A nuvem não é a única solução

A digitalização dos processos de produção, incluindo os que envolvem a tecnologia de retificação, gera grandes expectativas. Estamos a aproximar-nos dos limites físicos em termos de precisão das retificadoras e das ferramentas. Consequentemente, o foco volta-se agora para a otimização dos processos e para a ligação em rede como forma de desbloquear um novo potencial de desenvolvimento. No entanto, as organizações querem manter o controlo sobre os seus próprios dados, o que provavelmente desempenhará um papel decisivo no aumento dos níveis de confiança e aceitação desta nova forma de trabalho colaborativo, especialmente nas PME.

Os dados dos processos são um ativo valioso. “Os níveis de consciencialização aumentaram consideravelmente nos últimos anos”, confirma Alexej Voigt, responsável de Engenharia Elétrica do fabricante de retificadoras Danobat-Overbeck em Herborn. Voigt deu uma palestra na última conferência da Schleiftagung em Estugarda-Fellbach, no final de janeiro. Aí discutiu o potencial da análise de dados da máquina para a otimização do processo de retificação e delineou métodos para a aquisição e análise de dados em fusos motorizados digitais.

Para Alexej Voigt, a utilização de componentes inteligentes que fornecem dados para supervisão em tempo real é a chave para otimizar ainda mais o desempenho, a eficácia e a fiabilidade das máquinas. “Estes fornecem, igualmente, a base para análises avançadas e manutenção preditiva sob a forma de serviços digitais”, afirma o especialista. No entanto, “é compreensível alguma preocupação por parte das empresas mais pequenas, especialmente no que diz respeito a manter o controlo sobre os seus próprios dados e potenciais ciberataques”.

Neste contexto, Voigt acredita que os fabricantes de máquinas têm o dever de fornecer informações, transmitir a experiência de projetos-farol anteriores e conceber soluções modulares que se adaptem às pequenas e médias empresas (PME). “Os padrões elevados de segurança, interfaces claramente definidas e produtos certificados são as melhores formas de estabelecer a confiança”, afirma, sublinhando: “O nosso objetivo é facilitar o acesso dos nossos clientes às tecnologias de produção baseadas em dados, sem terem de depender de uma grande equipa de engenheiros para desenvolver soluções independentes específicas para cada aplicação”.

O Instituto Fraunhofer para Sistemas de Produção e Tecnologia de Design (IPK), em Berlim, observou que cada vez mais fabricantes de sistemas estão a equipar as suas máquinas com sistemas extensivos de sensores e monitorização desde o início. É importante concentrar a digitalização, em primeiro lugar, na configuração da máquina e determinar quais os dados do processo que são fornecidos automaticamente pela máquina de produção. De acordo com o IPK, os dados de desempenho da máquina ou os parâmetros e definições do processo podem servir como fontes adicionais de informação, juntamente com os sensores e sistemas de controlo integrados.

Um olhar sobre as soluções digitais já oferecidas pelos fabricantes de retificadoras dá uma ideia das vantagens que podem ser obtidas com a utilização de dados. O primeiro passo é criar sempre um espaço de dados fechado (nuvem privada, intranet) limitado exclusivamente à própria empresa. São utilizadas interfaces abertas e normalizadas baseadas em OPC UA para garantir que as novas retificadoras, as máquinas existentes, as máquinas de fabricantes diferentes e até os robôs da fábrica possam comunicar entre si e trocar dados. A apresentação da umati (interface universal de tecnologia de máquinas) na feira GrindingHub, que a VDW (Associação Alemã de Fabricantes de Máquinas-Ferramenta) organiza em Estugarda de 14 a 17 de maio, destaca as vantagens desta solução numa demonstração ao vivo.

A conetividade tem sido uma parte importante da GrindingHub desde a estreia do evento, há dois anos. A iniciativa umati, lançada pela VDW em 2017, é uma comunidade criada pelo setor da engenharia e pelos seus clientes. O seu objetivo é divulgar e utilizar normas de interface abertas baseadas em OPC UA.

Entre os parceiros e expositores da umati na GrindingHub, encontra-se também a empresa Kapp Niles, sediada em Coburg, especialista em máquinas para a maquinagem fina de engrenagens e perfis. André Wetz, gestor de projetos para a transformação digital, explica como se pode estruturar um sistema digital modular. Um pacote de hardware normalizado (constituído por sensores e um PC industrial com firewall e servidor OPC UA) constitui a base do sistema. Os clientes podem selecionar as soluções de software de que necessitam, tais como a supervisão do estado dos eixos lineares e rotativos para determinar o desgaste, ou a supervisão e avaliação de componentes específicos dos processos de retificação e de reavivamento em tempo real para reduzir as taxas de rejeição.

Outra solução digital é um sistema de circuito fechado que permite a integração perfeita de máquinas de processamento e de medição. “Os funcionários já não têm de intervir para medir as peças após a retificação”, explica André Wetz. O sistema garante que os dados da máquina de processamento são transmitidos diretamente para a máquina de medição. O relatório de medição é devolvido à máquina no formato GDE (intercâmbio de dados de engrenagens), que pode efetuar as correções necessárias de forma independente.

