Na sua empresa, você certamente já se deparou com diversos momentos em que foi necessário procurar novas alternativas para aumentar sua produção, para conseguir acompanhar a demanda. A automação industrial é crucial para isso, trazendo modernidade para seus processos.
Com um mercado cada vez mais competitivo, inovar e se tornar mais eficiente é fundamental para sobreviver. Qualidade, preço, confiança e produtividade são termos que precisam estar no cotidiano da empresa que quer se destacar.
A automação industrial é a melhor maneira de trazer tudo isso, otimizando o trabalho e ampliando os lucros. Saiba mais sobre o tema neste texto, conferindo sua definição, benefícios, desafios, tendências e mais. Boa leitura!
Afinal, o que é automação industrial?
Aqui, na Altus, a automação é algo que faz parte do nosso dia a dia desde a fundação da empresa, em outubro de 1982. Mas você sabe o que é e porque o conceito surgiu? Originária da palavra grega autómatos, que significa mover-se por si ou sozinho, a automação é, basicamente, um sistema que emprega processos automáticos. Tais processos são utilizados para comandar e controlar mecanismos para funcionamento próprio.
Baseados em equipamentos que controlam seu próprio desempenho sem a intervenção humana, os sistemas de automação têm por objetivo aumentar os níveis de segurança, qualidade e eficiência de máquinas e processos, além de reduzir custos. Estes sistemas podem ser encontrados tanto em ambientes comerciais e residenciais, quanto na indústria – que é nosso foco aqui.
A automação industrial visa, em específico, otimizar o desempenho de plantas industriais através do controle de processos e maquinário capaz de se autorregular. Nesse caso, a atuação humana se resumiria à programação destes equipamentos, indicação de referências e supervisão.
No webinar Primeiros Passos para montar um Sistema de Automação mostramos como projetar aplicações de controle e supervisão de forma descomplicada. Assista:
Sobre a Pirâmide da Automação
A pirâmide de automação é um recurso que ilustra de forma gráfica e hierárquica os cinco níveis de controle e de trabalho existentes no setor industrial. Com ela é possível identificar certos requisitos de infraestrutura, bem como o tipo e a densidade de informação circulando em cada nível.
A ideia da pirâmide de automação industrial é mostrar que, de fato, a sua base comporta uma quantidade maior de itens e informações em comparação ao topo. À medida que se sobe na pirâmide, as informações vão sendo melhor trabalhadas e o fluxo de dados, apesar de diminuir, vai aumentando em qualidade.
Os cinco níveis da Pirâmide da Automação
Nível 1 – Também conhecido como chão de fábrica, é composto por máquinas e dispositivos de campo com pouca inteligência e representa o nível de aquisição de dados e controle manual.
Nível 2 – Contém equipamentos com alto nível de inteligência, responsáveis por controlar as atividades da planta de forma automatizada, como CLP’s (Controlador Lógico Programável), SDCD’s (Sistema Digital de Controle Distribuído) e relés (chaves eletromecânicas).
Nível 3 – É dedicado à supervisão dos processos produtivos – tendo como base índices de produtividade, algoritmos de otimização e demais informações. Neste nível é comum encontrar conversores de protocolo que utilizam a tecnologia OPC para garantir a operabilidade dos sistemas.
Nível 4 – Aqui são utilizadas ferramentas como MES e PIMS para consolidação dos dados coletados no nível 3. Está ligado ao controle fabril total e auxilia tanto no controle de processos industriais quanto na logística de suprimentos.
Nível 5 – O famoso ERP, é o nível de planejamento estratégico e gerenciamento corporativo, responsável pela administração dos recursos da empresa, contando com softwares para auxiliar na tomada de decisões.
A seguir, focaremos nos primeiros níveis da pirâmide, abordando os conceitos de dois tipos de sistemas comuns em aplicações de automação industrial: sistemas multitarefa e sistemas em tempo real.
Tipos de sistemas de controle de automação industrial
Todos os sistemas de controle podem ser divididos em três partes: transdutores, controladores e atuadores. Enquanto os transdutores convertem grandezas físicas em sinais elétricos correspondentes, os atuadores realizam a conversão da energia elétrica, hidráulica, pneumática em energia mecânica.
