Por Claire Swedberg
A empresa de tecnologia de energia Schneider Electric lançou sua primeira fábrica inteligente em Lexington, Kentucky, para permitir o compartilhamento de dados e análises em seus departamentos usando uma variedade de tecnologias da Internet das Coisas (IoT). A arquitetura EcoStruxure baseada na IoT da empresa captura e visualiza dados de várias tecnologias, incluindo realidade aumentada, interfaces homem-máquina, controladores lógicos programáveis e tecnologias conectadas, como RFID HF passivo.
A solução EcoStruxure Advisor das instalações da Lexington analisa as informações e as compartilha nos departamentos da fábrica. Segundo a empresa, o lançamento do sistema no ano passado impulsionou a digitalização em todas as instalações existentes. A empresa alega que essa digitalização reduz o tempo de inatividade da produção, melhora a eficiência e diminui o consumo de energia.
Algumas das tecnologias, incluindo o sistema RFID, estão em uso há anos, mas a Schneider Electric concluiu a integração das tecnologias em sua solução EcoStruxure em novembro de 2018. A empresa agora compartilha seu sistema e sua experiência com clientes interessados na criação de suas próprias soluções de fábrica inteligente.
A parte RFID da fábrica inteligente da Schneider foi inicialmente implantada para automatizar o processo de pintura de seus produtos. Desde que foi levado ao ar em 2009, o sistema RFID, conhecido como OsiSense, eliminou 128 milhas de movimentação diária de empilhadeiras – o que era necessário com o processo não automatizado – e também reduziu o custo de estoque em andamento em US$ 500.000. Isso permitiu à empresa obter um retorno de 33% sobre seu investimento em menos de um ano, de acordo com Mike Labhart, líder de inovação da Schneider para o desempenho da cadeia de suprimentos na América do Norte. De fato, diz ele, a tecnologia aumentou a capacidade de pintura e também permitiu a automação da produção, como carga e descarga robótica.
Agora, a empresa centralizou a captura de dados RFID com seus outros sistemas de fábrica inteligente em uma única solução para melhorar o gerenciamento de dados. A solução digitalizada central, baseada em nuvem, da instalação pode exibir os níveis de WIP e de fornecimento no processo de pintura, bem como outras operações de fabricação. A fábrica da Lexington tem mais de 60 anos, mas é uma operação altamente moderna e automatizada que produz cerca de 1,3 milhão de centros de carga e cerca de 800.000 chaves de segurança por ano.
Com o advento do sistema EcoStruxure, relata a empresa, a fábrica servirá não apenas como uma instalação de produção, mas também como uma vitrine para clientes e parceiros para aprender como está usando a tecnologia IoT para tomar decisões que podem melhorar a lucratividade , desempenho de gerenciamento de ativos e eficiência operacional, ao mesmo tempo em que permite uma força de trabalho mais inteligente e produtiva. Quando a tecnologia RFID foi lançada há uma década, pretendia-se acompanhar os movimentos dos produtos naquele que era, na época, seu novo sistema automatizado de transporte de monotrilho. Na verdade, a solução RFID permitiu que o sistema de transporte automatizado operasse.
A empresa aplicou tags RFID HF passivas de 13,56 MHz, em conformidade com a norma ISO 15693, às operadoras nas quais os racks segurando os componentes estavam conectados enquanto as peças eram processadas e pintadas. Com a tecnologia, a empresa conseguiu vincular cada transportadora a um produto em particular e ler a tag de cada operadora à medida que ela se movia pelas zonas no processo de produção. O sistema de transporte de manuseio de materiais é complexo; na verdade, ele movimenta o produto em volume alto de 10 pontos de fabricação ou de carga por meio de 10 pontos da linha de montagem, principalmente relacionados à pintura. Ao todo, diz Labhart, a fábrica tem aproximadamente 900 tags de transportadores acoplados a transportadoras, onde os produtos são suspensos à medida que passam por esses processos.
Primeiro, cada novo item em produção é anexado a um rack, que é então anexado a uma portadora. Nesse momento, os funcionários inserem cinco detalhes no sistema e esses dados são gravados na tag RFID. Esses detalhes incluem se o produto está sendo rastreado de acordo com sua origem ou destino, seu status (como carregado, descarregado ou pintado) e seus números de peça, rack e transportadora.
Existem 75 leitores em toda a instalação que capturam as marcas de tags à medida que cada item é processado. A tag passa dentro de três polegadas de cada leitor, no momento em que os dados são lidos e o roteamento é realizado de acordo. Quando um item entra na seção de pintura, a receita de pintura desse produto também é gravada na tag. Os usuários podem visualizar em tempo real onde cada tag da operadora foi lida pela última vez, obtendo assim dados sobre o WIP ou possíveis reduções em materiais e suprimentos. No entanto, os dados foram previamente capturados na borda e não armazenados, portanto não puderam ser analisados posteriormente.
