Aula 8: Manutenção na Indústria 4.0 - Tendências e Futuros Desafios

8º Aula Manutenção na indústria 40 Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula vocês serão capazes de conhecer as tendências de mercado de manutenção para a indústria 40 entender as necessidades e o rumo da área de manutenção para o futuro Caroa alunoa na aula 8 iremos estudar sobre o que já se pratica e as tendências tecnológicas para a área de manutenção considerando a evolução da indústria 40 Bons estudos 62 Planejamento e Controle da Manutenção Seções de estudo 1 Introdução 2 Manutenção de ativos na era cognitiva 1 Introdução Com a internet o mundo se tornou cada vez mais conectado As distâncias fi caram cada vez menores e a informação se tornou acessível em escala global A tecnologia foi diretamente responsável por essa conectividade porém nos últimos anos o mundo começou a experienciar algo maior Após três revoluções industriais ocorridas na história da humanidade a Indústria 40 a Quarta Revolução Industrial propõe uma fusão do mundo físico digital e biológico e é caracterizada pela grande capacidade de processamento armazenamento e acesso à informação Com essa nova realidade surgiu também o termo IoT Internet of Things ou Internet das Coisas que nada mais é do que uma rede de objetos e equipamentos físicos veículos prédios e outros que possuem tecnologia embarcada sensores e conexão com a internet capaz de coletar e transmitir dados sobre os seus funcionamentos MAXINST 2017 Tudo que está presente em uma indústria e em seu modelo operacional pode ser conectado digitalmente Quem conseguir tirar o melhor proveito deles estará um passo à frente no mercado e conseguirá entregar um serviço de maior valor aos seus clientes Os colaboradores participam apenas realizando a supervisão do trabalho conduzido pelas máquinas possibilitando uma cadeia de valor altamente integrada MAXINST 2017 O termo Indústria 40 surgiu a partir de um projeto de estratégias do Governo Alemão voltado à computação cognitiva O termo foi usado pela primeira vez na Feira de Hannover em 2011 Esse início envolveu universidades empresas e o governo visando modernizar e aperfeiçoar ainda mais as indústrias locais A Alemanha já é conhecida como motor de desenvolvimento econômico pela valorização que presta a inovações como esta Outra novidade da indústria 40 é o conceito de computação na nuvem que como diz a página da IBM Cloud é uma categoria de soluções de computação em que um serviço ou tecnologia permite que os usuários acessem recursos de informática sob demanda conforme a necessidade não importando se os recursos são físicos ou virtuais dedicados ou compartilhados nem o modo de acesso por meio de uma conexão direta LAN WAN ou Internet Outra tecnologia muito utilizada nos dias de hoje é a inteligência artifi cial Ela está relacionada à capacidade das máquinas de pensarem como seres humanos de terem o poder de aprender raciocinar perceber deliberar e decidir de forma racional e inteligente Esses conceitos trazidos pela Quarta Revolução Industrial preveem fortes mudanças na manufatura de produtos e consequentemente estão revolucionando a manutenção de ativos de forma cognitiva com o uso da inteligência artifi cial MAXINST 2017 2 Manutenção de ativos na era cognitiva As três Revoluções Industriais Como foi dito a história da humanidade experienciou em menos de 300 anos três revoluções industriais sendo que estamos vivendo a quarta A Primeira Revolução Industrial teve seu início com a descoberta do carvão como fonte de energia criando para a época a partir de 1760 inovadoras formas de produção e transporte através das máquinas a vapor MAXINST 2017 A Segunda Revolução Industrial caracterizouse pela demanda de novas formas de tecnologia e energia no setor industrial A partir de 1870 a utilização da eletricidade e petróleo como combustíveis permitiu toda a transformação tecnológica da época Além disso outros fatores foram marcantes para essa era por exemplo o sistema de linha de produção a criação do telégrafo corantes sintéticos e motores a explosão Com o passar do tempo em meados do século XX a Revolução Digital ou do Computador ou Tecnocientífi ca caracterizou a Terceira Revolução Industrial Esse momento da indústria e manufatura de produtos foi revolucionado pela computação e robótica Pela primeira vez na história os robôs entraram na linha de produção Foram criados computadores softwares chipsets e o desenvolvimento da eletrônica Esse momento se estendeu até o início e desenvolvimento