Manufatura inteligente na ERA da Internet Industrial das Coisas

Para aumentar a competitividade, os fabricantes estão (ou pelo menos deveriam estar) mudando de um modelo reativo de solução de problemas para um modelo de gerenciamento de dispositivo, processo, produto e fábrica mais proativo.

Problemas da indústria enfrentados pela indústria de manufatura?

Pressão interna: altamente dependente do trabalho, o problema da baixa natalidade e disponibilidade de mão-de-obra está se expandindo ano a ano, o que não é propício ao desenvolvimento industrial.

Os produtos de exportação ainda são indústrias que necessitam de mão-de-obra intensiva. Entre eles, os processos da cadeia de fabricação, como processamento mecânico de metais, produção têxtil e de produtos eletrônicos, são os mais trabalhosos e demorados. A maior taxa de erro e a pior eficiência. Existem muitas pequenas e médias empresas por exemplo em Taiwan onde faltam fundos e conhecimento para introduzir a tecnologia digital nos processos. A baixa natalidade e o envelhecimento da população tornarão cada vez mais difícil o recrutamento de trabalhadores tradicionais, e a qualidade do trabalho e do espaço habitacional será ainda mais desfavorável.

Pressão externa: O programa internacional amadureceu e o nível técnico nacional precisa se atualizar com urgência

Tornou-se uma tendência para grandes fabricantes internacionais propor soluções inteligentes e eles partiram da Internet Industrial das Coisas para acelerar o atendimento às necessidades de fabricação “SMATR” e atingir as metas de fabricação e remessas corretas, que economizem mão-de-obra convencional. Em Taiwan por exemplo, no entanto, ainda existem muitas operações manuais e falta um ambiente de demonstração técnica digital.

Para aumentar a competitividade, as atividades relacionadas à manufatura devem ser digitalizadas e automatizadas. Se não houver uma solução doméstica integrada, apenas soluções estrangeiras poderão ser usadas no futuro, o que não apenas dificultará o exercício de vantagens competitivas únicas, mas também a falta de oportunidade de criar soluções para toda a planta.

Manufatura inteligente

A fabricação inteligente é baseada em máquinas de precisão, combinadas com várias tecnologias inteligentes, como IoT, computação em nuvem, robôs, redes de alta velocidade, big data e inteligência artificial aplicada em cima de grandes quantidades de dados, para atender às necessidades de equipamentos e sistemas inteligentes. Portanto, a implementação de demandas de manufatura inteligente é produzir aplicações no ambiente fabril para melhorar o nível técnico ou reduzir os custos de produção, aumentando assim a competitividade das fábricas modernas.

Ele integra de perto todos os aspectos do processo de produção de maquinário inteligente com a Internet das Coisas, computação em nuvem, big data e aplicativos de inteligência artificial (AI) e integra fluxos de dados de ponta a ponta através de redes para que as máquinas possam se comunicar entre si, e entre máquinas e pessoas, (Cobots), o que veremos com mais intensidade acontecendo no ambiente da próxima onda da Indústria 5.0. O gerenciamento quantitativo e transparente substitui o modo tradicional de gerenciamento da operação de manufatura da fábrica e auxilia a transformação digital da indústria de manufatura.

Aplicação de fabricação inteligente: A fabricação inteligente tem muitos impactos na previsão de demanda, previsão de preços de matérias-primas, otimização de processos, previsão de qualidade, otimização de programação, prevenção de equipamentos, inspeção óptica automática, gerenciamento de estoque e otimização de transporte.

4 Elementos da manufatura inteligente

Equipamento de automação

Embora o equipamento de automação seja um dos fundamentos da fabricação inteligente e possa substituir alguns trabalhos baseados em mão de obra convencional, o mais importante é combinar e otimizar cada elo de design, produção e serviço para ter alta eficiência e baixo custo. É apenas uma introdução ignorante ao equipamento de automação, ou pode apenas gastar muito dinheiro sem obter nenhum benefício.

Conexão de dispositivos e integração de dados

Após a implantação do equipamento de automação robotizado, o próximo passo é conectar o equipamento. Por meio da tecnologia da Internet das Coisas, os dados de cada equipamento podem ser integrados e o processo de fabricação otimizado passa a ser otimizado.

