Indústria 4.0: Fábrica Inteligente – Logística Inteligente – Imagem: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Indústria 4.0 – um termo que está na moda há algum tempo e tem sido objeto de muita discussão na indústria e na política. Na verdade, Indústria 4.0 refere-se a um projeto futuro do governo federal, que prevê a estreita integração entre TI e tecnologia de manufatura, a fim de preparar a indústria local para os desafios futuros.
Assim, a quarta revolução industrial proclamada no documento de estratégia, impulsionada pelo desenvolvimento extremamente rápido da Internet, levará à fusão dos mundos real e virtual, o que acabará por conduzir a uma Internet das Coisas (IoT). Aqui são os próprios produtos ou componentes que se conectam e se comunicam com outros itens, usuários ou meios de transporte para gerar processos sem problemas e ainda mais eficientes.
Um sinal da mudança para a Indústria 4.0 é a importância crescente da ligação em rede de sistemas informáticos integrados nos processos de produção e logística, tanto entre si como com a Internet em geral (os chamados sistemas ciberfísicos, CPS). O desenvolvimento cada vez maior e mais rápido da automação e interligação na indústria é acompanhado pela criação de tecnologias de monitorização e controlo cada vez mais inteligentes, com as quais as empresas podem controlar e otimizar toda a rede de criação de valor quase em tempo real. Um desenvolvimento que resultará inicialmente na implementação de processos de tomada de decisão completamente autónomos na produção e no transporte.
Um passo nesse sentido é a fábrica inteligente e de autoaprendizagem ( Smart Factory ). O foco está no desenvolvimento de sistemas e processos de produção inteligentes e autorregulados, bem como na implementação de instalações de produção em rede e com comunicação independente.
Logística Inteligente: Logística do futuro
inteligentes também estão cada vez mais a entrar na logística de transportes
Mas afinal, o que são tecnologias inteligentes?
São sistemas auxiliados por computador que controlam de forma totalmente automática todos os processos de trabalho e são capazes de atuar de forma autônoma e, assim, controlar todo um processo de forma independente.
A logística de hoje tem pouco em comum com o armazenamento e transporte relativamente unidimensional de mercadorias de alguns anos atrás. A razão são justamente as novas tecnologias web, que permitem um novo nível de interatividade entre os participantes. E o desenvolvimento continua em ritmo acelerado. Sistemas de transporte parcialmente ou mesmo totalmente automatizados já estão sendo testados de diversas maneiras.
Smart Factory – a fábrica inteligente do futuro
O Centro Alemão de Pesquisa em Inteligência Artificial (DFKI), em colaboração com vários fabricantes, desenvolveu um primeiro protótipo de uma fábrica inteligente do futuro - a chamada Fábrica Inteligente . A principal característica é a composição de módulos de produção independentes que se comunicam de forma independente entre si por meio de diversos sistemas de informação. O trabalho humano tem apenas um papel auxiliar no processo produtivo.
Três blocos de construção centrais formam a base do desenvolvimento:
- o produto inteligente e comunicativo
- o sistema em rede
- o operador assistente do sistema
Com a ajuda de sensores integrados (por exemplo, RFID ou Bluetooth), o produto inteligente é permanentemente informado sobre o seu pedido atual, materiais e dados de produção e, assim, influencia a sua própria produção. O sistema em rede comunica-se em paralelo com os produtos inteligentes individuais através de componentes CPS e monitora as etapas de trabalho individuais. Neste sistema, o operador humano assistente é informado diretamente pelo produto sobre os detalhes da montagem, incluindo as etapas de trabalho necessárias.
Fábrica inteligente e logística de dados
Na Smart Factory, a separação usual entre planejamento e controle de produção não se aplica mais. Em vez disso, ocorre uma abordagem integrada na qual as máquinas trocam informações e previsões sobre o processo de produção entre si e coordenam as etapas adicionais do trabalho. Dados sobre fluxo de materiais, utilização de máquinas e sistemas de armazenamento e consumo de recursos também são incorporados ao processo e levados em consideração no planejamento de medidas. Para que o fluxo de informação tenha um impacto permanente na produção em curso, deve ocorrer entre os dispositivos em tempo real.
Este é o ponto em que a logística de dados desempenha um papel particularmente importante, pois deve garantir que todos os dados, atuais e previstos, estejam disponíveis de forma rápida e abrangente e sejam encaminhados sem qualquer perda de tempo.