da internet Tal progresso levou o mundo até o momento de hoje a Indústria 40 MAXINST 2017 A Quarta Revolução Industrial Indústria 40 Como já citado o termo Indústria 40 surgiu pela primeira vez na Alemanha em 2011 na Feira de Hannover a partir de um projeto de estratégias do governo Seu fundamento básico implica que conectando máquinas sistemas e ativos as empresas poderão criar redes inteligentes ao longo de toda a cadeia de valor que podem controlar os módulos da produção de forma autônoma A ideia é que com isso as produções sejam otimizadas em todos os sentidos seja na manutenção preditiva rastreabilidade adaptação inteligência artifi cial IoT etc Todos esses elementos trabalhando como um só visando diversos benefícios MAXINST 2017 Na Indústria 40 os benefícios são ganho de produtividade manufatura enxuta personalização em escala sem precedentes redução de custos transparência nos negócios aumento da segurança redução de erros economia de energia conservação ambiental fi m do desperdício e aumento da qualidade de vida LOPES sd Imagem 74 Revoluções da indústria Disponível em httpswellelaser commanutencao40osaspectosdaquartarevolucaoindustrialsoba perspectivadamanutencao Acesso em 20 set 2019 63 Princípios da Indústria 40 Foi dito anteriormente que a ideia de Indústria 40 surgiu com o reconhecimento do governo alemão que o plano estratégico para a evolução da economia se baseia na tecnologia e a rede de conexões que otimizaria ao máximo a indústria LOPES sd Ao elaborar esse projeto segundo LOPES sd eles definiram seis princípios básicos que seriam a essência da Quarta Revolução Industrial Esses pilares são 1 Operações em tempo real esse primeiro princípio implica na aquisição de dados de forma instantânea aumentando a agilidade nas tomadas de decisão 2 Virtualização quando se mantém cópias digitais e cadastro virtual o poder de rastreabilidade é aumentado Esse fator consiste em criação de um inventário otimizado com mais acessibilidade e também rastreabilidade com rádio sensores 3 Descentralização isso significa que a tomada de decisão é baseada no sistema ciberfísico de acordo com a demanda de produção 4 Internet of Services utilização de arquitetura de software orientada a serviço 5 Modularidade flexibilidade os módulos de produção podem ser facilmente acoplados ou desacoplados para operar sobre demanda 6 Interoperabilidade por fim este é definido pelo conceito de Internet das Coisas com fim de trabalhar conectando o mundo físico com o digital Gerenciamento e Manutenção de ativos na Indústria 40 O termochave que pode e vai revolucionar o mundo da manutenção e gerenciamento de ativos é a computação cognitiva A computação cognitiva tem como pilares a inteligência artificial e o aprendizado das máquinas O Watson da IBM por exemplo tem a capacidade de analisar dados não estruturados seus respectivos contextos e gerar insights que se converterão em soluções Ou seja as interpretações dos dados serão analisadas com o raciocínio semelhante ao dos seres humanos MAXINST 2017 Quando esse tipo de tecnologia é integrada com a Internet das Coisas e aplicada ao gerenciamento e manutenção de ativos conseguese uma otimização operacional sem precedentes Na era cognitiva a prevenção de erros ligada à manutenção será feita de forma preditiva ou seja os problemas serão corrigidos antes deles acontecerem Além de maior visibilidade do ativo poderá existir todo um planejamento relacionado à manutenção de forma que não afete de maneira alguma a produção Por exemplo quando um ativo der sinais de problemas os especialistas na gestão da manutenção terão informações suficientes para elaborar um plano de reparo baseado em dados preditivos que não prejudicará os colaboradores envolvidos com aquele ativo MAXINST 2017 Conforme Maxinst 2017 com o eminente crescimento do interesse pela computação cognitiva no gerenciamento e manutenção de ativos a adaptação fará todo o diferencial no sucesso de quem atua nessa área Seguem alguns exemplos Investimento em novas tecnologias apostar em alternativas que colaborem para ampliar a produtividade e reduzam operações que apresentem ineficiência e erros Sistema de manutenção versátil e integrável dessa forma a adaptação para as novas tecnologias sofrerá menos impacto e terá um retorno mais assertivo e confiável Diante desses novos desafios é fundamental ter uma plataforma gerencial totalmente parametrizável que oferece total controle de planejamento e das manutenções que permita uma integração com sistemas externos e