Adaptação à indústria 4.0 exige desenvolver estratégia adequada

Plástico Moderno, Automação pede interconectividade e aplicação de robôs
Automação pede interconectividade e aplicação de robôs

A automação das operações e processos, e sua integração em sistemas capazes de se ajustar de maneira inteligente às demandas, com o mínimo possível de intervenção humana, constituem propostas básicas do conceito da ‘Indústria 4.0’ (que pressupõe também outras tecnologias de ponta, como internet das coisas, big data e computação em nuvem). E, em escala bastante intensa, esse conceito é hoje reputado como principal diretriz da trajetória evolutiva das atividades fabris – inclusive, das atividades dos transformadores de plástico, tanto provedores de produtos prontos para o consumo quanto integrantes de outras cadeias produtivas nas quais ele também se consolida.

No Brasil, a conjuntura econômica desfavorável dos últimos anos tornou ainda mais adverso o ambiente tradicionalmente pouco propício aos investimentos nas atividades industriais; mas, ao mesmo tempo em que registram uma queda de preços natural nos mercados que amadurecem, as tecnologias inerentes à Indústria 4.0 – tanto hardware quanto software – também se tornam objetos de modalidades comerciais capazes de tornar mais viável sua aquisição.

Para a automação, especificamente, é necessário considerar investimentos em duas frentes, observa José Rizzo, CEO da fabricante de robôs colaborativos e desenvolvedora de soluções de internet industrial Pollux. Uma delas para a conectividade dos dados dos equipamentos, que através de sensores devem mostrar as condições de operação de cada um deles, transmitir informações para as demais máquinas, permitir comparações entre seus desempenhos. A outra, expressa nos próprios equipamentos, no caso dos transformadores de plástico hoje materializada principalmente em braços robóticos dedicados a realizar tarefas repetitivas, ou em robôs móveis que transferem produtos e insumos de um local para outro.

Plástico Moderno, Rizzo: automação pede interconectividade e aplicação de robôs
Rizzo: automação pede interconectividade e aplicação de robôs

Os braços robóticos, detalha Rizzo, realizam mais comumente tarefas como a retirada peças de injetoras – uma de suas aplicações mais usuais –, ou o posicionamento de produtos para a formação de paletes. “Mas muitos processos de manipulação de produtos extrudados, no acabamento, por exemplo, podem ser feitos por robôs”, enfatiza Rizzo, que também preside a ABII (Associação Brasileira de Internet Industrial).

Atualmente é possível automatizar todos os processos de uma empresa de transformação de plástico, destaca Vinicius Oliveira, especialista em termoplásticos do Instituto Senai de Inovação em Engenharia de Polímeros. “Essa automação pode assumir diversas arquiteturas, começando pelas já conhecidas combinações entre CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) e IHMs (Interfaces Homem Máquina), chegando a complexos sistemas em redes, dotados de sistemas analytics – que armazenam dados e controlam as operações de processos específicos – e de Sistemas de Execução da Manufatura (conhecidos pela sigla MES), com os quais é possível gerenciar, em tempo real, toda uma planta produtiva”, detalha.

Outro especialista do Senai, Bruno Trasatti, do Instituto de Inovação em Soluções Integradas em Metalmecânica, observa que, integrando-se a um sistema MES máquinas dotadas de sensores capazes de mensurar diversas grandezas, como temperatura, características dos materiais e das ferramentas, vibração, consumo de energia, entre outras, é possível agir de forma imediata para executar iniciativas como correções na qualidade do produto ou concentração da produção em horários nos quais os custos da energia terão menor impacto no processo. “Existem sistemas de simulação, ou de virtualização da manufatura, que ajudam a identificar o melhor equipamento para começar a aplicar sistemas de sensoriamento”, ressalta Trasatti.

Planejamento e possibilidades – Difícil imaginar uma empresa, de qualquer segmento industrial, que com um único investimento consiga hoje, de maneira imediata, adequar sua estrutura a todos os padrões da Indústria 4.0. Esse upgrade deve ser paulatino e precedido por um planejamento calcado no diagnóstico das potencialidades, carências e possíveis pontos de melhoria da planta produtiva.

Plástico Moderno, Faria: empresas devem seguir plano de investimento gradual
Faria: empresas devem seguir plano de investimento gradual

Allyson Faria, diretor de marketing na América Latina da Siemens PLM (unidade do grupo internacional que fornece softwares de gerenciamento do ciclo de vida de produtos e de operações de manufatura), fala em algo entre três e cinco anos como um prazo razoável para esse planejamento, denominado road map. “A empresa não pode desperdiçar o que já tem: deve olhar-se internamente e, então, definir um road map, contemplando investimentos graduais para esse prazo”, recomenda.

