atendendo padrões de qualidade com tempo de processamento perdido mínimo", diz Skulan. Aqui, sensores e automação jogam papel crucial — mas apenas se os dados são verificavelmente precisos. É na combinação certa de tecnologia de sensor inteligente trabalhando em conjunto com software prontamente disponível para operadores verem claramente em dashboard que produtividade melhorada é realizada.

O Perigo da Manufatura Inteligente: Superprometendo Resultados da Indústria 4.0

Mas nem todos têm a mesma imagem da Indústria 4.0. Algumas empresas acham que é o santo graal da manufatura e acreditam que uma vez que adotem, revolucionará sua produtividade e reduzirá custos quase imediatamente. Skulan diz que pode fazer enorme diferença, mas não é necessariamente a promessa de resultados rapidamente realizada que a gestão sênior de manufatura espera que seja.

"Uma vez que gerentes sêniores compram implementar estratégia 4.0, há expectativa que aumento instantâneo em produtividade e qualidade ocorrerá simplesmente monitorando performance de operadores no chão de fábrica", diz Skulan. "Esta é mentalidade potencialmente perigosa que algumas empresas estão adotando. Há trabalho real que precisa ser feito no nível do chão de fábrica para preparar processos para que benefícios sejam realizados. Indústria 4.0 não é varinha mágica."

Mas Skulan é rápido em apontar que este processo — quando bem feito — tem mérito legítimo na manufatura. Para ajudar ilustrar sua importância e promessa, Skulan fala sobre um de seus grandes clientes que é grande fabricante aeroespacial com mais de 250 engenheiros dedicados exclusivamente a processos e práticas da Indústria 4.0. O drive para melhorar produtividade e inovar na indústria aeroespacial é elemento maior de seu sucesso.

Veja o sucesso da indústria aeroespacial em ação em nosso infográfico: "Ao Infinito e Além: Oportunidades Aeroespaciais na Manufatura Decolam."

Indústria 4.0 e o Valor do Controle de Processo

Medidas de throughput sozinhas são válidas — mas podem ter suas próprias limitações inerentes.

Muitos fabricantes focam muita atenção em tempo de ciclo em sua usinagem — o que pode ajudar produtividade — mas pode ser enganoso. "Operações de usinagem podem mostrar altos níveis de atividade, mas pode ser que máquinas não estão realmente produzindo boas peças ou nenhuma peça", diz Skulan.

Uma aplicação efetiva da Indústria 4.0 é aquela que equilibra tanto throughput quanto qualidade usando o tipo de tecnologia que permite validação em processo. E tudo deve reportar informação contínua a operadores e gerentes de planta.

"Em vez de inspeção final de peça, fabricantes devem capturar informação precisa em cada estágio do processo de usinagem conforme esses processos ocorrem, para que possam afetar mudança antes que qualquer não conformidade ocorra, garantindo saída de qualidade bem upstream no processo", sugere Skulan. Isso é, em sua visão, requisito para realizar a promessa da Indústria 4.0: "Agora temos capacidade de validar qualidade e ajustar para ela em tempo real baseado em precisão de dados. Qualidade que vem de controle de processo automático em-máquina, usando sensores e software juntos, ajuda a garantir que informação sendo examinada em nível de gestão é precisa e acionável."

"Se você olha dados depois que peças são produzidas, que é o que maioria das empresas faz agora, é informação válida, mas não ajuda você a mudar o processo", diz Skulan. "O que você realmente quer é medir características discretas que são críticas para o processo de manufatura em cada ponto ao longo da construção e corte de um componente, e pegar aqueles dados usando sensores e técnicas que confirmem que é válido."

O desafio é determinar quais são as características críticas de um componente para medir para controle de processo? Em muitos casos, pode haver mais de 30 características cortadas em um único processo, mas provavelmente há apenas um par de dimensões-chave que são críticas para garantir qualidade upstream, então requer profundo entendimento do que pode ser ajustado e monitorado em tempo real.

Indústria 4.0: O Valor da Ferramentaria Adaptativa e Processo de Loop Fechado

Se o objetivo é tirar vantagem e adaptar no processo de usinagem, então entender o papel de ferramentaria mais nova, mais avançada, adaptativa é essencial. No mundo da Indústria 4.0, também significa ganhar entendimento de como ferramentas de palpitação e sondagem automatizadas podem ajudar reportar e validar uma série de dados de medição e usinagem dinâmica. Estes dados incluem áreas como offset dinâmico de trabalho, controle de ponto central da ferramenta e estabelecimento da profundidade e largura efetivas de cortes medindo dinamicamente a trajetória efetiva do cortador.

"A evolução que aconteceu com máquinas de 5 eixos e capacidade de mover peças e ferramentaria ao mesmo tempo, acoplada com gauging em processo pode funcionar incrivelmente bem para fornecer ambiente de loop fechado", diz Skulan.

"Em modelagem, você não quer apenas simular o que está no desenho, você quer simular o que realmente acontece na máquina neste ambiente 'gêmeo digital'", adiciona Skulan. "Você também precisa mudar sua ferramentaria e metodologia de processo para suportar controle de processo de loop fechado."

Como fazer isso? Skulan traz exemplo de uso de interpolação circular. Como exemplo, em vez de usar ferramenta de alargamento de ponto fixo único que tem que ser configurada manualmente offline, o método Indústria 4.0 escolheria dirigir fresa através de padrão circular que permite técnicas de corte baseadas em gauge serem empregadas.

"Pode-se fazer corte automatizado, removendo apenas metade da folga de estoque, então medir a característica resultante usando sonda em processo, naquele ponto no tempo, naquele ambiente de usinagem exato e temperatura real-time — e então atualizar trajetórias de ferramenta automaticamente em ciclo", diz Skulan "Este é controle de loop fechado. Dessa forma o processo é totalmente automatizado e ágil."

Para saber mais sobre a promessa da Indústria 4.0, Skulan está apresentando "Maximizando Produtividade de Manufatura na Era da Informação" na quinta-feira, 13 de setembro, nas sessões de conferência da IMTS 2018. Registro requerido.

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