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Está-se adaptando às mudan?as? Os processos de fabrica??o modular podem ajudar

Em tempos de mudan?a (da COVID-19 às atualiza??es de receitas), os fabricantes podem confiar na automa??o modular para fornecer etapas simples em dire??o à flexibilidade da produ??o.

Hoje em dia, os fabricantes enfrentam uma realidade nova e dura, que inclui problemas na cadeia de fornecimento, escassez de m?o de obra e rigorosas precau??es de seguran?a. Nos primeiros meses de 2020, a COVID-19, doen?a causada por um novo coronavírus, gerou milh?es de casos no mundo inteiro, e o vírus paralisou a vida cotidiana como a conhecíamos. O lado positivo? Muitos fabricantes s?o inspirados e motivados a participar da luta contra a dissemina??o da COVID-19, produzindo itens necessários à comunidade médica e muito mais.

Por causa dessa crise, os fabricantes est?o percebendo que precisam mudar a maneira como pensam, planejam e executam a produ??o. Você e sua equipe se perguntam como podem reduzir ou alterar a produ??o para se ajustarem às novas necessidades ou demandas do mercado? Se você deseja ou precisa mudar os recursos de produ??o de sua fábrica, os processos de fabrica??o modular podem fornecer maneiras rápidas, fáceis e econ?micas para você ser flexível e reativo.

Nos meus quase 30 anos em automa??o de processo, perguntaram-me muitas vezes sobre as maneiras mais eficientes de atualizar ou modificar os sistemas de automa??o de processo em resposta a novas necessidades de fabrica??o. Essas quest?es s?o mais relevantes agora do que nunca, pois os fabricantes consideram maneiras adicionais de serem flexíveis e adaptáveis nos processos.

Se você estiver lidando com um novo produto ou matéria-prima, um distúrbio na cadeia de fornecimento, uma expans?o da capacidade ou outra modifica??o no sistema de controle existente, pense nestas duas perguntas:

  • Como você consegue saber se o seu sistema pode ser alterado e adaptado rapidamente conforme as suas necessidades de fabrica??o mudam?
  • Como você minimiza o esfor?o necessário para fazer e testar altera??es no seu sistema de automa??o de processo?

Normas de controle de batelada

Um dos principais recursos que determina a flexibilidade e a modularidade de um processo é se ele seguiu a norma ISA (International Society of Automation) sobre controle de batelada, a?ANSI/ISA-88 (também conhecida como S88), quando foi instalado pela primeira vez. A norma S88, lan?ada em 1995 e atualizada em 2010, define uma terminologia e um processo para segregar os recursos físicos do uso ou da orienta??o de suas máquinas e equipamentos. Ela faz uma distin??o entre o que você pode fazer (o que você pode medir, quais s?o as capacidades do equipamento, etc.) e como você fará isso (a execu??o processual, as etapas de processamento, etc.).

A separa??o dos aspectos processuais e físicos permite que os sistemas sejam modificados e adaptados a vários cenários com facilidade, desde novos equipamentos de processo e novas fun??es de equipamentos existentes até novas ordens de opera??o ou produtos novos, tudo dependendo das necessidades do sistema de processamento.

Altera??es do processo de fabrica??o modular: cenários comuns

Modularidade n?o é um conceito novo em automa??o. Há muito tempo, uso a analogia de uma sub-rotina em BASIC para representar esse conceito. Um código escrito uma vez pode ser usado repetidamente de várias maneiras por meio da altera??o das configura??es usadas para executá-lo. Essa é a beleza e a for?a da modularidade.

Para mostrar o valor da modularidade, vamos dar uma olhada em alguns cenários de mudan?a simples que s?o comuns aos fabricantes e como essas mudan?as podem ser facilitadas pela programa??o modular que acompanha a S88.

1. Adi??o de uma matéria-prima nova ao processo. Isso também pode representar uma altera??o em uma matéria-prima existente. Dado um processo simples de mistura de aditivos com três matérias-primas, queremos adicionar um produto químico novo, como um virucida, ao nosso processo e alterar nossas 10 receitas existentes para adicionar essa nova matéria-prima. Qual é a maneira mais eficiente de fazer isso?

  • Solu??o n?o modular: em uma fábrica típica que n?o segue os princípios de programa??o modular, cada receita precisa ser modificada para que a funcionalidade do novo virucida seja adicionada. Como isso é feito sem o conceito de modularidade, todas as funcionalidades da matéria-prima nova devem ser replicadas em cada receita.
  • Solu??o modular: em uma implementa??o modular, a nova funcionalidade da matéria-prima é implementada como um objeto. Esse objeto representa totalmente, do ponto de vista da automa??o, a funcionalidade completa desse sistema de entrega de matéria-prima. Ele é escrito para os recursos do sistema. As receitas s?o escritas para executar ou chamar esses objetos de automa??o. Toda a funcionalidade é, portanto, escrita uma vez no objeto e chamada pelas receitas à medida que s?o executadas.

Como precisamos criar a funcionalidade apenas uma vez, em vez de em todas as receitas, é possível economizar 90% do esfor?o de implementa??o, o que é um benefício significativo em economia de tempo e custo.