O profissional da Siemens ressalta: não é possível definir a priori qual o passo inicial desse programa de investimentos, pois tal decisão depende das necessidades de cada empresa. Mas cita tecnologias capazes de produzir benefícios imediatos, como a simulação e a impressão em 3D, aptas tanto a produções destinadas a atender regulamentações específicas quanto ao desenvolvimento, com custos muito menores, dos protótipos com os quais se pode analisar custos e características de produtos. “Também é possível simular virtualmente toda a linha de produção, unificando as engenharias, detectando gargalos e custos, verificando pontos de melhoria”, acrescenta Faria.

A Siemens PLM oferece vários produtos concebidos para ambientes de Indústria 4.0: softwares para modelagem 3D; softwares que via computação em nuvem permitem avaliar o que acontece no chão de fábrica; softwares de colaboração, com os quais as empresas podem trabalhar em parceria com os fornecedores em busca das melhores soluções para um projeto, entre outros. “São soluções muito acessíveis, até porque são escaláveis”, destaca Faria.

Por sua vez, a B&R Automation, integrante do grupo ABB, desenvolveu uma tecnologia denominada Orange Box, com a qual é possível diagnosticar as carências e as potencialidades dos parques tecnológicos das empresas e, a partir daí, projetar melhorias, considerando as informações emitidas pelas próprias máquinas: velocidades dos ciclos, variações de pressão e temperatura, consumo energético, entre outras. Essa tecnologia pode trabalhar tanto com máquinas mais modernas – que muitas vezes já vêm com os recursos para disponibilizar tais informações –, quanto com outras mais antigas, cujos dados podem ser obtidos com o uso de sensores.

Capturando as informações das várias máquinas, os dispositivos Orange Box possibilitam, entre outras coisas, medir a eficiência de cada uma delas, verificar quais consomem mais ou menos energia, perceber quais estão prestes a apresentar problemas, e a partir daí realizar ações de manutenção preditiva. “Essa tecnologia agrega inteligência aos recursos que a empresa já tem”, destaca Evandro Avancini, diretor da B&R. “E é modular, pode ser instalada inicialmente nas fases onde se imagina que estejam os principais gargalos”, acrescenta.

Plástico Moderno, Avancini: protocolo OPC UA conversa com sistemas MES
Avancini: protocolo OPC UA conversa com sistemas MES

Também se consolidam modalidades comerciais com potencial para tornar mais viável o uso de robôs, gênero de equipamento intrinsecamente associado ao conceito da Indústria 4.0, mas geralmente tido como acessível apenas às empresas detentoras de muitos recursos. Na Pollux, pode-se obter robôs pelo sistema de locação. “Com isso, em vez de investir R$ 300 mil ou R$ 400 mil na compra, pode-se ter um robô na empresa por R$ 7 mil ou R$ 8 mil mensais”, destaca Rizzo.

Plástico Moderno, Silva: recuperação de energia reduz 25% do consumo em robôs
Silva: recuperação de energia reduz 25% do consumo em robôs

Segundo ele, a locação permitiu à companhia expandir seu mercado para além do universo das grandes corporações, com as quais trabalhava anteriormente, e atender também empresas de médio porte, entre elas várias empresas da cadeia do plástico, segmento industrial com presença marcante na região da cidade catarinense de Joinville, onde está sediada a própria Pollux. “Recentemente negociamos um robô manipulador com um fabricante de tubos e estamos negociando um robô móvel com uma empresa de autopeças plásticas”, diz Rizzo. “Mas também vêm barateando muito outros custos relacionados à indústria 4.0, como os custos de sensores e da computação nas nuvens”, complementa.

Além dos robôs para colocar, retirar ou transportar produtos, outras soluções podem automatizar os processos dos transformadores de plástico. A Stäubli, por exemplo, disponibiliza um sistema para troca automática de moldes sem a intervenção de operadores: ele inclui mesa e sistemas para conexões de energia, fixação do molde (por grampo hidráulico ou placa magnética), travamento do molde e conexão do extrator. “No Brasil, já fornecemos sistemas capazes de efetuar automaticamente a troca de moldes de até 50 toneladas em menos de dois minutos, com tempo total de set-up (da última peça de um lote até a primeira peça do lote seguinte) inferior a quatro minutos. No exterior, já fornecemos sistemas ainda maiores”, conta Marcelo Magdaloni Silva, diretor geral da Stäubli no Brasil.

As máquinas e os padrões – A Indústria 4.0 aglutina propostas e tecnologias que há algum tempo vinham sendo trabalhadas pelos fabricantes de equipamentos de produção industrial, como as máquinas autorreguláveis, capazes de se ajustar automaticamente às variações no processo, que constavam do portfólio de empresas como a Arburg. “Já há algum tempo produzimos injetoras autorreguláveis, que se ajustam automaticamente a variações em quesitos como temperatura, pressão e matéria-prima”, observa Jeziel de Oliveira, gerente técnico da Arburg.

Mas a Indústria 4.0 vai além desses ajustes automáticos e preconiza a integração de todos os equipamentos em um sistema MES, com o qual é possível realizar um único gerenciamento. “Esse sistema permite ver, em qualquer lugar, o que acontece com cada máquina, comparar os desempenhos entre elas, programar ações de manutenção preditiva”, destaca Oliveira. Como informou, com alterações simples de hardware e software é possível integrar ao sistema MES mesmo máquinas já em operação.