“O conhecimento do que existia nos fluxos de trabalho era conhecido apenas em determinados pontos do processo”, diz Labhart. Não havia histórico disponível, e um indivíduo precisava estar na frente de um computador para visualizar os dados do WIP. Esse foi o caso com outros sistemas baseados em IoT também. “Nossa instalação é verticalmente integrada e bastante automatizada”, explica ele. Existem vários sistemas proprietários instalados na fábrica, que evoluíram ao longo dos anos para o que ele se refere como bolsões de dados que podem indicar quais suprimentos e materiais estão disponíveis, mas não podem ser automaticamente compartilhados com outros departamentos.
“Podemos ter o SQL [software] em uma extremidade e os arquivos de papel em outra extremidade da fábrica”, diz Labhart, “enquanto outros usavam um sistema de software legado que não se integrava a outras operações”. Então, para aqueles que estão no chão de fábrica ou supervisionando a produção, a coleta de dados pode ser um projeto complexo. A visualização além do nível da borda tem sido um desafio, observa ele, acrescentando: “Não tínhamos histórico desses dados. Os dados existiam no limite, no momento, mas depois desapareceram”. Não havia capacidade de analisar os dados do WIP ou de correlacionar uma determinada contagem de WIP com outra para avaliar o desempenho e também a capacidade de compartilhar as informações.
Desde novembro de 2018, no entanto, os dados capturados e gerenciados pelo sistema RFID foram centralizados. Assim, as informações agora são armazenadas para propósitos analíticos, podem ser compartilhadas com outros departamentos e podem acionar alertas, como notificação ao pessoal de que um nível de fornecimento pode estar acabando. Com esta próxima etapa, as contagens de material agora estão sendo capturadas e armazenadas na nuvem, e os supervisores recebem notificações push se os níveis de material atingirem um ponto de alerta ou precisarem de ação.
Em 2009, o sistema RFID foi integrado ao “sistema de transporte de potência e estilo livre” por Thermo-Tron-X Inc, baseado em Sturgeon Bay, Wisc. Esta foi a primeira instalação do produto na época, e Schneider trabalhou com seu próprio centro de competência para desenvolvê-lo. “Fizemos muitos testes de produtos”, diz Labhart, que incluiu o uso de uma variedade de tags e leitores para capturar o ID da tag de cada componente, além de dados escritos, enquanto os transportadores transportavam as transportadoras marcadas a uma velocidade de 60 pés por minuto. As etiquetas RFID selecionadas e o hardware da leitora foram fornecidos pelo Centro de Competência de Sensores da Schneider Electric.
A Schneider Electric testou a solução RFID em uma versão simulada de seu sistema de transporte em seu Centro de Competência em Dayton, Ohio. Desde então, a empresa continuou a usar a mesma tecnologia, acreditando ter acrescentado racks, tags e leitores. Também começou a implantar a tecnologia nas últimas etapas de suas linhas de montagem, onde as mercadorias são carregadas em paletes; cada palete vem com sua própria tag RFID.
Os benefícios do sistema melhoraram desde que as ferramentas do EcoStruxure Advisor foram colocadas ao vivo, relatórios do Labhart. “Vimos uma redução de quase 6% no tempo de inatividade do centro de carga”, diz ele, devido à capacidade da empresa de reagir a notificações e eventos, como baixos níveis de fornecimento, antes que possam se tornar críticos. Com os dados centralizados, ele acrescenta: “Entendemos melhor o consumo de material nos diferentes sistemas”.
A empresa está agora trabalhando em uma modelagem complexa do sistema de transporte. Os dados RFID do movimento do material, juntamente com a análise descritiva das soluções Ecostruxure Advisor, como o Aveva Insight, permitem que a empresa preveja e valide o desempenho do sistema antes que as modificações sejam feitas.
O sistema RFID tem funcionado efetivamente para a empresa há 10 anos, diz Labhart, e isso não mudou desde que foi lançado pela primeira vez. “Não tivemos problemas com o sistema RFID. É sólido como a rocha”, afirma, acrescentando: “Tivemos uma grande curva de aprendizado com a complexidade desse tipo de sistema quando começamos”. Na verdade, a empresa implantou o sistema sem interromper a produção. “A coordenação da logística no ar, mantendo a produção em funcionamento, sem interromper o sistema – tem sido uma experiência reveladora.”