Está a impulsionar o surgimento de novas ferramentas que podem melhorar o planeamento de alto nível, bem como a manutenção e a otimização na unidade de produção.
As normas melhoram a conectividade:
A IIoT incorpora protocolos de comunicação máquina a máquina poderosos e padronizados. No fabrico de componentes eletrónicos de montagem em superfície (SMT), estes protocolos fornecem agora uma base para uma comunicação significativa entre os equipamentos automatizados em linha e o software empresarial, como os sistemas de execução de fabrico (MES) e os sistemas de planeamento de recursos empresariais (ERP). Esta é uma melhoria bem-vinda, uma vez que, historicamente, a falta de normas e o custo e esforço do desenvolvimento de software necessários para manter a compatibilidade têm prejudicado as perspetivas de uma comunicação sofisticada entre diferentes tipos de equipamentos e sistemas.
Outra melhoria é que as mudanças na forma como as máquinas partilham agora também permitem aos fornecedores de equipamentos SMT melhorar as ferramentas de software disponíveis para as equipas de produção que trabalham no chão de fábrica. Apesar da tendência geral para uma maior automatização e períodos mais longos de produção sem supervisão, a complexidade dos processos e equipamentos SMT — que requerem atenção frequente para manutenção e otimização — significa que a capacitação destes equipamentos continua a ser importante.
Ligar a TO e as TI:
Como um dos princípios definidores da Indústria 4.0, a ligação dos equipamentos de TO de uma organização com os seus sistemas de TI visa criar uma ligação perfeita entre os equipamentos da fábrica e as aplicações que impulsionam o negócio. Isto permite que o software empresarial, como o MES, automatize o controlo das atividades de fabrico, enquanto os dados dos equipamentos da fábrica também alimentam aplicações analíticas que informam o planeamento empresarial e fornecem os insights necessários para a melhoria contínua.
As tecnologias da IIoT incorporam agora protocolos e APIs padronizados, como o JSON (JavaScript Object Notation) e o REST (Representational State Transfer), que permitem a comunicação entre os equipamentos da fábrica e as aplicações de TI. Sem estas plataformas padronizadas, a compatibilidade entre equipamentos e aplicações está longe de ser "plug-and-play", exigindo uma colaboração dispendiosa e trabalhosa entre equipas de desenvolvimento de software de diferentes partes.
Graças a estes protocolos, os equipamentos e aplicações podem partilhar dados através de uma interface de comunicação relativamente simples. O fabricante do equipamento pode criar e manter esta interface sem ter de a personalizar para permitir a comunicação com aplicações de software específicas. Um exemplo é o YSUP-LINK, que faz parte do sistema de apoio à produção YSUP da Yamaha. Utiliza o REST para permitir que os equipamentos de montagem em superfície, como uma impressora automatizada YSP10 e as mais recentes máquinas de montagem YRM20 numa linha de produção, se liguem a diversos sistemas MES de terceiros ou a outras aplicações da Indústria 4.0. Além disso, monitoriza e recolhe informações dos equipamentos da linha de produção e liga-se a sistemas inteligentes de armazenamento de componentes, suportando a futura integração com equipamentos e software de terceiros.
Figura 1. O YSUP-LINK utiliza protocolos standard da indústria para ligar a automatização de fábrica com o software empresarial.
De facto, fornece um pacote de conectividade que permite que os equipamentos da fábrica enviem informações de estado para o MES, possibilitando ao MES monitorizar e gerir automaticamente as atividades de fabrico (Figura 2).
Figura 2. O YSUP-LINK fornece a conectividade necessária para que um MES possa gerir automaticamente o fabrico.
Várias instâncias de máquinas como a YRM20 podem ligar-se simultaneamente a este ambiente, permitindo que o YSUP-LINK envie relatórios ao MES, como atualizações de estado em tempo real sobre os materiais utilizados em cada máquina ou relatórios de reabastecimento quando as bobinas são trocadas.
Suporta também a interface SECS/GEM legada, facilitando a comunicação entre o novo software e equipamentos como o ambiente de processamento de semicondutores, que utiliza protocolos já estabelecidos.
Por outro lado, olhando para o futuro, a empresa está preparada para o protocolo de troca de dados para fábricas conectadas IPC-CFX (IPC-2591), que visa estabelecer um padrão único para todos os aspetos de gestão de dados e comunicações em fábricas digitais.
Melhorar as Comunicações de TI:
O sistema de apoio à produção da Yamaha inclui também um Sistema de Informação de Materiais (SIM), que centraliza a gestão da informação de materiais e a disponibiliza às ferramentas de software da fábrica para atividades como a monitorização de linhas e a verificação/navegação de configuração. Isto oferece vantagens para as equipas de produção, como tempos de resposta mais rápidos aos pedidos dos operadores por informações sobre bobinas, além de permitir cópias de segurança de dados mais ágeis.
A gestão é centralizada através da sincronização em tempo real entre o SIM e os sistemas de TI da empresa.
No chão de fábrica, é crucial garantir que as equipas de operações são mantidas informadas sobre o estado dos equipamentos e da produção e têm autonomia para tomar medidas corretivas quando necessário.
Aproveitando o servidor de transmissão, um operador que trabalhe numa máquina pode enviar instruções para todas as outras máquinas da linha em simultâneo. Todas as máquinas podem partilhar operações básicas, como o controlo de execução e alterações de programa, enquanto as gerações mais recentes de equipamentos YRM permitem a partilha de recursos como o carregamento de placas, a visualização no ecrã e o estado da máquina e da placa.
Além disso, o software YSUP fornece um painel de controlo em tempo real com análises melhoradas para suportar a otimização e a resolução de problemas em tempo real. Esta ferramenta inclui funções analíticas como análise de saída de impressão, análise de alinhamento de posicionamento, suporte ao processo de visão, incorporação de custos de desperdício e geração de relatórios melhorada que auxiliam nas atividades de manutenção e ajudam a melhorar a produtividade.
Apresenta também a análise de recolha de componentes, que ajuda a identificar e corrigir as causas principais de defeitos comuns de montagem. Este sistema já apresentou resultados notáveis para alguns clientes. Ao exibir simultaneamente as taxas de erro de recolha por alimentador e por cabeça de impressão, o painel de controlo ajuda a equipa a identificar com precisão um problema de recolha ou uma falha na fita de emenda que poderia demorar cerca de 6 horas a ser identificado utilizando ferramentas tradicionais. A Figura 3 compara os processos de diagnóstico de ambas as abordagens e mostra como o painel de controlo reduziu o tempo de resolução do problema para cerca de 40 minutos.
Figura 3. Resolução de problemas com base nos registos de erros tradicionais (à esquerda) e na nova análise do Painel de Controlo (à direita).
Da mesma forma, outro cliente utilizou a informação do painel de controlo para reduzir os erros de preparação de encomendas em mais de 100.000 por mês, o que representa uma poupança potencial entre 12.000 e 120.000 dólares por ano em perdas de componentes.
Conclusão:
As tecnologias da IIoT estão a possibilitar uma comunicação sofisticada e intuitiva entre equipamentos de montagem em superfície, ferramentas de software de fábrica e TI empresarial. Por um lado, isto proporciona a tão esperada ponte entre os domínios empresariais de TI e TO (Tecnologia Operacional) para automatizar a gestão da produção e aumentar a eficiência. Por outro lado, estabelece as bases para ferramentas de software de fábrica melhoradas que aumentam a visibilidade para os operadores de equipamentos e aceleram a resolução de problemas e a otimização de processos para maximizar a produtividade.