Já as unidades de controle, ou controladores, são responsáveis pelo gerenciamento e monitoramento dos parâmetros operacionais requeridos para realizar as tarefas do sistema. O controlador utiliza os transdutores para monitorar processos e, com base nos estados das suas entradas, aplica um algoritmo de controle embutido para calcular os estados das suas saídas, manipulando tanto controles digitais quanto malhas analógicas.
Os processos industriais podem ser divididos nas subcategorias de monitoração, sequenciamento e malha de controle.
O subsistema de monitoração mostra os estados do processo para o operador e destaca as condições anormais em que alguma ação deva ser tomada. O sequenciamento, diferentemente da lógica combinacional usual, é baseado em uma sequência pré-definida de ações que devem ser executadas em uma determinada ordem. Para tanto, funções do tipo memória (estados e eventos) são utilizadas.
A malha de controle é útil para manipulação contínua de variáveis analógicas, as quais devem ser mantidas, automaticamente, em um determinado valor ou seguir o valor de outro sinal. Atualmente, os sistemas de automação exigem que o CLP seja capaz de processar uma quantidade crescente de dados e algoritmos de controle, além de fornecer informações de processo para os sistemas de gestão.
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Sistemas multitarefa
Os controladores programáveis modernos estão mais próximos dos computadores de processo para uso industrial, possuindo propriedades que os tornam indicados para aplicações críticas no tempo. Isso é possível através da utilização de um sistema operacional com características especiais chamado RTOS (Real Time Operating System).
Em um sistema operacional multitarefa, cada programa é executado de forma independente como se todos os recursos da arquitetura do computador estivessem ao seu dispor. Este tipo de programação em que vários programas são executados intercaladamente chama-se concorrente.
Para gerenciar esse tipo de sistema foi criado o conceito de prioridade. Cada tarefa tem uma prioridade e o escalonador do sistema operacional irá, a cada intervalo de tempo determinado (20 ms, por exemplo), verificar qual tarefa é a de maior prioridade e executá-la.
Esse tipo de escalonador é dito preemptivo, pois caso a tarefa X esteja executando e a tarefa Y, que tem prioridade superior, esteja pronta para execução, X será bloqueada e Y assumirá o controle. Quando Y terminar, X volta à execução.
Sistemas em tempo real
O termo Sistema em Tempo Real refere-se a qualquer sistema de processamento de informações com componentes de hardware e software que executem funções de aplicativos em tempo real e podem responder a eventos dentro de restrições de tempo previsíveis e específicas.
Se toda e qualquer tarefa ocorre dentro de uma faixa de tempo anteriormente estipulada diz-se que o sistema é em tempo real. No caso da automação industrial, esse intervalo de tempo depende das constantes de tempo do processo a ser controlado.
A utilização de processamento em tempo real é especialmente crucial para empresas de robótica, manufatura, saúde e setores de alta precisão, como os de Óleo & Gás and Electrical Energy, que dependem de acesso instantâneo a esses dados para melhoria contínua em segurança, eficiência e confiabilidade.
Um fator chave para garantir que os dados sejam processados em tempo real em empresas desses tipos de setores é a capacidade do sistema de priorizar, gerenciar e executar cargas de trabalho em tempo real.
Por exemplo, as linhas modernas de produção de automóveis dependem do trabalho conjunto de diferentes robôs para montar um carro. Os robôs passam peças de uns para os outros, perfuram, soldam ou realizam inspeções de segurança – tudo isso requer um alto nível de precisão e controle meticuloso de tempo.
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A importância da automação industrial
Como objetivos finais, a automação industrial é empregada para modernizar e ajudar na produtividade das corporações. Notoriamente, esses dois aspectos estão ligados ao crescimento das empresas, conquistando assim resultados melhores.
Em todo caso, a automação industrial impulsiona o desempenho de um negócio ao atuar com diversos fatores. Com máquinas realizando um trabalho já programado, as chances de que tudo saia como previsto são bem maiores.
