A fabricação inteligente transformando a produção

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A chamada Smart manufacturing (SM) está em pleno vapor, trazendo consigo uma nova era de operações empresariais. O uso de tecnologias avançadas e integradas nos processos de fabricação está transformando radicalmente a maneira como as empresas operam, impulsionadas pela evolução tecnológica e um mercado globalizado e digitalizado.

Nesse cenário, os fabricantes estão abraçando as tecnologias de fabricação inteligente para se manterem competitivos e lucrativos. Uma peça-chave nessa transformação é a Internet Industrial das Coisas (IIoT), que capacita os sistemas de fabricação inteligente por meio do uso de sensores de última geração. Esses sensores coletam dados vitais sobre o desempenho e a saúde dos ativos críticos de uma organização.

À medida que a indústria avança rumo à quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0, a manufatura inteligente desempenha um papel fundamental. Ela combina uma gama de tecnologias emergentes e ferramentas de diagnóstico, tais como inteligência artificial (IA), Internet das Coisas (IoT), robótica e realidade aumentada. Essas tecnologias trabalham em sinergia para otimizar o planejamento de recursos empresariais, promovendo a agilidade e a adaptabilidade das empresas.

Se você deseja ir mais fundo nas principais tecnologias associadas aos sistemas de manufatura inteligente e descobrir os incríveis benefícios que elas podem trazer, então continue lendo este artigo! Você está prestes a explorar um novo mundo de possibilidades na fabricação moderna.

Internet Industrial das Coisas

Você já teve contato com esse conceito antes? A Internet Industrial das Coisas (IIoT) é uma rede interconectada de máquinas, ferramentas e sensores que se comunicam entre si e com uma nuvem para coletar e compartilhar dados.

Os ativos conectados à IIoT desempenham um papel crucial no gerenciamento e manutenção de equipamentos em instalações industriais, aproveitando a computação em nuvem e facilitando a comunicação entre as máquinas. Esses recursos utilizam dados de várias máquinas simultaneamente, automatizam processos e fornecem análises mais sofisticadas aos fabricantes.

Em ambientes de fábricas inteligentes, os dispositivos IIoT são empregados para aprimorar a visão das máquinas, rastrear níveis de estoque e analisar dados, visando otimizar o processo de produção em massa.

A IIoT não apenas permite a comunicação e compartilhamento de dados de diagnóstico entre ativos inteligentes conectados à Internet, possibilitando comparações instantâneas de sistemas e ativos, mas também auxilia os fabricantes na tomada de decisões mais informadas em relação a toda a operação de produção em massa.

Inteligência Artificial

A inteligência artificial (IA) desempenha um papel crucial na fabricação inteligente, trazendo consigo uma série de benefícios significativos. Um desses benefícios está relacionado à capacidade da IA de realizar análises de dados em tempo real de forma eficiente. Com dispositivos e sensores de IoT coletando dados provenientes de máquinas, equipamentos e linhas de montagem, os algoritmos impulsionados pela IA podem processar e analisar rapidamente essas informações para identificar padrões e tendências, proporcionando aos fabricantes um melhor entendimento do desempenho dos processos de produção.

Além disso, as empresas podem utilizar sistemas de IA para identificar anomalias e defeitos nos equipamentos. Algoritmos de aprendizado de máquina e redes neurais, por exemplo, são capazes de identificar padrões nos dados e tomar decisões com base nesses padrões, permitindo que os fabricantes detectem problemas de controle de qualidade desde o início do processo de produção.

Dessa forma, a IA na fabricação inteligente desempenha um papel fundamental ao oferecer análises em tempo real, identificação de tendências e detecção precoce de problemas, impulsionando a eficiência e a qualidade dos processos de produção nas empresas.

Robotização

A robótica desempenha um papel fundamental na fabricação inteligente, impulsionando a automação de processos e trazendo uma série de benefícios significativos. Os robôs assumem tarefas repetitivas e/ou perigosas, como montagem, soldagem e manuseio de materiais, sendo um dos principais impulsionadores da eficiência nesse campo. A tecnologia robótica é capaz de executar essas tarefas repetitivas com velocidade e precisão muito superiores às capacidades dos trabalhadores humanos, o que resulta em uma melhoria na qualidade do produto e na redução de defeitos.

A versatilidade da robótica é um aspecto destacado, pois os robôs podem ser programados para desempenhar uma ampla gama de tarefas, tornando-os ideais para processos de fabricação que requerem alta flexibilidade e adaptabilidade.