Esse tipo moderno de produção não termina na porta da empresa Smart Factory. A abordagem integrada e orientada para a produção, que abrange toda a cadeia de valor, desde as matérias-primas até ao produto industrial acabado, exige um pensamento interempresarial e uma logística de dados para garantir uma troca harmoniosa de informações.
Os desafios associados a isto são enormes. Por um lado, é de esperar um enorme fluxo de dados, o que exigirá uma reorganização abrangente da infra-estrutura informática. Uma rápida expansão da rede de gasodutos é, portanto, essencial para o sucesso do projecto.
Além da expansão qualitativa e quantitativa das linhas de dados, a logística de dados enfrenta outra tarefa altamente complexa e atualmente muito discutida: garantir uma segurança abrangente dos dados. Além de garantir a disponibilidade dos dados para as pessoas autorizadas, a manutenção da sua confidencialidade desempenha um papel central. É importante evitar a intrusão de pessoas não autorizadas, bem como a perda ou divulgação não autorizada de dados confidenciais. Os especialistas em logística de dados enfrentam, portanto, a tarefa de avançar no desenvolvimento e na operação de conceitos e padrões de segurança abrangentes.
A conexão entre dados e logística de transporte
Além da logística de dados, a logística de transporte também desempenhará um papel ainda mais importante na esteira da Indústria 4.0. Trata-se especificamente da rede completa de todos os objetos envolvidos na cadeia de transporte. Isto já foi implementado em grandes áreas e no uso diário em uma variedade de aplicações: o planejamento flexível de rotas com base nas condições de tráfego ou meteorológicas previstas e o controle de fluxos de tráfego apoiado por software são apenas dois exemplos. Mas o desenvolvimento técnico não pára neste ponto. A introdução de veículos inteligentes e autónomos numa infra-estrutura de transportes baseada na Internet das Coisas abrirá a porta a dimensões completamente diferentes de soluções logísticas automatizadas e flexíveis.
Nesta área, os dados e a logística de transporte andam de mãos dadas, pois a primeira fornece a informação que pode ser utilizada para otimizar a logística de transporte. Quanto mais abrangente for o intercâmbio de informações atuais sobre capacidade, clima, tráfego e veículos, mais eficientemente os fluxos logísticos crescentes poderão ser controlados. Em tempos de produção crescente e de transporte de lotes cada vez menores (palavra-chave e-commerce), os lados da produção e das vendas estão virtualmente dependentes do desempenho e da flexibilidade da logística de transporte. A visão de uma quarta revolução industrial em geral e o conceito de fábrica inteligente em particular só podem ser concretizados se puderem garantir que as matérias-primas, produtos preliminares ou itens que podem ser enviados estejam no local em tempo hábil.
É de esperar que as tecnologias inteligentes se estabeleçam na produção mais cedo ou mais tarde. Mas como isso afeta a logística do armazém? O desenvolvimento ocorrerá da mesma forma ou de forma semelhante?
Existem sinais suficientes disso.
Sistemas de transporte inteligentes no armazém
Sem controle central, esses dispositivos negociam entre si as ordens de transporte recebidas, estabelecem regras de direito de passagem e trocam dados sobre suas respectivas posições no armazém. Como cada ônibus processa suas informações de forma descentralizada, todo o sistema de controle é distribuído por muitos ombros virtuais. Se ocorrerem avarias, o enxame de veículos reage e corrige o problema.
Robôs de transporte autossuficientes
É aqui que entram as duas empresas Kardex Remstar e Servus Intralogistics. Sob a palavra-chave Smart Factory desenvolveram uma nova solução para otimizar a logística de produção interna dos seus clientes.
Os blocos básicos da solução são soluções de fornecimento dinâmico da Kardex Remstar e um sistema de transporte especial da Servus Intralogistics, que consiste em robôs de transporte autônomos que viajam sobre trilhos. Os produtos de ambas as empresas estão disponíveis separadamente há muito tempo. A novidade é que os componentes são combinados em uma solução global eficiente usando software recentemente desenvolvido. As peças necessárias para a montagem são armazenadas de forma economizadora de espaço nos elevadores de armazenamento verticais, prateleiras de circulação ou sistemas de armazenamento de contentores da Kardex Remstar. No momento do fornecimento, o sistema de transporte Servus retira automaticamente as peças do armazém e transporta-as para os postos de montagem com a ajuda de robôs de transporte autónomos. Os dispositivos recebem automaticamente informações sobre as etapas de trabalho necessárias e executam todas as etapas adicionais de forma independente. O sistema Servus, portanto, não requer um controle central, pois os robôs de transporte se comunicam diretamente com os outros robôs de transporte e estações de trabalho usando infravermelho e, assim, reagem ao seu ambiente imediato. O sistema de transporte Servus revela-se particularmente flexível, pois permite um percurso livre no pavilhão da fábrica e adapta-se de forma ideal às estruturas dos edifícios existentes. Isto significa que a rota pode ser instalada em qualquer ponto - do chão ao teto - no armazém e nas áreas de produção.