André Wetz sublinha que todas as soluções são executadas nas máquinas do cliente e na sua própria rede. “Isto deve dissipar quaisquer preocupações sobre uma possível perda de soberania dos dados ou a ameaça de ciberataques desde o início”, diz ele. Isto permite que os clientes decidam por si próprios se e como querem otimizar o seu desempenho, bem como os benefícios que querem obter do intercâmbio de dados com entidades externas, tais como fabricantes de máquinas ou parceiros na cadeia de valor.

De acordo com Wetz, atualmente, os clientes da Kapp Niles do setor automóvel são os que mais beneficiam dos ganhos de eficiência oferecidos pela interconexão digital. Como exemplo de uma aplicação específica, cita a supervisão inteligente de processos para obtenção de engrenagens silenciosas. A interconexão digital pode ser utilizada para identificar componentes ruidosos durante a maquinagem e reduzir a taxa de rejeição. "É um meio eficaz de cumprir os requisitos de qualidade dos veículos elétricos", afirma Wetz.

Porém, os exemplos deixam claro que a ligação em rede para além das fronteiras da empresa são as que maior valor acrescentado oferecem.

O número significativo de projetos de investigação com financiamento público demonstra que o desenvolvimento de arquiteturas de computação em nuvem seguras e translocalizadas tem, atualmente, um grande interesse científico e político. Isto inclui o desenvolvimento de uma arquitetura de sistema de nuvem periférica compatível com o Gaia-X, que é o núcleo do projeto de investigação Escom (Edge Services for Components). A Danobat-Overbeck está envolvida no projeto através da colaboração com o Instituto de Gestão da Produção, Tecnologia e Máquinas-Ferramenta (PTW) da TU Darmstadt.

No que diz respeito à desconfiança em relação às soluções na nuvem, muitas vezes, as empresas não são diferentes dos particulares. Se as empresas não tiverem uma ideia clara do que acontece aos seus dados ou mesmo do local onde são armazenados, isso pode diminuir grande parte da euforia em torno de tecnologias que, de outro modo, seriam promissoras. O Edge Computing consiste no processamento e armazenamento de dados no local onde são recolhidos.

Apenas são enviadas quantidades significativamente reduzidas de dados especialmente selecionados “por convite“para instâncias informáticas externas ou para a nuvem através de uma interface definida.”Este sistema aumenta a segurança, mas a computação periférica também permite velocidades de transferência de dados elevadas, capacidade em tempo real e soberania dos dados”, explica Alexej Voigt. “Os utilizadores mantêm sempre o controlo sobre os dados que saem da rede e os que não saem".

O professor Matthias Weigold, diretor do PTW na TU Darmstadt, escreveu recentemente um artigo que destaca o papel especial da Escom no desenvolvimento de aplicações Gaia-X na indústria transformadora. Gaia-X é um projeto europeu conjunto que visa facilitar o intercâmbio de dados ao longo da cadeia de valor, enquanto garante que a soberania digital permanece nas mãos dos proprietários dos dados e assegura a interoperabilidade das diferentes plataformas. Segundo Weigold, que também é membro da WGP (Associação Académica Alemã para a Tecnologia da Produção, que reúne os principais académicos das ciências da produção), a Escom fornece elementos-chave para as aplicações Gaia-X na indústria transformadora. Deste modo, o projeto de investigação dá um contributo importante para a definição de valor acrescentado e de novos tipos de modelos de produto-serviço.

O Gaia-X destina-se especificamente às pequenas e médias empresas. A rede ‘Mittelstand-Digital’ enumera três vantagens fundamentais que uma nuvem europeia traz às PME: em primeiro lugar, os servidores localizados na Europa estão sujeitos à legislação europeia; em segundo lugar, as empresas podem utilizar uma infraestrutura de dados em nuvem europeia para cumprir as normas de segurança europeias e ter as suas promessas de desempenho e conformidade confirmadas por terceiros independentes; em terceiro lugar, o Gaia-X representa uma solução europeia para o intercâmbio de dados em conformidade com o RGPD (Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados).

Resta saber até que ponto o Gaia-X pode aumentar a confiança numa infraestrutura de computação em nuvem. No entanto, Alexej Voigt, da Danobat-Overbeck, está confiante de que as atitudes em relação às tecnologias de produção baseadas em dados podem mudar muito rapidamente e acredita que a sustentabilidade pode tornar-se o principal motor neste domínio. Por último, a digitalização também torna transparente o consumo de energia relacionado com a produção e permite a avaliação comparativa de diferentes processos de produção. “Isto pode ser um grande passo para calcular a pegada de carbono do produto em todos os ciclos de vida”, diz Voigt, "e, assim, contribuir decisivamente para promover métodos de produção mais sustentáveis”.

Um sistema de circuito fechado permite integrar na perfeição as máquinas de processamento e de medição. Os funcionários já não terão de intervir para medir as peças após a retificação. Foto: Kapp Niles.