Novas interfaces de comando 4.0 facilitam operações no chão de fábrica

Já não há dúvida que os conceitos de indústria 4.0 vieram para ficar e tomaram conta de muitos aspetos dos processos produtivos existentes; é uma oportunidade de ouro, para trazer muitas tecnologias informáticas para o campo produtivo.

A obtenção de informação em tempo real, dos processos, tornou-se uma necessidade e é imperioso para manter os níveis de competitividade. Para conseguir converter esta informação em realidade, procuram-se tecnologias da engenharia informática para o nosso campo de produção e o que antes, eram ferramentas pouco confiáveis com os seus sistemas operativos e afins, tornaram-se os melhores amigos dos processos atuais.

Se uma indústria produtiva começou por exigir das máquinas (e por consequência dos fabricantes dessas máquinas), dados sobre a capacidade produtiva, agora estamos a avançar a passos cada vez mais largos para a digitalização de outros componentes.

Já é um facto que os fabricantes de máquinas-ferramenta se aperceberam do potencial diferenciador que é a implementação cada vez mais massiva de personalizações e customizações. Um caminho que torna as máquinas cada vez mais fáceis de manter e operar em segurança e em níveis máximos de produção… quase como qualquer pessoa que sabe “operar” com um telemóvel atual.

No exemplo que vemos na imagem 1, os tradicionais menus foram transformados em APPs, muito familiares considerando uma interface de um tablet, por exemplo.

Desta forma, os fabricantes de soluções de automação também estão a evoluir, sendo que neste momento trabalha-se para entregar aos fabricantes de máquinas ferramentas que lhes permitem desenvolver HMI (human-machine interface) baseados em tecnologias Web, tais como HTML5, CSS3, javascript, node.js, JSON…

Este passo vai permitir ter interfaces cada vez mais flexíveis que nos permitem atingir objetivos muito interessantes, como:

Interfaces responsivas: vários tamanhos e formatos de monitor mantendo a funcionalidade. As máquinas poderão ser vistas desde o seu próprio monitor ou desde um telemóvel ou tablet, sem perder funções, mantendo a interatividade definida.

Arquitetura servidor-cliente: as funções críticas de CNC e PLC estão reservadas na sua própria CPU que já não é a mesma que processa a informação de interface. Esta arquitetura descentralizada irá ser uma alavanca à criação de gémeos digitais, enquanto aumenta a capacidade de cálculo instalada numa máquina.

PanelPC: o ponto anterior é um primeiro passo para a integração de arquiteturas baseadas em panelPC. Este tipo de arquiteturas irá permitir instalar ainda mais software dentro das máquinas sem que afete as performances de controlo de movimentos e dos processos de tempo real que têm de ocorrer.

Facilidade de expansão: como estamos a basear este tipo de interfaces em tecnologia aberta em vez de proprietária, irá permitir que muito mais pessoas tenham acesso à capacidade de desenvolver este tipo de projetos de interfaces o que irá levar, invariavelmente, a uma customização mais próxima do ideal e, portanto, maiores níveis de produtividade.

Estas interfaces responsivas são também mais inclusivas: Imagine um operador destro e um operador canhoto e imagine que pode ter um teclado de operação virtual que se pode adaptar à mão esquerda ou à mão direita. Seguramente qualquer um dos operadores se sentirá mais confortável e mais seguro. Outro exemplo é a capacidade de alterar facilmente uma paleta de cores para dar mais contraste à interface, para uma visualização mais eficaz (imagem 2).

Uma melhoria importante e cada vez mais incontornável é a adoção de uma arquitetura servidor-cliente nos sistemas de automação, possível, devido à cada vez mais robusta tecnologia de redes que já nos permite comunicações em tempo real.

Neste tipo de arquiteturas existe uma clara separação entre as tarefas de interface e as tarefas de automação (PLC, motion control, etc..), onde o que se mostra diante de um operador, não será mais do que um PC que mostra uma página WEB que irá interagir com um servidor que será, um outro CPU onde decorrem todas as tarefas de controlo.

Esta arquitetura, aliada ao conceito visto antes relacionado com as interfaces responsivos, potencia o conceito de gémeo digital que se caracteriza por ter, num ambiente virtual, uma representação exata da máquina real, no entanto, será muito mais do que uma simples cópia. Neste conceito de gémeo digital, se a máquina real muda, o gémeo digital irá refletir essas mudanças e o inverso também será possível, por exemplo, numa situação de melhoria de processo, podem ser testadas num ambiente virtual centenas de hipóteses e depois “descarregar” para a máquina a melhor alternativa.

Assim, este panelPC que está diante do operador pode ser um PC muito simples que apenas irá permitir visualizações e interagir com a máquina ou, por outro lado, pode ser um PC muito mais potente com capacidade avançada de acesso a bases de dados da empresa e poder fazer parte ou aceder diretamente a dados do planeamento (imagem 3).

Ao chegarmos a este nível, a máquina deixa de ser uma simples recetora de ordens do planeamento, feito a um nível mais acima e passa a participar na solução de problemas reais de produção e que serão cada vez mais frequentes.

Vejamos o seguinte exemplo, enquadrado nos conceitos de indústria 4.0, que é a exemplo da customização de produtos e produção unitária e ágil. O que poderá ocorrer se uma determinada ordem de produção chega à máquina e é detetado que algo não está como planeado ou que algo forçou uma alteração no setup da máquina; a solução mais natural seria devolver a ordem de produção para trás para que possa ser reorganizada ou reestruturada de acordo com a novas realidades encontradas. Hoje é possível, dar à máquina em causa, a capacidade para resolver este problema, localmente, e em simultâneo toda a informação de alterações, ficar registada e guardada nos servidores da empresa, como se tivesse sido feita no gabinete de engenharia.

Em resumo, estamos a assistir a uma introdução massiva das tecnologias WEB (HTML, CSS, JavaScript, ...) nos equipamentos produtivos das nossas indústrias, com todo o benefício de segurança e conforto de utilização e operação, assegurando a flexibilidade futura. Neste momento, espera-se e trabalha-se para que estes passos correspondam às espectativas de fiabilidade, a que a automação mais tradicional já nos habituou e que no final todos os interessados sejam beneficiados e os processos simplificados.