Inteligência de enxame do Instituto Fraunhofer
sistema de armazenamento e transporte de contêineres chamado Multishuttle, Instituto Fraunhofer para Fluxo de Materiais e Logística, mostra uma abordagem fundamentalmente comparável, mas em sua forma atual vai além .
A ideia básica é que o benefício significativo de um sistema de armazenamento não é medido apenas pelo desempenho puro de armazenamento e recuperação, mas também pela velocidade com que os contêineres de armazenamento chegam ao seu destino. Como premissa, os especialistas do Fraunhofer IML assumem que na logística de armazéns a proporção de transportadores e sistemas de armazenamento para transportadores de pequenas cargas continuará a aumentar em comparação com transportadores de paletes e sistemas de armazenamento. A razão para isto é a redução constante no tamanho das remessas e as medidas de redução de inventário resultantes na indústria e no comércio.
A ideia original envolvia o desenvolvimento de um sistema de transporte utilizando veículos guiados por trilhos de baixo custo. Deverão também ser capazes de realizar processos de armazenamento e recuperação no armazém de forma independente, a fim de poderem realizar todo o transporte do armazém até ao posto de trabalho sem quaisquer outras operações de manuseamento. Essa ideia deu origem ao chamado Multishuttle , que funciona de forma semelhante ao carrinho de transporte Servus.
No entanto, os engenheiros reconheceram rapidamente as limitações desta solução: o sistema ferroviário inflexível. Eles então começaram a desenvolver o multi-shuttle, que navegaria pelo armazém sem trilhos. Em colaboração com a empresa Dematic, o instituto desenvolveu o MultiShuttle Move , que é compatível com o sistema ferroviário convencional, mas também é equipado com chassi de piso e sistema de navegação inteligente. O veículo está equipado com scanners a laser na frente e atrás, que servem tanto para localização de rotas quanto como função de segurança nas operações de corredor. Com a ajuda da tecnologia de posicionamento integrada, ele pode mover-se completamente livremente no espaço e reagir dinamicamente às mudanças sem quaisquer orientações ou outras marcações fixas. A tecnologia de transporte instalada permanentemente é assim reduzida ao mínimo e ao mesmo tempo é alcançada a máxima flexibilidade.
Com o novo sistema, os veículos de transporte inteligentes e interligados realizam todos os transportes, por exemplo, desde um armazém vertical até aos postos de trabalho onde são posteriormente processados ou separados. No entanto, os ajudantes ágeis não são guiados pelo software de gestão de armazéns na sua jornada, mas coordenam-se de forma independente entre si, sem qualquer controlo central. Dado que este tipo de logística de armazém requer um grande número de pequenos ajudantes, o software ficaria sobrecarregado pela complexidade das tarefas de controlo deste enxame de robôs. Do jeito que estão, eles podem se movimentar com total liberdade no armazém alto sobre trilhos e no solo.
Os dispositivos comunicam-se e controlam-se entre si de acordo com o princípio da inteligência de enxame. Isto é conseguido através do uso de tecnologia de sensores recentemente desenvolvida, equipada com funcionalidades como localização de rádio, distância e instrumentos de navegação. Isto significa que os shuttles individuais procuram sempre o caminho direto e mais curto para o seu destino, coordenam-se entre si na recepção dos pedidos e na procura do percurso ideal, garantindo assim o máximo rendimento no armazém e, portanto, a eficiência.
As colisões também são evitadas graças ao conceito de sensor integrado, que para automaticamente os veículos em caso de colisão iminente com outro dispositivo ou pessoa. Caso contrário, aplicam-se regras fixas de direito de passagem no armazém, semelhantes ao tráfego rodoviário.
Se houver necessidade de recursos adicionais, o desempenho do transporte do sistema pode ser ajustado de forma flexível, aumentando o número de veículos. Não são necessários investimentos em sistemas fixos.
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