Neste sentido, a automação industrial reduz o nível de trabalho humano em uma fábrica, trazendo uma nova realidade para a produção. Esse tipo de movimento proporciona um ganho competitivo por dois motivos:
- Uma máquina programada para desenvolver uma função específica de forma autônoma terá menos erros e desperdício de tempo do que uma operada por uma pessoa;
- Seus funcionários ganham uma condição de trabalho melhor, ficando fora de tarefas perigosas que possam causar acidentes.
No final, estes pontos apoiam a construção de uma eficiência maior do que a vista em uma produção. A automação industrial estará sempre ligada ao ganho de produtividade, em criar mais em um mesmo espaço de tempo, e isso, é claro, aliado a uma redução de custos e aumento de qualidade.
A automação industrial e a otimização dos processos
Se tem algo que podemos relacionar à automação industrial é a otimização de processos, que nada mais é do que a melhora nos resultados do que já vem sendo feito. Passando por diversos motivos, o trabalho fica com menos desperdícios, tanto de tempo quanto de pessoal.
Além de contar com equipamentos que trabalham de forma autônoma, o processo se otimiza ao possibilitar que diversas funções sejam configuradas para ocorrer simultaneamente. Inclusive, etapas que precisam de outras são programadas para serem realizadas no menor espaço de tempo possível.
É com essa otimização dos processos que a automação industrial alcança seus benefícios, que veremos no próximo tópico.
Maiores benefícios da automação industrial
A introdução de um sistema automatizado em uma fábrica traz diversas melhorias para a operação, atuando diretamente na produção, tanto quando pensamos em qualidade quanto em quantidade. A seguir, iremos abordar seis dos principais benefícios de contar com a automação industrial. Confira:
Maior comunicação entre os setores
Apesar da automação industrial ter a capacidade de configurar que diversas máquinas e funções sejam desempenhadas ao mesmo tempo, de forma independente, seu amplo sistema também possibilita que diferentes setores possam trocar informações e ampliar sua conexão.
Quando chega no nível de gerenciamento corporativo, por exemplo, com o uso de um ERP, as informações captadas na base da pirâmide de automação são integradas. Essa é uma grande vantagem, afinal, um setor precisa se conectar com outros para funcionar como esperado.
O setor produtivo, por exemplo, precisa de informações da área de compras para garantir seu pleno funcionamento. Por sua vez, o estoque fica otimizado ao receber dados direto da etapa de criação dos produtos.
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Economia de recursos
Ao automatizar seus processos, o uso de máquinas que operam de forma autônoma deixa o trabalho menos suscetível a erros. Desta forma, há uma redução de custos ao diminuir o desperdício de insumos e de tempo em sua produção.
Quanto maior for o controle e otimização que se coloca em sua indústria, mais econômica se torna a produção. Um sistema inteligente é capaz de criar cada vez mais com menos, reduzindo erros, falhas e desperdício.
Mais segurança na produção
Como já falamos anteriormente, a automação industrial permite um funcionamento autônomo das máquinas, o que faz com que os profissionais não precisem mais lidar com tarefas perigosas. A parte humana está na programação, em definir os comandos para os equipamentos operarem.
Sendo retirados do contato direto com o maquinário, os funcionários ganham uma melhor condição de trabalho.
Controle de qualidade
Na automação industrial, é comum contar com sistemas supervisórios da produção. Isto, inclusive, está presente no nível três na pirâmide, com workstations, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e IHM (Interface Homem – Máquina).
Estes sistemas supervisórios ficam responsáveis por acompanhar cada detalhe da produção industrial, recebendo dados coletados por sensores diretamente nas máquinas e os apresentando em uma tela para o usuário.
Assim, qualquer anomalia que ocorra em seus processos é rapidamente percebida, permitindo a correção de falhas em tempo hábil. Tais erros, inclusive, vão sendo gradualmente mais compreendidos e prevenidos.
Um sistema completo de automação industrial irá passar pelo controle de todo o trabalho, indo da fabricação até a sua venda. Cada uma dessas informações fica registrada e são passíveis de eventuais consultas para avaliar tanto as falhas quanto a produtividade.