Monitoramento remoto

Embora a fabricação inteligente tenha substituído parte do trabalho de mão-de-obra, as pessoas podem, portanto, realizar mais tomadas de decisão e trabalho técnico e, por meio do monitoramento remoto, ajudar os operadores a entender o status do equipamento a qualquer momento. Ajustar os cronogramas de fabricação em tempo real, reduzir o tempo de inatividade do equipamento sem avisar, aumentar a produtividade e prolongar a vida útil do equipamento, são alguns dos benefícios de monitora maquinas e equipamentos produtivos de forma remota.

Combinado com a tecnologia AI

O objetivo da fabricação inteligente é combinar a inteligência artificial, que é uma das tendências mais importantes do momento. A IA pode permitir que o equipamento seja atualizado e, por meio da autoaprendizagem, pode coletar várias informações para otimizar continuamente o processo.

Tendências futuras de manufatura inteligente e tendências de mercado

Expandir os aplicativos 5G

Espera-se que os três principais recursos do 5G (URLLC, mMTC, eMBB) forneçam comunicações seguras, rápidas e altamente confiáveis, conduzindo a transformação e atualização da indústria de manufatura para fábricas inteligentes. É necessário desenvolver a cadeia de suprimentos e o ecossistema circundantes em conjunto com operadoras de telecomunicações, integradores de sistemas e operadoras de Netcom. No futuro cenário de inovação 5G+AI, um milhão de dispositivos de borda em um quilômetro quadrado podem ser conectados em série em um segundo para tomar a melhor decisão geral.

Importe a interpretabilidade da IA 

Os humanos e as máquinas devem cooperar (trabalhar de forma conjunta – Cobot) e devem confiar na interpretabilidade para persuadir as pessoas e auxiliar na análise e na tomada de decisões. Quando se trata da otimização de um processo específico e da seleção de recursos importantes, os resultados do julgamento do modelo podem ser difíceis de convencer os engenheiros de processo com muitos anos de experiência. Além do alto custo do processo, se a interpretabilidade pode ser proposta neste momento, ela desempenhará um papel importante na implementação das aplicações, um papel fundamental.

Modelo de aprendizado federado

Destina-se principalmente ao treinar modelos de IA, porque o conjunto de dados pode ter considerações como privacidade, regulamentos, regiões geográficas e concorrência no setor, ao qual é impossível realizar o aprendizado centralizado tradicional, portanto, o compartilhamento de modelos passa a ser usado em vez de compartilhamento de dados para quebrar as barreiras de dados e realizar das aplicações. Diferenciação de ponta a ponta e compartilhamento de conhecimento. Em termos de fabricação inteligente local, pode-se considerar introduzi-los em clusters industriais dominados por pequenas e médias empresas que têm requisitos comuns de IA, mas exigem diferenciação de produto.

Proteção de segurança da informação

As ameaças de segurança mais comuns na fabricação taiwanesa são ransomware, ataques de malware e ataques de phishing. No futuro, a defesa corporativa precisará mudar para uma nova arquitetura que integra TI e OT, para que o lado OT possa ser incluído na proteção da segurança da informação, e uma solução unificada será estabelecida para aliviar os desafios da transformação digital.

As relações da TI, OT

– TI (ou no Inglês IT – Technology Information).

– TO (no Inglês, Operational Technology).

Benefícios da fabricação inteligente

Os benefícios da fabricação inteligente são numerosos, incluindo a capacidade de detectar e responder proativamente a eventos, melhorar a qualidade e o rendimento, reduzir o tempo de inatividade e melhorar a eficácia geral do equipamento (OEE). Por meio do clone digital (digital twin) da fábrica, é possível simular com antecedência novos processos e entender onde estão os gargalos. A fabricação inteligente permite mudanças proativas nas cadeias de suprimentos e no inventário inteligente, otimizando outras logísticas da fábrica, incluindo embalagem e remessa (quando este se tratar de produtos de alto volume). A fabricação inteligente também pode revelar novas oportunidades de negócios, fluxos de receita e monetização de ativos para obter uma vantagem competitiva sustentável. Ele pode automatizar, coordenar e prever a probabilidade de falha do produto para manutenção preventiva afim de evitar o tempo de inatividade.