2. Nova receita de produto. Imagine que você deseja adicionar uma receita nova a um sistema existente. Este exemplo demonstra os benefícios de poder combinar esses objetos funcionais em novas combina??es e pedidos exclusivos com facilidade.

  • Solu??o n?o modular: a receita nova inclui todo o código para executar todas as a??es necessárias -cada adi??o de matéria-prima, agita??o, resfriamento e transferência.
  • Solu??o modular: a receita nova usa links ou indicadores para os objetos para adi??o, agita??o, resfriamento e transferência da matéria-prima.

A economia na implementa??o de receitas depende da complexidade delas. Quanto mais complexa for a receita, maiores ser?o as economias possíveis. O esfor?o para implementar uma receita nova em uma fábrica modular, em compara??o a uma fábrica n?o modular para uma receita simples de 10 etapas, é inferior a 20%. Nos dois exemplos, outros benefícios ser?o alcan?ados com a implementa??o modular, incluindo custo reduzido para gerenciar a configura??o, despesas reduzidas de testes e processo de mudan?a acelerado.

Modularidade: uma vencedora evidente quando se trata de flexibilidade

Como você pode ver nesses exemplos, a segrega??o fornecida pela S88 permite a modulariza??o da funcionalidade de controle para que a funcionalidade esteja contida em objetos pequenos reutilizáveis. Esses objetos pequenos reutilizáveis representam a funcionalidade do mundo físico, do processo. Esses objetos de funcionalidade do equipamento podem ser atualizados e modificados, adicionados ou removidos do sistema sem afetar outros objetos, reduzindo o esfor?o ao fazer altera??es.? Afinal, quem já n?o ficou pulando de lá para cá e fazendo altera??es em programas monolíticos, conhecidos como “código espaguete”?

Além disso, como visto no segundo exemplo, como esses objetos s?o separados e modulares, podem ser combinados de várias maneiras diferentes e únicas, conforme necessário para receitas ou produtos novos. Embora os conceitos e as ideias na S88 tenham sido escritos pensando em um processo de fabrica??o em batelada, eles podem ser aplicados a vários processos.

Você pode estar pensando: exemplos simplistas e abstratos s?o bons, mas como esses conceitos nos ajudam a fazer algo importante, como a luta contra a COVID-19? No momento, muitos fabricantes est?o se adaptando aos desafios da cadeia de fornecimento e adotando a flexibilidade dos processos de fabrica??o modular. Alguns est?o se esfor?ando para criar produtos novos que nunca foram feitos antes para ajudar nos esfor?os de saúde pública contra a pandemia, incluindo:

  • Ventiladores: uma empresa de assistência médica conseguiu aumentar a produ??o em apenas algumas semanas.
  • Testes do vírus: um grupo multinacional de saúde mudou a produ??o para fazer testes para COVID-19.
  • álcool em gel: fabricantes de bebidas alcoólicas est?o se adaptando rapidamente para produzir receitas com mais etanol para atender à demanda crítica.

A fabrica??o modular é o caminho para você?

A maneira mais simples de determinar se os seus processos e sistemas de automa??o s?o modulares é se perguntar se todas as suas receitas precisar?o mudar sempre que houver uma altera??o física no processo de seus equipamentos. Se você precisa modificar várias receitas para responder a uma altera??o física do processo, provavelmente n?o tenha um sistema de estrutura modular. Alguns bons recursos em automa??o modular s?o as mais recentes normas ANSI/ISA S88 e S95, que lidam com hierarquias modulares na automa??o de fabrica??o e s?o práticas atuais e recomendadas de fabrica??o.

O que você pode fazer para avan?ar em dire??o a uma estrutura de automa??o mais modular? Avan?ar é um processo fácil de três etapas:

  1. Estabele?a metas. Documente como seria uma estratégia de fabrica??o flexível para sua área de produ??o. Identifique o que você espera alcan?ar e os benefícios associados.
  2. Monte um plano. Avalie seus equipamentos e fluxos de trabalho atuais e analise-os com um consultor de automa??o familiarizado com os conceitos da S88. Identifique como sua implementa??o atual auxilia seus objetivos e onde há espa?o para melhorias.
  3. Aja. Priorize investimentos e implemente mudan?as com base em quais projetos atingem seus objetivos.

Our solutions consultants are experts in?controle de batelada and automation, and they can help you determine a path forward no matter where you are in your journey. In this ever-changing world, Rockwell Automation is with you every step of the way as we all pivot to overcome COVID-19, and beyond. Learn more about how our?nossos servi?os de consultoria can help.

Nossos consultores de solu??es s?o especialistas em automa??o e controle de batelada e podem ajudar a determinar um caminho a seguir, independentemente de onde você esteja em sua jornada. Neste mundo em constante mudan?a, a Rockwell Automation está com você a cada passo do caminho, enquanto todos nós mudamos para superar a COVID-19 e ir além. Saiba mais sobre como nossos servi?os de consultoria podem ajudar.


Bruce Kane
Bruce Kane
Global Industry Technical Consultant, Life Sciences, Rockwell Automation
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