monitoramento dos ativos em tempo real além da visão dos processos Isso ajudará as empresas que buscam baixa ociosidade na mão de obra e custos enxutos A Indústria 40 está impactando a manutenção de ativos por meio de soluções que facilitem o gerenciamento nos sistemas de produção em uma maior capacidade de operação e no planejamento Outra característica da Indústria 40 na manutenção de ativos é a possibilidade de antecipar a detecção de problemas É isso que a manutenção proativa busca substituir a filosofia de cuidar das falhas programadas ou não para identificar as causas básicas dos erros e evitá las A principal ação da manutenção proativa é analisar os indicadores de desempenho e identificar as causas primordiais das falhas e degradação do equipamento a fim de removêlas antes que se iniciem Para tal técnicas de análise de risco são largamente utilizadas MAXINST 2017 Tomamos como exemplo de manutenção proativa um componente muito comum em qualquer indústria um rolamento Os manuais de um dos maiores fabricantes de rolamentos do mundo a SKF informam que a eliminação de todas as partículas com diâmetro maior ou igual a espessura do filme de óleo lubrificante levaria os rolamentos a uma vida infinita Assim a utilização de lubrificantes adequados que reduzam ao máximo o atrito evitando a formação de partículas aliado a um sistema de filtragem eliminaria a necessidade de substituição do rolamento Ou seja esse movimento permite numa fase inicial identificar anomalias nos processos de produção Dessa forma as organizações conseguem agir a tempo evitando custos elevados com produtos deficientes MAXINST 2017 De acordo com a Maxinst 2017 a manutenção e a confiabilidade melhoram o desempenho de ativos com base na análise de modos de falha detecção e sinais de desgaste e envelhecimento A interoperabilidade virtualização capacidade em tempo real e computação cognitiva são fatores que definem a Indústria 40 na manutenção de ativos Fábricas inteligentes nas quais objetos máquinas e pessoas se comunicam por IoT e sistemas físico cibernéticos capazes de criar e simular virtualmente uma cópia da realidade e capacidade de coletar armazenar e analisar dados para tomar decisões em tempo real e ainda criar sistemas automatizados 64 Planejamento e Controle da Manutenção capazes de resolver problemas sem a ajuda do homem Existem diversas dimensões e estudos referentes à manutenção industrial Verifi caremos em três panoramas soluções para uma manutenção inteligente MAXINST 2017 Disponibilidade Manter equipamentos em funcionamento o maior número de horas na produção foco na manutenção falha no uso desgastes falha na aplicação Ciclo de vida Utilizar o equipamento ao longo de seu ciclo de vida dentro de parâmetros técnicos e de custos foco da manutenção descartes por mudanças mudanças tecnológicas difi culdade operacional ao longo do tempo Custo de OM Operação e Manutenção Utilizar o equipamento dentro do TCO Custo Total de Aquisição dentro dos parâmetros de planejamento e uso foco da manutenção falhas na operação descontinuidade de peças uso inapropriado Com as tecnologias evoluindo os processos se tornaram mais complexos exigindo pessoas mais capacitadas para lidar com toda a situação de uma nova manutenção Abaixo seguem os principais desafi os em função desses impactos Identifi cação de problemas e suas causas Complexidade da solução conhecimento recursos e tempo Retomada da produção do processo setup e comissionamento Digitalização que levam a Manutenção 40 Ações de manutenção baseada em Eventos Gerenciamento de Ativos em rede e Cloud Computing Uso de Realidade Aumentada Criação de Modelos de Predição Machine Learning Eliminar Manutenção Preventiva Conectar Inventário de Fábrica Monitorar Técnico de Manutenção Segurança Uso de acesso Remoto Drone e VPN Ações de manutenção baseada em Eventos Não há tomada de ações sem um evento devidamente sinalizado por um modelo inteligente Quanto maior a capacidade de coleta de dados IoT maior a capacidade de análise Data Science Manutenção baseada em eventos com IA permite decisões baseada em Prognósticos Gerenciamento de Ativos em rede e Cloud Computing uso de protocolos industriais em todos os sensores e atuadores existentes bem como controles hardware e software criação de camadas de rede sensoriamento adicional com IoT convergência de sistemas envio de dados para sistemas locais com diagnósticos e envio para Cloud para análise de prognósticos Uso de Realidade Aumentada com a camada de ativos digitalizada e IoT