Fábrica do futuro terá linha de produção real e virtual

Com informações do Instituto Fraunhofer IPK 

A equipe já está preparando os primeiros gêmeos virtuais para processos produtivos específicos. [Imagem: Fraunhofer IPK]

Indústria 4.0

Engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, estão se preparando para a "Indústria 4.0" construindo um gêmeo digital capaz de modelar todo um processo de produção fabril, permitindo ou a intervenção direta na fabricação a qualquer momento, ou o autogerenciamento, em que a própria fábrica corrige eventuais problemas.

As linhas de produção real e virtual irão se fundir em um sistema global inteligente.

Para isso, a fábrica real é totalmente modelada no nível digital, criando um gêmeo virtual que não apenas permite visualizar o sistema de produção com todas as suas máquinas, mas também reproduz os processos dinâmicos e o comportamento dos componentes do sistema durante a produção - tudo em tempo real.

Na linha virtual, é possível observar o processo de fabricação em detalhes. Sensores espalhados pela linha real alimentam continuamente o estado de funcionamento das diversas estações de trabalho individuais.

Isso abre novas possibilidades para o controle da produção. Os gerentes de produção podem analisar o processo de fabricação na simulação virtual, inclusive otimizando ou reorganizando etapas individuais.

Produção real e produção digital

O conceito de gêmeo digital, contudo, vai além da mera simulação do sistema de produção real. O sistema é realmente bidirecional. No nível virtual é possível intervir e fazer mudanças que podem ser simuladas imediatamente.

Inversamente, é possível implementar mudanças do sistema real para o gêmeo digital. Por exemplo, um gerente de produção pode ativar máquinas adicionais para processar uma peça ou incorporar uma etapa de trabalho adicional quando uma personalização for necessária. Para fazer isso, a produção não precisa ser interrompida e reconfigurada, já que o sistema reage inteligentemente a cada mudança e se reorganiza.

Há também projetos para usar formigas biônicas nas fábricas do futuro. [Imagem: Festo/Divulgação]

A fusão da produção real e da digital cria um sistema capaz de monitorar, controlar e se corrigir enquanto a produção continua a todo vapor. Sempre que necessário, as máquinas e o software comunicam-se autonomamente e mantêm a produção em movimento. Se, por exemplo, ocorrer uma falha - como um subsistema que falha ou uma máquina que quebra - o sistema pode decidir de forma independente como resolver o problema. O gerente de supervisão vê a mudança na produção, mas não necessariamente precisa intervir.

Além disso, como o sistema alimenta o gêmeo digital continuamente com dados, é possível controlar permanentemente a qualidade das peças e do produto final. O conceito também pode ser usado para fabricar rapidamente séries de pequena escala com peças individualizadas de modo a minimizar ao máximo as interrupções na produção global. Mesmo a fabricação de peças individuais é concebível.

Simulação de projeto

Outra vantagem é que a linha virtual de produção poderá ser usada durante a etapa de projeto e construção de um sistema de produção real - da construção da fábrica.

Antes que a primeira peça real seja processada, a fábrica poderá simular o fluxo de produção antecipadamente, identificar fraquezas e otimizar os processos. Desta forma, o sistema será virtualmente colocado em operação e testado antes da produção real. Isso deverá acelerar o planejamento e facilitar a colocação em funcionamento de um novo sistema de produção.

"Nosso objetivo é não apenas descrever tecnologias, processos e métodos-chave da Indústria 4.0, mas realmente torná-los tangíveis," disse o professor Rainer Stark, gerente do projeto.

Juntamente com os parceiros industriais, a equipe do Instituto Fraunhofer está agora trabalhando na implementação dos projetos-piloto iniciais, para linhas de produção específicas, preparando-se para colocar o sistema virtual no mercado no futuro próximo.

"Queremos fazer tudo sem nenhum componente proprietário e que todas as interfaces sejam 100% compatíveis com padrões industriais," explicou Stark. "Ao mesmo tempo, o sistema não deve ser muito caro. Afinal, a empresa deve ser capaz de recuperar seu investimento rapidamente."