Um aspecto crucial é que os fabricantes interessados na abordagem de fabricação inteligente podem integrar a robótica com sensores IIoT e análise de dados. Essa combinação permite a criação de um ambiente de produção mais flexível e responsivo, impulsionando ainda mais a eficiência e a capacidade de adaptação dos processos industriais.

Em resumo, a robótica desempenha um papel essencial na fabricação inteligente, melhorando a automação de processos, aumentando a qualidade do produto e proporcionando maior flexibilidade na produção. Sua integração com a Internet Industrial das Coisas (IIoT) e a análise de dados potencializa ainda mais os benefícios para os fabricantes que buscam aprimorar suas operações.

Cloud

A evolução tecnológica da computação em nuvem e da edge computing tem um papel crucial nas operações das fábricas inteligentes. A computação em nuvem auxilia as organizações no gerenciamento remoto da coleta e do armazenamento de dados, eliminando a necessidade de infraestrutura local e aumentando a visibilidade dos dados na cadeia de suprimentos.

Por meio de soluções baseadas em nuvem, os fabricantes podem aproveitar aplicativos de IIoT e outras tecnologias inovadoras, como a edge computing, para monitorar dados de equipamentos em tempo real e dimensionar suas operações com facilidade.

Por outro lado, a edge computing é um paradigma de computação distribuída que aproxima o processamento e o armazenamento de dados das operações de fabricação, em vez de concentrá-los em um data center centralizado baseado na nuvem. No contexto da fabricação inteligente, a “computação de borda” implementa recursos de computação e armazenamento de dados na “borda” da rede, mais próximos dos dispositivos e máquinas que geram os dados. Isso possibilita um processamento mais rápido de grandes volumes de dados de equipamentos.

A aplicação da edge computing na fabricação inteligente oferece benefícios adicionais aos fabricantes, tais como:

• Redução dos requisitos de largura de banda da rede, problemas de latência e custos associados à transmissão de grandes volumes de dados a longas distâncias.
• Garantia de que dados confidenciais permaneçam na própria rede, melhorando a segurança e a conformidade.
• Melhoria da confiabilidade operacional e resiliência, ao manter os sistemas críticos em funcionamento durante períodos de inatividade do data center central ou interrupções de rede.
• Otimização dos fluxos de trabalho por meio da análise de dados provenientes de várias fontes, como níveis de estoque, desempenho das máquinas e demanda do cliente, identificando áreas de melhoria e aumentando a interoperabilidade dos ativos.

A combinação da edge computing e da computação em nuvem permite que as organizações utilizem serviços de software (SaaS), ampliando a acessibilidade da tecnologia para diversas operações de fabricação.

Em ambientes de fabricação, onde a tomada de decisões precisa ser ágil devido ao impacto significativo nos resultados da produção, a computação em nuvem e a edge computing auxiliam as empresas a identificar e responder rapidamente a falhas de equipamentos, defeitos de qualidade, gargalos na linha de produção e outros desafios.

Blockchain

Blockchain oferece um registro compartilhado que auxilia as empresas na criação de transparência, rastreamento de ativos e aprimoramento da segurança cibernética em redes de negócios.

Em um ambiente de manufatura inteligente, o blockchain desempenha um papel crucial, registrando imutavelmente cada etapa da cadeia de suprimentos, desde as matérias-primas até o produto final. Ao utilizar o blockchain para rastrear o movimento de mercadorias e materiais, os fabricantes podem garantir a transparência e a segurança de cada processo de produção, reduzindo o risco de fraudes e aumentando a responsabilidade.

Além disso, o blockchain pode ser empregado para aprimorar a eficiência da cadeia de suprimentos, automatizando muitos dos processos envolvidos no rastreamento e na verificação de transações. Por exemplo, as organizações podem utilizar contratos inteligentes, que são contratos autoexecutáveis com termos definidos em linhas de código, para verificar a autenticidade dos produtos, rastrear remessas e realizar pagamentos. Isso reduz o tempo e os custos associados a processos manuais, ao mesmo tempo em que melhora a precisão e reduz o risco de erros.

Os fabricantes também podem empregar tecnologias baseadas em blockchain para proteger a propriedade intelectual, criando um registro de propriedade e aprimorando as práticas de sustentabilidade ao rastrear o impacto ambiental dos processos de produção.

Em resumo, o blockchain desempenha um papel fundamental na manufatura inteligente, fornecendo um registro compartilhado que promove transparência, segurança e eficiência na cadeia de suprimentos. Ao utilizar essa tecnologia, os fabricantes podem aprimorar o controle sobre seus processos, proteger a propriedade intelectual e promover práticas mais sustentáveis.