mapear ativos físicos e relacionar operação e manutenção incorporar procedimentos de operação manutenção e segurança em ferramentas de análise de campo óculos tabletes celulares interagir técnico e sistema dentro de ambiente de realidade aumentada permitindo aos sistemas aprenderem com eventos Imagem 75 Realidade aumentada na manutenção Disponível em wwwgooglecom Acesso em 17 set 2019 Criação de Modelos de Predição Machine Learning digitalizar equipamentos de manutenção e ativos de planta enviando para camada em Cloud via IoT conectar todos os bancos de dados da planta planejamento de manutenção inventário e técnicos realimentar aprendizado criar modelos de predição e prognóstico baseado em dados de ativos e conhecimentos prévios dos técnicos Eliminar Manutenção Preventiva focar na substituição de ações de prevenção baseado em diagnóstico por ações baseada em confi abilidade prognósticos inteligentes criar modelos de forma a analisar disponibilidade ciclo de vida e custo do ativo focar no melhor ponto de uso conectar o planejamento e técnicos em uma sala para a tomada de decisões orientadas a eventos de prognósticos Conectar Inventário de Fábrica conectar à rede de ativos no planejamento e inventário de fábrica 65 analisar dados de manutenção com peças de reposição e seu comportamento e padrões de forma a otimizar custo e tempo conectar ativos e inventários com os fornecedores e assistência técnica autorizada Monitorar Técnico de Manutenção Segurança usar sensores de geoposicionamento na equipe de manutenção para análise de permissões usar sensores de gases nos técnicos e monitoramento de sinais vitais na camada de IoT relacionando operação e segurança conectar ações de segurança operacional com os técnicos tudo na rede analisando permissões contingência e cenário de trabalho Uso de acesso Remoto VPN conectar ativos críticos e de terceiros aos seus respectivos fornecedores e com os técnicos externos usar análise de dados interna do Big Data e dados dos sistemas terceiros para planejamento de paradas e intervenções permitir acesso remoto para análise de desempenho e gestão do ativo por um terceiro como serviço Uso de acesso Remoto Drones utilizar drones em inspeções de difícil acesso e com problemas de segurança em plantas drones para fazer mapeamento e planejamento de prioridades de manutenção em estruturas e vasos de pressão Análise de perímetro para segurança de acesso e movimentação crítica Cibersegurança Com a Manutenção 40 terá um novo profi ssional de manutenção que deverá adquirir novos conhecimentos e habilidades para lidar com a Digitalização na indústria Seguem abaixo os principais pontos a observar aprender análise e aquisição de dados IoT e Data Science criar modelos para aprendizado de máquina Machine Learning usar ferramentas de manutenção remota MAXINST 2017 A mesma fonte conclui que a aplicação da Digitalização na Indústria leva a uma Manutenção Industrial que assume outro perfi l onde o foco passa a ser a antecipação de eventos e o uso de ferramentas remotas permitindo que a Indústria 40 eleve o padrão de produção industrial Nesta última aula vimos sobre os impactos da quarta revolução industrial ou seja a indústria 40 que traz novos conceitos dentro de todas as áreas na indústria bem como dos profi ssionais que nelas estão Retomando a aula 1 Introdução Nesta seção vimos sobre o conceito da indústria 40 bem como as novas tecnologias que estão sendo introduzidas no setor industrial 2 Manutenção de ativos na era congnitiva Conhecemos sobre a aplicação das novas tecnologias e conceitos da indústria 40 na área de manutenção de ativos o que mudará muitos dos conceitos estudados nas aulas anteriores que são aplicados nos dias de hoje A Quarta Revolução Industrial Autor Klaus Schwab Editora Edipro Vale a pena ler Vale a pena Disponível em httpswwwindustria40indbr artigo17646amanutencaoeaportadeentradada industria40 Acesso em 10 ago 2019 httpswwwyoutubecomwatchvDLDS9A8nvE Acesso em 10 ago 2019 Vale a pena acessar Referências SMITH A M Reliability Centered Maintenance McGraw Hill New York MOUBRAY J Reliability Centered Maintenance Butterworth Heinemann Oxford IEC 60300311 Gestion de la surté de fonctionnement Parte 311 Guide d application Maintenance basée sur la fi abilité Comission Electrotechinique Internationale Geneva 66 Planejamento e Controle da Manutenção Switzerland SAE JA1012 SAE International Evaluation Criteria for ReliabilityCentered Maintenance RCM Standard SAE JA1012 Warrendale PA USA 2002 Minhas anotações