Em vendas e marketing, a manufatura inteligente permite que as organizações entendam o mercado, prevejam e atendam às preferências do cliente. Veremos muito sobre isso, ao tratarmos da próxima onda da indústria, que será a PERSONALIZAÇÃO EM MASSA. A fabricação inteligente pode ajudar ainda a prever a demanda, otimizar o estoque e monitorar os fornecedores em termos de otimização da cadeia de suprimentos, que agora passa a ser distribuída e descentralizada. As organizações da cadeia de suprimentos usam análises para previsão e gerenciamento de estoque há anos, mas na era da IoT, onde agora sabemos onde está quase tudo, são necessários mais recursos imediatos. As redes 5G podem suportar densidades de conexão ultra-altas de dezenas de milhares de endpoints, permitindo assim o uso real em larga escala de dados industriais, levando as fábricas a outro nível.

A fabricação inteligente pode melhorar a qualidade de produtos e processos por meio de controle estatístico de processo inteligente, gerenciamento de rendimento e análise de confiabilidade. A capacidade de entender e demonstrar que um processo está sob controle é um elemento central de programas como Quality by Design (QbD) e Good Manufacturing/Documentation/Safety Practice (GxP). A fabricação inteligente pode ajudar a cumprir os regulamentos para padronizar, automatizar e monitorar esquemas QbD e GxP, podendo assim demonstrar aos reguladores que todos os processos estão sendo observados e controlados e que mesmo as instituições mais sofisticadas não podem evitar a evasão fiscal. A tecnologia analítica pode ser usada para relatórios regulamentares automatizados e validados, trilhas de auditoria completas, controle de versão e assinaturas eletrônicas para documentar alterações em processos analíticos, procedimentos e relatórios,

Objetivos com os quais a tecnologia de agendamento de IA pode ajudar:

A IA auxilia nas emissões líquidas de carbono zero e desenvolve oportunidades de negócios verdes: 

O agendamento de IA usa tecnologia de redução de carbono digital para reduzir as emissões de carbono em setores que exigem altas emissões de carbono, o que ajudará os fabricantes a desenvolver oportunidades de negócios verdes. Ao mesmo tempo, garante a correta alocação e maximização dos recursos e reduz o desperdício de energia.

A IA responde rapidamente às mudanças na cadeia de suprimentos e avalia rapidamente as datas de entrega:

Desde o início da epidemia do C-19, a cadeia de suprimentos não conseguiu estabilizar a cadeia de suprimentos de matéria-prima devido à energia e transporte limitados. Por meio da tecnologia de agendamento de IA, vários fatores de influência podem ser inseridos e a data de entrega pode ser calculada em um curto espaço de tempo, permitindo que a empresa receba pedidos e prometa a entrega. O período é mais preciso e a boa vontade da empresa pode ser mantida.

A IA reduz a configuração de regras complexas e estabiliza o planejamento da capacidade de produção:

Na era da alta personalização (Indústria 5.0 ou a Próxima Onda da Indústria como já publiquei em outros artigos), um pequeno número de pedidos diversos não pode ser definido usando regras simples, e o planejamento que pode estabilizar a capacidade de produção é importante. A tecnologia de agendamento ajuda pessoas a tomarem melhores decisões. O uso do agendamento de IA pode alcançar melhores resultados e pode alcançar a redução digital de carbono e proteger o planeta.

A manufatura inteligente é uma tendência importante no desenvolvimento da indústria manufatureira no mundo todo, além de ser uma direção para aumentar a competitividade sustentável em todos os setores da economia. Muitas empresas tendem a se apressar para se transformar sem entendê-las. Antes de se transformar, eles podem primeiro entender o básico e quais dificuldades podem encontrar e, então, planejar soluções adequadas para o empreendimento. O plano de transformação pode maximizar os benefícios. Para tanto, buscar encontrar empresas que e bons parceiros tecnológicos para ajudar na jornada é um dos passos mais acertivos bem como esse movimento poderá acelerar a jornada de Transformação Digital da sua Indústria. Conte conosco para essa jornada.

Artigos Relacionados

× Posso te ajudar?