Fábricas Inteligentes:Revolucionando a Manufatura para a Indústria 4.0

A fabricação evoluiu continuamente. Muitas das mudanças na indústria foram graduais e, por vezes, relutantes.

Hoje, as fábricas digitais perturbam a produção de uma forma que ninguém poderia imaginar. No centro desta disrupção estão plataformas avançadas de dados de máquina que tornam a IIoT uma realidade no chão de fábrica.

A seguir, discutiremos como funcionam as fábricas digitais, como estão transformando a produção e como você pode iniciar sua transformação digital.

O que é uma fábrica digital?

Uma fábrica digital – também chamada de fábrica inteligente – utiliza tecnologia para compartilhar automaticamente informações digitalmente em toda a operação, incluindo dados de materiais, pessoas e máquinas. A fabricação digital depende de um sistema integrado que consiste em tecnologias de simulação, equipamentos conectados e ferramentas de colaboração.

Não existe uma tecnologia única que transforme uma fábrica analógica em uma fábrica inteligente. No entanto, existem muitas tecnologias e características comuns que as fábricas digitais partilham, e os fabricantes que combinam múltiplas tecnologias são os que têm maior probabilidade de serem considerados “fábricas digitais”.

As fábricas digitais são o resultado de uma estratégia de transformação digital para permitir a utilização de dados de pessoas, equipamentos e sistemas para identificar e priorizar iniciativas de melhoria contínua. A tecnologia que você pode encontrar em uma fábrica inteligente inclui:

Internet Industrial das Coisas (IIoT)

Consiste em pequenos sensores e outros hardwares que estão conectados e se comunicam entre si. Eles podem ser usados ​​para gerenciamento de ativos, redução de energia por meio de HVAC e iluminação inteligentes, coleta de dados de máquinas e muito mais.

Grandes Dados

Quando os dispositivos IIoT coletam dados, eles devem ir para algum lugar. Big data refere-se simplesmente a esses enormes estoques de informações que os fabricantes podem extrair, bem como a formas de classificar e gerenciar essas informações para uso com outras ferramentas e software de análise. Interessado em aprender mais sobre esse conceito? Leia nosso artigo completo sobre “Industrial DataOps”.

Análise Preditiva e Aprendizado de Máquina

O aprendizado de máquina e a análise preditiva são essenciais para uma fábrica inteligente. Os dados podem ser combinados e usados ​​para alimentar modelos de aprendizado de máquina que oferecem insights para a tomada de decisões a partir de conjuntos de informações complexos demais para serem obtidos por humanos. Eles podem ser usados ​​para prever a demanda, realizar manutenção preditiva e prescritiva em máquinas, detectar aberturas e oportunidades no mercado e muito mais.

Automação

Numa fábrica inteligente, as máquinas conectadas proporcionam aos humanos a oportunidade de sair do circuito e permitem a entrada da automação. Em muitos casos, as máquinas são mais capazes de lidar com tarefas com mais rapidez e precisão do que as suas contrapartes humanas. A automação industrial libera esses humanos para se concentrarem em outras tarefas cognitivas complexas que são mais adequadas para mentes humanas do que para mentes mecânicas (pelo menos por hoje).

Algumas fábricas digitais levam a automação para o próximo nível usando técnicas de fabricação com luzes apagadas, removendo totalmente os humanos do processo de fabricação. Este tipo de fábrica inteligente significa a capacidade de iniciar a fábrica, apagar as luzes e sair com a compreensão de que a fábrica continuará a produzir, mesmo 24 horas por dia, sem intervenção humana.

Tecnologia de computação em nuvem e de borda

A tecnologia em nuvem capacita as fábricas digitais com a capacidade de armazenar e analisar grandes quantidades de dados usando equipamentos seguros que compartilham com outras pessoas, acessados pela web. A tecnologia em nuvem proporciona aos fabricantes máquinas mais rápidas e poderosas e maiores capacidades de armazenamento (com maiores proteções) do que normalmente é viável comprar e manter internamente.

A edge computing pega dados provenientes do chão de fábrica inteligente e os processa próximo, eliminando o tempo de espera que pode levar para fazer upload para a nuvem, analisar e redistribuir informações para o chão de fábrica. A computação de borda permite análises em tempo real e tomadas de decisão ultrarrápidas usando dados, e é perfeita para mecanismos de segurança, manutenção preditiva e tarefas de computação igualmente urgentes.

