Como a IIoT viabiliza fábricas inteligentes

Os gastos globais com a Internet das Coisas (IoT) devem atingir US$ 1 trilhão em 2022¹, quase dobrando o tamanho do mercado em 2021. Surpreendentemente, porém, não é a tecnologia ou mesmo serviços baseados na web que levam à adoção de tecnologia conectada. Em vez disso, a HFS Research descobriu que a fabricação industrial exibiu a maior taxa de adoção (85%) entre as empresas pesquisadas.

Existem benefícios bem conhecidos para a fabricação industrial, adotados ao longo do tempo como melhorias funcionais independentes, otimização da taxa de produção e aumento dos dados coletados para melhorar os insights das operações. Mas, à medida que a fabricação adota uma visão mais holística para integrar a infraestrutura de tecnologia da informação (TI) com a tecnologia de operações (OT) para criar a fábrica inteligente, os fabricantes podem aproveitar todos os benefícios dessa “IoT industrial” (IIoT) impulsionando seus setores.

Existem vários fatores pelos quais a IIoT viabiliza as fábricas inteligentes (com alguns desafios restantes). No entanto, antes de explorá-los, vale a pena rever as características que diferenciam uma fábrica inteligente de uma tradicional.

Características inteligentes de fábricas inteligentes

A diferença mais simples na fábrica inteligente é a confluência de informações digitais e ativos físicos que ampliam as capacidades de fabricação. Esses Sistemas Ciber-Físicos (CPS) incorporam sensores adicionais e automatizam controles nos processos de fabricação, levando a três características principais: conectividade de ativos, visibilidade de desempenho/tendência e autonomia do operador.

Ferramentas digitais e físicas integradas conectam os operadores ao equipamento. Essa conexão fornece uma imagem virtualizada em tempo real do status do equipamento em um monitor. Ao enriquecer os insights sobre como o processo está sendo executado durante a operação, os operadores podem monitorar os processos mais de perto enquanto gastam menos tempo ativo observando as máquinas funcionarem, aumentando a autonomia.

Outra característica da fábrica inteligente é a coleta de dados e a análise de requisitos que os engenheiros precisam para decodificar a operação do processo. Além disso, deve haver servidores no local ou baseados em nuvem para processar e hospedar o maior volume de dados, um recurso que a infraestrutura legada não precisava.

Benefícios da fábrica inteligente

A IIoT está impulsionando essa taxa de adoção de 85% na fabricação industrial devido às suas muitas vantagens. A primeira camada são os ganhos históricos que os fabricantes obtêm ao usar IA e aprendizado de máquina como parte de seu processo:

• Controle de estoque aprimorado – o registro de informações sobre o fluxo de produção permite os benefícios duplos de estoque mais baixo – um indicador de desempenho (KPI) de alta prioridade historicamente – e maior resiliência/disponibilidade de componentes (uma desvantagem conhecida da produção just-in-time (JIT)) . A análise pode otimizar o saldo enquanto reduz o risco de fornecimento. Essa melhoria reduz os custos de gerenciamento de pedidos e manuseio de materiais.
• Menor custo de produção por meio de maior eficácia geral do equipamento (OEE) – usando dados coletados e IA, a fábrica inteligente ajusta o fluxo de produção para maximizar o tempo de atividade, identificar padrões e prever variações de demanda. Essa abordagem também otimiza os ativos para melhorar a produção e a eficiência energética.
• Melhor qualidade e menores resíduos – a coleta de dados substanciais durante a produção permite que os operadores tenham uma visão dos ciclos de vida dos equipamentos. Essa visualização permite que eles descubram tendências no desgaste da ferramenta e prevejam o próximo (provável) ponto de falha. Além disso, a manutenção preditiva reduz o custo do reparo e o tempo de inatividade para executá-lo, uma vantagem significativa ao considerar as taxas de execução e visar a redução de desperdício do processo por meio de iniciativas enxutas.

Com essas três melhorias aparentes, a IIoT habilita ainda mais a fábrica inteligente, promovendo a descentralização. Por meio das recentes interrupções na cadeia de suprimentos global, as empresas adotaram um modelo mais verticalmente integrado para reduzir o tempo de qualificação do fornecedor e obter controle sobre a qualidade e a entrega de componentes. À medida que mais empresas implementam ferramentas de IIoT na cadeia de suprimentos, conectar os ativos dos fornecedores a uma rede compartilhada pode beneficiar uma fábrica inteligente sem integração vertical.

Além disso, adicionar esse recurso aumenta a capacidade do fornecedor de trabalhar com outras empresas, proporcionando aos novos parceiros insights sobre os próprios recursos do processo, sem auditorias de qualidade ou revisões de processo demoradas. O aumento da IIoT em toda a fabricação também facilita a criação de padrões do setor para garantir às empresas que um novo parceiro adotou os novos recursos adequadamente.

A IIoT também ajuda as empresas a criar novos fluxos de negócios, como ofertas e produtos de personalização aprimorados ou manufatura como serviço. O aumento da coleta e análise de dados fornecerá qualidade por meio de melhoria contínua em todo o processo de fabricação, independentemente da aplicação.

Por fim, a integração de TI com OT agiliza o desenvolvimento de produtos ou iniciativas de melhoria/solução de problemas de processos, aproveitando simulações virtuais para acelerar mudanças interativas antes de cortar uma peça física.

Desafios de fábrica inteligente

Apesar das inúmeras vantagens da fábrica inteligente habilitada para IIoT, as empresas têm alguns desafios que precisam superar.

O primeiro é o custo inicial de agregar as ferramentas de coleta de dados e processamento digital. No entanto, como mencionado, essas melhorias podem levar a reduções de custos em outros aspectos da fabricação e da cadeia de suprimentos, portanto, o business case deve considerar o impacto total do investimento, incluindo a modularização de ferramentas de coleta/processamento de dados e redução de estoque e tempo de inatividade.

Outro desafio é integrar a nova tecnologia com a infraestrutura legada. Embora a construção de uma nova arquitetura integrada seja normalmente um processo mais simples, pode não ser prático. A adaptação de uma fábrica com ferramentas de IIoT deve considerar aspectos não negociáveis, como conectividade, resiliência de rede e segurança cibernética, que se tornam mais críticos com maior dependência de uma fábrica conectada.

Finalmente, é importante adicionar ou contratar os conjuntos de skills para implementar a tecnologia de forma adequada, incluindo a projeção de aumentos de uso de rede e capacidade de processamento de dados.

Conclusão

Embora as empresas sempre devam superar os desafios ao implementar uma mudança disruptiva para um setor, a fabricação industrial está entrando na Indústria 4.0 pela adoção quase universal da IIoT. Como resultado, os fabricantes podem obter estoque otimizado, custos operacionais mais baixos e maior qualidade por meio de conectividade, visibilidade e autonomia aprimoradas. Além disso, a IIoT oferece a oportunidade de avançar para uma cadeia de suprimentos padronizada, descentralizada e conectada. Juntamente com melhorias mais rápidas no desenvolvimento de produtos e processos, esse estado final criou um ponto de inflexão empolgante para a fabricação industrial.

Referências 

1.“Gastos na Internet das Coisas (IoT) em todo o mundo em 2023.” Estatista. Lionel Sujay Vailshery, 28 de junho de 2022. https://www.statista.com/statistics/668996/worldwide-expenditures-for-the-internet-of-things/.

Artigo escrito por Adam Kimmel e publicado no blog da Mouser Electronics: How the IIoT Enables the Smart Factory

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

(*) este post foi patrocinado pela Mouser Electronics