Digital Twins

Digital Twins ou gêmeos digitais, em tradução literal têm ganhado popularidade no contexto da manufatura inteligente, representando uma réplica virtual de um objeto físico ou sistema que é equipado com sensores e conectado à internet. Essa representação virtual permite a coleta de dados em tempo real e fornece informações valiosas sobre o desempenho.

Os gêmeos digitais desempenham um papel crucial na monitorização e otimização de processos de fabricação, máquinas e equipamentos. Ao coletar dados por meio de sensores instalados nos equipamentos, os gêmeos digitais podem identificar anomalias, detectar possíveis problemas e fornecer insights sobre como otimizar os processos de produção. Essas informações ajudam os fabricantes a tomar decisões mais informadas e a realizar ajustes necessários para melhorar a eficiência e a qualidade.

Além disso, os digital twins também são úteis na simulação de cenários e testes de configurações antes da implementação real. Por meio dos gêmeos digitais, os fabricantes podem avaliar diferentes configurações e estratégias, identificando os impactos potenciais antes de aplicá-los no ambiente físico. Isso permite uma abordagem mais precisa e eficiente, reduzindo riscos e custos associados a erros durante a implementação.

Outra vantagem dos gêmeos digitais é facilitar a manutenção e o suporte remotos. Ao ter acesso aos dados em tempo real do gêmeo digital, os especialistas podem diagnosticar problemas, fornecer orientações e até mesmo realizar ajustes à distância, economizando tempo e recursos.

Análises Preditivas

A análise de dados desempenha um papel fundamental na fabricação inteligente (eu acho que desempenha papel fundamental no mundo todo!), sendo responsável por coletar, processar e analisar informações provenientes de diversas fontes, como sensores IIoT, sistemas de produção e sistemas de gerenciamento da cadeia de suprimentos. Por meio de avançadas técnicas de análise de dados, a análise preditiva se destaca ao identificar proativamente ineficiências, gargalos e problemas de qualidade.

A principal vantagem da análise preditiva no setor de manufatura reside em sua capacidade de aprimorar a detecção de defeitos, permitindo que os fabricantes adotem medidas preventivas para evitar paralisações e falhas de equipamentos. A análise preditiva também permite que as organizações otimizem os cronogramas de manutenção, determinando o momento mais adequado para realizar reparos e manutenções preventivas.

Ao antecipar problemas potenciais por meio da análise preditiva, os fabricantes podem evitar interrupções não planejadas na produção, aumentar a eficiência operacional e reduzir os custos relacionados a falhas e paradas repentinas. Além disso, a otimização dos cronogramas de manutenção ajuda a evitar intervenções desnecessárias ou prematuras, economizando recursos e maximizando o tempo de atividade dos equipamentos.

Um breve resumo dos benefícios da Fabricação inteligente

As soluções avançadas de manufatura, oferecem uma série de benefícios em comparação com as abordagens tradicionais.

• Aumento de produtividade: A fabricação inteligente possibilita uma melhoria significativa na eficiência organizacional, otimizando os processos de produção e promovendo a convergência de dados. Por meio da utilização de tecnologias de informação inovadoras, os fabricantes conseguem minimizar erros de produção, reduzir desperdícios, diminuir os custos e aumentar a eficácia geral dos equipamentos.
• Melhoria da qualidade dos produtos: A fabricação inteligente auxilia as empresas na produção de produtos de alta qualidade, aprimorando o controle dos processos e os testes realizados. Com o uso de sensores IIoT e análise de dados, os fabricantes podem monitorar e controlar os rendimentos da produção em tempo real, identificando e corrigindo problemas antes que afetem a qualidade do produto.
• Maior flexibilidade: A fabricação inteligente amplia a flexibilidade da produção, permitindo que os fabricantes se adaptem rapidamente às mudanças na demanda do mercado e aproveitem ao máximo os benefícios da previsão de demanda. Ao implantar ferramentas de robótica e inteligência artificial, os fabricantes conseguem reconfigurar rapidamente as linhas de produção ao longo do ciclo de vida, para acomodar mudanças no design do produto ou no volume de produção. Isso otimiza efetivamente a cadeia de valor e proporciona uma resposta ágil às demandas do mercado.

Essas são só algumas das vantagens que as soluções inteligentes de manufatura podem oferecer. Ao adotar abordagens inovadoras e tecnologias avançadas, as empresas podem impulsionar sua eficiência, qualidade e flexibilidade, ganhando uma posição competitiva no mercado em constante evolução.

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Artigo original: https://www.ibm.com/blog/smart-manufacturing-technology-is-transforming-mass-production/