O que mais as fábricas digitais têm em comum?

• Sem papel:como os processos são digitalizados, não há necessidade de papel em uma fábrica digital. Tudo é armazenado na nuvem ou localmente, em formato digital.
• Pilha Conectada:Conforme mencionado, trata-se menos de ter uma tecnologia ou outra e mais de ter um sistema de tecnologias integradas. Isso pode incluir informações de PLC do chão de fábrica, mescladas com dados de ERP, mescladas com dados MES e SCADA, etc. Essa troca de informações entre máquinas permite uma tomada de decisão rápida, orientada por dados e liderada por máquina em todos os níveis do processo de fabricação.
• Métricas em tempo real:para operar com o tipo de eficiência esperado de uma fábrica digital, os fabricantes devem ter acesso a métricas em tempo real que lhes permitam ajustar-se rapidamente para garantir que as metas de produção e outras iniciativas da empresa continuem a ser cumpridas – sem surpresas.
• Análise de Big Data:Ter toneladas de dados não adianta nada, a menos que sejam processados e analisados. Esse tipo de análise ajuda as fábricas digitais a tomar decisões mais informadas e baseadas em números, permitindo-lhes identificar tendências, oportunidades, problemas e áreas para aumentar a eficiência.

Como funciona uma fábrica digital?

Uma fábrica digital utiliza tecnologia avançada para automatizar as operações de fabricação e todas as práticas comerciais dentro de uma empresa. Usando a conectividade, uma fábrica inteligente coleta e analisa dados em tempo real dos ativos das máquinas.

Esses dados são usados com uma plataforma avançada de dados de máquinas baseada em nuvem para melhoria e automação de processos, desenvolvendo novas estratégias de manutenção e fornecendo aos operadores e gerentes os insights necessários.

Os sistemas legados também estão interligados nesta jornada. Esse processo inclui o uso de APIs e outras ferramentas para conectar software legado em uma troca de dados bidirecional e em tempo real. Os dados gerados pelas máquinas conectadas ficam disponíveis para uso do software.

Os dispositivos são usados para modernizar equipamentos e máquinas analógicos para que dados de qualquer geração de equipamento e de qualquer OEM sejam incluídos. Esta conexão abrangente de ativos de máquinas, software empresarial e outros sistemas críticos significa que toda a empresa e todos os seus processos operam sob uma única versão da verdade.

Análises baseadas em IA e algoritmos avançados de aprendizado de máquina criam visibilidade completa sobre o processo de produção e a cadeia de suprimentos e oferecem a oportunidade de automatizar e melhorar o desempenho da produção.

Como as fábricas digitais estão revolucionando a produção

As fábricas digitais posicionam análises avançadas na borda, conectando ativos físicos a recursos digitais. Isso permite a automação e a melhoria de processos em uma escala que seria impossível com a coleta e análise manual de dados.

As fábricas digitais também estão ampliando o poder das plataformas de dados de máquinas para outros softwares empresariais, como o gerenciamento da cadeia de suprimentos. Esta extensão é especialmente útil para a gestão da cadeia de abastecimento, onde a visibilidade completa dos processos de produção também é alcançada em toda a cadeia de abastecimento.

Como todos podem acessar os mesmos dados em uma fábrica inteligente, todas as práticas comerciais se concentram na fabricação de produtos com o menor custo, a mais alta qualidade e o menor desperdício. Os resultados são vistos imediatamente e insights avançados de vendas e marketing estão disponíveis para produtos novos e existentes.

Essas melhorias e economias impulsionam o reexame de outros processos de negócios. Por exemplo, a tecnologia IIoT aumenta significativamente a eficiência, a produtividade e a utilização de equipamentos, e muitas empresas podem reavaliar a sua estratégia de Capex e modificar os seus modelos de custos devido à capacidade desbloqueada.

Quais são os benefícios de uma fábrica digital?

Um dos benefícios mais óbvios é um grande aumento na eficiência. Ao eliminar processos humanos ineficientes de tomada de decisão que são lentos, tendenciosos ou incorretos, uma fábrica inteligente pode produzir mais com menos.

A produção digital abre oportunidades para mais empregos novos e com salários mais elevados, que muitas pessoas consideram mais envolventes e gratificantes. Esses empregos com salários mais altos também atraem jovens e novos talentos para a área, com novos insights e conceitos para melhorar as instalações.