Menos interrupções no trabalho
Como os equipamentos atuam por si só, seguindo instruções predeterminadas, o trabalho pode funcionar de forma bem mais contínua. Com um nível alto de otimização, inclusive, a ideia é que o tempo seja cada vez mais bem utilizado.
Ao mesmo tempo, a correção de falhas possibilitada pelos softwares supervisórios permite que a inatividade diminua. Com um controle firme, realizado em tempo real, os equipamentos trabalham por mais tempo.
Ganhos na produtividade
Como um resultado de todos os benefícios anteriores, a empresa que aposta em automação industrial ganha em produtividade. Afinal, otimizar um processo diz respeito exatamente a isso.
Assim, a empresa previne os erros, os corrige mais rapidamente, controla a qualidade de seus produtos, reduz o uso de insumos e de seus custos nos processos industriais.
Desafios na implementação da automação industrial
A automatização industrial de fato tem muito para acrescentar nos processos de sua empresa, mas, algo tão vantajoso assim, não costuma ser tão simples de se implementar. Para contar com um sistema completo, que otimize ao máximo sua produção, algumas medidas fundamentais deverão ser tomadas.
E isso acontece com qualquer novidade em uma empresa, seja ela tecnológica ou não. A adaptação precisa ser sempre bem pensada, pois só uma implementação de qualidade pode garantir que sua automação industrial cumpra aquilo que é esperado.
Neste momento de adaptação, você irá se deparar com desafios que podem ser mais notáveis que outros. Confira quatro principais que separamos:
Integração de sistemas legados
Sistemas legados são aqueles antigos, obsoletos, que já estão em funcionamento há muito tempo em uma empresa. São plataformas projetadas para durar muito tempo, porém com o avanço tecnológico, elas acabam se tornando desatualizadas em relação às tecnologias vigentes.
A automação industrial pode encontrar algumas dificuldades ao se integrar com sistemas legados, afinal, ela envolve tecnologias que provavelmente não serão compatíveis com eles. Essa inconciliabilidade entre os dois acaba fazendo com que a otimização não alcance todo seu potencial, deixando algumas tarefas de fora.
Entretanto, muitos sistemas legados podem passar por manutenções e melhorias, como migração para a nuvem e, se possível, atualizações. Caso o seu já esteja em um nível avançado de obsolescência, vale a pena checar se mantê-lo é realmente mais vantajoso do que substituí-lo.
Treinamento de pessoal
As pessoas são a alma de uma empresa e, com toda certeza, quem mais será atingido por grandes mudanças serão seus funcionários. A automação industrial tem a característica de modificar e otimizar os processos, alterando assim o próprio trabalho humano na fábrica.
A dificuldade em se adaptar às mudanças é bem variável, geralmente maior para colaboradores mais antigos, que além de já desempenharem a mesma função há muito tempo, podem ter uma barreira maior com a tecnologia.
De toda forma, se preparar para uma nova tarefa é uma necessidade e um objetivo possível para todos. Para que isso funcione, a empresa precisa investir em treinamento de qualidade, que garanta que os trabalhadores compreendam os processos e saibam sua função.
Questões de segurança cibernética
Como a automação industrial conta com conexão online, ela está sujeita aos problemas comuns da internet. Dentre eles, cabe destacar aqui as falhas de segurança.
Um sistema de automação pode sofrer ataques e outras falhas de segurança, principalmente no nível cinco na pirâmide, como em seu sistema ERP. Por ser uma plataforma geral, com muitos setores integrados, o risco de acesso de terceiros aumenta.
Para combater este problema, o ideal é contar com medidas de segurança cibernética já esperadas em um sistema informatizado. Recursos como proteção de firewall, backup automático, autenticação de usuários, etc.
Considerações de custo
Quanto mais benéfico for um recurso, maior a chance de precisar realizar um investimento inicial alto nele. A aquisição dos softwares e hardwares necessários para possibilitar a automação industrial na sua empresa pode ser um pouco cara.
Assim, é preciso fazer um estudo de viabilidade econômica para entender quais serão os gastos e toda a economia que poderá ser alcançada com a automação industrial. Entender o momento da empresa também é fundamental, analisando sua demanda de produção e seu financeiro.