O portfólio da Arburg inclui um sistema MES (nome comercial ALS) e também robôs que podem se conectar diretamente com suas injetoras. Da mesma forma, é possível integrar outros robôs às máquinas Arburg, pois os principais fabricantes desses dois gêneros de equipamentos hoje adotam o padrão Euromap, que permite a comunicação entre robôs e as máquinas mais utilizadas pelos transformadores. “Oferecemos, como opcional nas máquinas novas ou para uso em máquinas já em operação, as portas para a comunicação entre as máquinas e os robôs”, explica Oliveira.

Plástico Moderno, Sistema ALS da Arburg permite operação remota da linha fabril
Sistema ALS da Arburg permite operação remota da linha fabril

A integração total proposta pela Indústria 4.0 exige, porém, um protocolo mais amplo: ele ainda não está oficialmente definido, mas, entre as opções atualmente disponíveis, ganha força o protocolo OPC UA, hoje adotado por grandes provedoras das tecnologias vinculadas a esse conceito. “Além de promover a comunicação entre máquinas – independentemente do fabricante –, esse protocolo conversa com sistemas MES, demanda muito menos performance das máquinas e requer hardware mais simples”, justifica Avancini, da B&R.

O OPC UA é o padrão do mappView, plataforma de captação e gerenciamento de informações em plantas produtivas desenvolvido pela B&R (e que pode trabalhar em conjunto com a tecnologia Orange Box). Também o sistema operacional para internet das coisas MindSphere, lançado no Brasil no ano passado pela Siemens PLM, segue esse padrão.

Plástico Moderno, Orange Box, da B&R, acompanha o desempenho de cada equipamento
Orange Box, da B&R, acompanha o desempenho de cada equipamento

A Stäubli empregou o OPC UA para exibir sua tecnologia no estande que montou em junho último na mais recente edição da Automatica (feira de automação e robótica realizada na cidade alemã de Munique). “Ali, tínhamos cinco estações de produção, todas fundamentadas em OPC UA, com um cockpit pelo qual era possível, a qualquer momento, ver o que cada máquina estava fazendo, mensurar sua produção, verificar a temperatura de trabalho dos motores dos robôs e avaliar individualmente o nível de stress de cada motor; tudo isso, relacionado à manutenção preditiva, parte integrante da indústria 4.0”, conta Silva. “Os robôs dessa planta contavam com um sistema de reaproveitamento de energia que, comparativamente a robôs convencionais, reduz em quase 25% o consumo desse insumo”, acrescenta.

Mas a automatização, enfatiza Silva, não é o único ponto a ser considerado por empresas interessadas na Indústria 4.0, que devem também trabalhar para a integração entre as várias máquinas e processos, e entre esse aparato produtivo e seus demais sistemas (e, se possível, também com os sistemas de fornecedores e parceiros). Ele recomenda: para desempenhar tal tarefa, em vez de contar com um servidor próprio, pode ser mais interessante a computação em nuvem. “Entre outras coisas, essa alternativa permite interligar várias plantas e oferecer ao gestor informações rápidas e seguras onde quer que ele esteja”, diz o profissional da Stäubli.

Plástico Moderno, Recuperação de energia reduz 25% do consumo em robôs
Recuperação de energia reduz 25% do consumo em robôs

A computação nas nuvens para os sistemas da Indústria 4.0 é recomendada também por Matheus Zimmermann, outro especialista em termoplásticos do Instituto Senai de Inovação em Engenharia de Polímeros. “Devido à descentralização da informação em diversos servidores espalhados pelo mundo, a computação em nuvem reduz o risco de ataques cibernéticos”, justifica.

Faria, da Siemens PLM, lembra, porém, que qualquer atividade econômica – da rotina bancária aos voos dos aviões –, hoje se apoia em tecnologias de informação e comunicação, estando portanto sujeita a riscos de ataques e problemas no universo virtual. “Mas as empresas provedoras dos recursos para Indústria 4.0 estão investindo bastante em cybersegurança”, afirma.

De acordo com Faria, os empresários da indústria brasileira do plástico necessariamente deverão se adequar aos preceitos da Indústria 4.0, pois isso já está sendo feito por concorrentes da Ásia, da Europa e da América do Norte que poderão obter significativos ganhos competitivos. “E existem no Brasil estímulos para investimento nessas tecnologias”, ressalta o profissional da Siemens PLM.

Um possível exemplo desses estímulos citados por Faria é o anúncio, realizado em março último pelo governo federal, da estruturação de um programa que deve destinar R$ 8,6 bilhões de reais para a modernização do parque fabril brasileiro e para o avanço da Indústria 4.0 no país. A maior parte desses recursos deve vir do BNDES (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social), que já oferece linhas como a Finem, com a qual é possível obter financiamentos a partir de R$ 10 milhões para investimentos em Inovação.

Imagens: Divulgação

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