Uma fábrica inteligente também é um terreno fértil para a inovação. A agilidade obtida com a análise em tempo real significa que há mais espaço para experimentar, ser criativo, encontrar soluções para novos problemas no mercado e testar ideias em escala sem gastar recursos desnecessários.

As fábricas digitais até observam um aumento na satisfação do cliente, porque os custos podem diminuir, os prazos de entrega podem diminuir, ao mesmo tempo que a qualidade e a consistência aumentam.

Como implementar uma fábrica digital

Aqui estão várias maneiras de iniciar sua transformação digital e implementar um modelo operacional de fábrica digital:

Conectar

O primeiro passo é conectar os ativos da máquina. As plataformas de dados de máquinas que usam a tecnologia IIoT permitem que as empresas conectem máquinas de diferentes OEMs e de diferentes gerações do mesmo OEM, incluindo equipamentos digitais e analógicos legados.

Avalie a produção atual

As empresas devem avaliar minuciosamente a sua posição e o ritmo a que planeiam alcançar uma fábrica digital. As mudanças serão incrementais ou “all in”? Como será alcançada a “adesão”?

Estas questões devem ser respondidas e o desempenho atual deve ser avaliado para compreender onde uma empresa está e como chegar onde deseja.

Escolha o provedor de soluções certo

Muitas empresas iniciam uma jornada digital rumo a uma fábrica inteligente com soluções ad hoc. Mas isso pode causar problemas de interoperabilidade entre alguns dispositivos, plataformas e dispositivos de ponta.

Uma plataforma abrangente de dados de máquina orientada por IA, como a MachineMetrics, oferece uma oportunidade pronta para prosseguir. Inclui análise de plataforma, dispositivos de ponta e forte suporte ao cliente em todo o sistema.

Crie uma cultura de fábrica digital

À medida que as equipes das fábricas digitais avançam e o impacto dos dados das máquinas em tempo real se torna aparente, a criação de uma cultura digital se torna mais gerenciável. Numa cultura digital, a comunicação e a colaboração baseiam-se em insights baseados em dados. A melhoria de processos torna-se mais fácil de realizar e pode ser identificada por qualquer funcionário com acesso aos dados.

Desafios e Soluções na Implementação de Fábricas Digitais

Aqui estão alguns dos desafios da implementação de uma fábrica digital e como você pode superá-los:

Habilidades de TI

Muitas pequenas e médias empresas não possuem competências avançadas em TI, o que aumenta o custo de implementação. Portanto, selecione um provedor de soluções confiável com histórico de atendimento ao cliente. Provedores como MachineMetrics oferecem um sistema com instalação intuitiva que pode ser instalado e executado em minutos.

Falta de planejamento

É fácil iniciar uma transformação digital para uma fábrica inteligente sem compreender totalmente o que isso significa e o que você deseja que ela faça. A solução é se aprofundar nos processos desde o início para entender onde você está e quais provedores de soluções melhor atendem à sua organização.

Executivos podem temer o custo

Muitas soluções são caras. Mas com o planejamento e a seleção adequados, o fornecedor de soluções certo fornecerá um sistema que excederá em muito as expectativas de ROI. Um programa piloto pode rapidamente transformar executivos céticos em crentes.

Software de Fábrica Digital

MachineMetrics apoia iniciativas de fábrica digital em todos os níveis de implementação. Desde nossos conectores de dados de alta velocidade que coletam dados de máquina diretamente da fonte a 1kHz (1000x mais rápido que o 1hZ disponível na maioria dos sensores industriais) até nosso software de padronização de dados que garante que as informações coletadas funcionem bem juntas e possam gerar resultados imediatos.

Nossos recursos de computação na nuvem e na borda suportam análises profundas e armazenamento de longo prazo na nuvem, bem como análises quase instantâneas e em tempo real para impulsionar a tomada de decisões rápida na borda.

Nossos painéis personalizáveis oferecem múltiplas visualizações de seus dados e todos podem acessar as informações que precisam, quando precisam, em um formato codificado por cores, simples de entender. Para os trabalhadores do chão de fábrica, oferecemos tablets diretamente nas máquinas para que possam sobrepor o contexto humano aos dados que coletamos. Tudo isso, somado à segurança de nível industrial, faz com que nossos clientes obtenham o ROI em apenas cinco dias.