De toda forma, com o passar do tempo, a automação industrial se mostrará como uma grande economia de recursos. Vale a pena correr atrás de montar um planejamento e encaixar essa necessidade em seus investimentos.
O futuro da automação industrial
Apesar de já ser um avanço na produção, a automação industrial não para de evoluir. Com o surgimento de novas tecnologias, as possibilidades de otimização vão ficando cada vez mais amplas.
E o bom da automatização industrial é que suas tendências já estão sendo aplicadas pouco a pouco, não sendo meras apostas. Veja a seguir algumas que separamos para você:
Internet das Coisas (IoT)
The Internet das Coisas, destaque da Indústria 4.0, é uma tecnologia criada para fazer a comunicação entre dispositivos inteligentes, englobando, por exemplo, objetos físicos, ambientes, veículos e máquinas. A ideia é integrar ainda mais a fábrica, trocando informações relevantes e tomando decisões inteligentes com esses algoritmos.
Ao optar pela IoT, sua empresa fica ainda mais otimizada, apostando em interoperabilidade e integração entre dispositivos e sistemas. Como suas operações devem trabalhar o máximo possível, sem interrupções, a tecnologia é perfeita para que essas tarefas sejam executadas sem intervenção humana, de maneira conectada, contando com dados em tempo real.
Robótica
Com a necessidade de ter uma produtividade cada vez maior, a robótica na indústria tem crescido bastante.
Os robôs são uma boa alternativa para lidar com tarefas repetitivas, deixando seus processos cada vez mais padronizados. Deste modo, ganha-se em velocidade e produtividade e reduz em falhas e desperdícios.
Computação na Nuvem
A Computação na Nuvem possibilita que as empresas mantenham seus recursos armazenados online, e não em seus servidores físicos. Além de ter várias outras vantagens, o principal desta tecnologia é que tudo pode ser acessado a qualquer momento e de qualquer lugar, bastando contar com um dispositivo conectado à internet.
Com cloud computing, ao invés de utilizar um software apenas nos computadores em que ele está instalado, você pode contar com ele em qualquer smartphone, tablet ou notebook. Assim, o nível de controle e acompanhamento pode ser ainda maior, contando com a mobilidade.
Vale dizer que a nuvem já é uma realidade em diversos setores, principalmente após a pandemia e seu isolamento social. Foi ela uma das responsáveis pelo sucesso do home office, que possibilitou que os trabalhadores desempenhassem suas funções fora da empresa.
Seamless connectivity
A grande maioria dos sistemas de automação industrial já conta com conectividade, mas, se pensarmos em pequenos negócios, muitos ainda operam de forma isolada (stand alone). Para poderem avançar nesse ponto, os micro PLCs podem ser a saída.
Com um controlador lógico programável compacto, como o Nexto Xpress, a conectividade e performance de um sistema se transformam. Mesmo em processos menores, é possível contar com comunicação entre diferentes áreas, inclusive com redes sem fio.
Inteligência Artificial
Inteligência artificial e automação industrial são termos que podem se comunicar bastante, ainda mais quando pensamos em um funcionamento autônomo dos equipamentos.
Com a inteligência artificial, o trabalho fica ainda mais otimizado, permitindo que as máquinas avancem ao ponto de trabalhar de forma autônoma e consigam tomar decisões. Todavia, essa operação por conta própria precisa ser feita com investimento que garanta o sucesso dos processos.
Conte com a Altus para implementar a automação industrial na sua empresa
A automação industrial é extremamente benéfica para sua empresa, mas para dar certo, ela precisa ser feita de maneira profissional. Só com o trabalho de quem entende do assunto é que seus processos podem de fato ser otimizados e alcançar os resultados pretendidos.
A Altus está há 40 anos no mercado, sendo uma grande referência quando se trata de automação industrial. Nossos produtos possuem qualidade reconhecida no setor, facilitando o trabalho de empresas nacionais e estrangeiras.
Se você tem qualquer dúvida sobre automação industrial ou sobre nossos produtos, entre em contato conosco!
