MANUTENÇÃO 4.0

Os Impactos na Manutenção Industrial com a Digitalização e a Indústria 4.0

Na Cadeia de Valor da indústria, a manutenção tem um papel fundamental, o de manter a disponibilidade produtiva e permitir o uso dos ativos em todo o seu ciclo de vida, no menor custo operacional.

A Digitalização está provocando uma grande mudança na forma de executar a manutenção na indústria, considerando que a Indústria 4.0 é o impacto de toda a nossa Cadeia de Valor, já estudado anteriormente, neste texto vamos colocar foco nos impactos desta manutenção, que no caso, vamos chamar de Manutenção 4.0.

Em nosso contexto de estudo, vamos descrever alguns temas, com isso delimitarmos nosso assunto, todavia, não queremos esgotar as discussões, nosso objetivo é demonstrar de forma prática e direta:

  • Como melhorar índices de Disponibilidade, Ciclo de Vida e Custo com a Digitalização da Fábrica;
  • Como evoluir o modelo de Manutenção dentro dos requisitos da Indústria 4.0;
  • Como utilizar tecnologias digitais, mudar processos e treinar pessoas para uma nova realidade da Indústria.

Para entender a evolução da manutenção, de forma simplificada, vamos relembrar:

  • Manutenção Reativa: se quebrar, conserta;
  • Manutenção Preventiva: consertar sem estar quebrado;
  • Manutenção Proativa: consertar o que está ruim (hoje);
  • Manutenção de Confiabilidade: consertar o que ficará ruim (futuro) – objeto de nosso estudo.

A Manutenção 4.0 funciona complementado a manutenção convencional, existente na fábrica, porém vamos considerar uma indústria que tem a manutenção proativa implantada, uma vez que a Indústria 4.0, necessita de algumas premissas, já discutidas anteriormente.

A manutenção existente em uma planta, normalmente responde o que aconteceu e porque aconteceu, baseado nos equipamentos e, seus técnicos, respondem o que está acontecendo, tudo isso dentro do presente e o passado dos eventos.

Com as tecnologias da Indústria 4.0 implantadas, nós adicionamos o elemento futuro na manutenção, passado a responder o que irá acontecer, aplicando uma camada de IoT Internet das Coisas na gestão dos ativos e usando I.A. Inteligência Artificial, apoiando o técnico de manutenção na tomada de decisões futuras.

Os sistemas aprendem baseado na coleta de dados dos ativos de planta, estes dados são enviados para camadas de Computação em Nuvem (Cloud), onde nesta, utilizamos algoritmos de predição, que podem ser baseados em Mineração de Dados e/ou Aprendizado de Máquina.

O sistema se torna mais eficiente, porque ao utilizar o monitoramento de tempo real, promovido pela camada de IoT, associado ao uso de I.A., permite diminuir o tempo de tomada de decisões, do advento do Evento à Ação Realizada pela manutenção, aumentando sobremaneira a disponibilidade da planta.

Quanto as tecnologias da Indústria 4.0, há diversas, e não queremos limitar o assunto, todavia para fins de estudo, precisamos entender que há um pré-requisito para implantação da Indústria 4.0, que passa pela Automação, Otimização e Convergência, a Digitalização Básica, é o próximo passo, isto é, tecnologias que estão dentro de qualquer contexto de digitalização, que são, IoT Internet das Coisas, Cibersegurança, Computação em Nuvem e Big Data, e finalizando, podemos utilizar a terminologia das Tecnologias Habilitadoras (é uma proposta de estudo), que na prática, viabilizam e aceleram o processo de Digitalização, tais como, Drones, Cobos, Aprendizado de Máquina, Impressão 3D, AGV, Realidade Aumentada, Realidade Virtual, Gêmeos Digitais, entre outras, lembrando que esta tecnologias são dinâmicas e estão em constante evolução e mudança.

Existem diversas dimensões e estudos referentes a manutenção industrial, em nosso texto, vamos trabalhar em três panoramas propostos, com isso vamos construir soluções para uma manutenção inteligente:

DISPONIBILIDADE – Manter equipamentos em funcionamento o maior número de horas na produção – foco da 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
  • Dificuldade operacional ao longo do tempo

CUSTO DE O&M (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 descrevemos os principais desafios em função destes impactos:

  • Identificação de problemas e suas causas;
  • Complexidade da solução (conhecimento, recursos e tempo);
  • Retomada da produção do processo (setup e comissionamento).

Como havíamos dito, não queremos montar uma receita, ou limitar o assunto, porém apresentaremos abaixo as principais soluções de Digitalização que levam a Manutenção 4.0, vamos descrever cada uma:

  • 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 I.A. 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 os sistemas aprenderem com eventos.

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 confiabilidade – prognósticos inteligentes;
  • Criar modelos de forma a analisar disponibilidade, ciclo de vida e custo do ativo, focar no melhor ponto de uso, usar I.A.;
  • Conectar o planejamento e técnicos em uma sala para tomada de decisões orientadas a eventos de prognósticos.

Conectar Inventário de Fábrica

  • Conectar à rede de ativos no planejamento e inventário de fábrica;
  • 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 4.0, teremos um novo profissional de manutenção, que deverá adquirir novos conhecimentos e habilidades para lidar com a Digitalização na indústria, pontuamos 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.

Concluímos que a aplicação da Digitalização na Indústria, leva a uma Manutenção Industrial que assume outro perfil, onde o foco passa a ser a antecipação de eventos e uso de ferramentas remotas, permitindo que a Indústria 4.0 eleve o padrão de produção industrial.

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