Os sensores garantem transparência e eficiência
A HARTING confia em processos de produção digitalizados para monitorizar a utilização de energia
A HARTING Technology Group é um fornecedor líder mundial de tecnologia de conexão industrial. Cerca de 6.200 funcionários trabalham para o grupo em 44 empresas de vendas e 15 instalações de produção em todo o mundo. Para além do objetivo de fornecer sempre aos seus clientes produtos com a melhor qualidade possível, a empresa familiar está também empenhada na sustentabilidade. A fim de produzir da forma mais eficiente possível e minimizar o seu impacto ambiental, a HARTING concentra-se na digitalização das suas instalações de produção na sua sede em Espelkamp.
"O alto grau de transparência de dados que alcançamos nas nossas três fábricas permite-nos ter uma visão objetiva dos nossos processos de produção", diz Thomas Kämper, responsável pelas Soluções e Serviços IIoT na HARTING Electronics. Várias centenas de máquinas transmitem os seus dados para o nível informático, onde são continuamente analisados pela equipa de Thomas Kämper.
Retrofit standard para parque de máquinas heterogéneo
Luca Manuel Steinmann, Engenheiro de Process Data IIoT na HARTING Electronics, descreve os desafios associados à implementação de uma solução central de avaliação de dados: "Temos sistemas muito heterogéneos com diversas interfaces e protocolos no nosso parque de máquinas que já fornecem muitos dados e informações relevantes sobre o processo, por exemplo, sobre tempos de ciclo e tempos de paragem. Para tornar esta informação acessível para análise ao nível informático, foi necessário integrá-la na infraestrutura de dados do nível OT. Também acrescentámos sensores adicionais, por exemplo, para monitorizar a água de refrigeração, o ar comprimido e o consumo de eletricidade."
Depois de considerar diferentes padrões de retrofit para a digitalização da instalação, a HARTING rapidamente optou pelo IO-Link. Os mestres IO-Link instalados na máquina recebem os dados dos sensores montados no local da máquina e transmitem-nos ao nível informático. Isto cria a interface de informação entre o nível da Tecnologia Operacional (OT), ou seja, as máquinas, e o nível da Tecnologia da Informação (IT).
Figura 1: Todos os dados da máquina são recolhidos e transmitidos para o nível IT para serem analisados pelos analistas de dados da HARTING.
Figura 2: O IO-Link Master recolhe os dados dos sensores ligados e transmite-os para o fieldbus e para um edge gateway.
IO-Link um sensor, um manancial de informações
"As vantagens do IO-Link são evidentes", diz Thomas Kämper. "Graças a esta norma aberta amplamente utilizada, podemos facilmente ligar sensores adicionais para melhorar ainda mais a imagem digital da máquina. Utilizando interfaces padrão como o Modbus TCP ou o IoT Core, podemos recolher os dados de uma forma normalizada
e intuitiva."
Outra vantagem: Os sensores podem transmitir vários valores importantes do processo ao mesmo tempo. Por exemplo, a HARTING utiliza o medidor de ar comprimido SD da ifm para monitorizar com precisão o consumo de ar comprimido. Este sensor não só transmite os valores de caudal atuais através do IO-Link, como também fornece outros dados relevantes, como a pressão, a temperatura e a quantidade total, que são relevantes para a monitorização do ar comprimido. Para dar um exemplo: Para um funcionamento fiável, as máquinas necessitam normalmente de uma pressão de funcionamento de 6 a 6,5 bar. Se este valor baixar, isso pode indicar uma fuga no sistema de tubagem.
Redução de custos através da monitorização contínua da tubagem
A ifm oferece uma gama abrangente de produtos para tubagens de DN8 a DN250 para monitorização contínua do ar comprimido - desde o compressor até à máquina - e transmissão de dados para o nível informático. Isto permite localizar e eliminar com rapidez e precisão qualquer perda de pressão que ocorra no sistema de tubagens, o que, a longo prazo, é muito mais económico e eficaz do que aumentar a pressão do compressor para compensar as quedas de pressão: De facto, uma redução de 1 bar na pressão de funcionamento pode reduzir os custos de energia até 7%. Com sua plataforma IIoT moneo, a ifm oferece uma ferramenta de software que calcula automaticamente a diferença de pressão, fornecendo uma maneira rápida e fácil de detetar fugas, filtros entupidos e outros problemas que levam ao consumo excessivo de ar comprimido.
Informações valiosas sobre o sistema de ar comprimido. Claramente reconhecível: O consumo básico (1) e o consumo de produção (2) aumentam significativamente após a ocorrência de uma fuga (3). Após a sua eliminação, o consumo de base cai quase para zero (4).
O contador de ar comprimido SD é oferecido para tamanhos de tubos de DN8 a DN 250.
A monitorizar o recurso energético mais caro
Já numa fase muito inicial do seu percurso de digitalização, a HARTING
apostou na monitorização do ar comprimido.
O ar comprimido é uma das formas de energia mais dispendiosas na indústria. "O ar comprimido é uma das formas de energia mais dispendiosas na indústria", afirma Luca Manuel Steinmann. Como o ar comprimido é um recurso invisível e as fugas são difíceis de detetar em ambientes de produção ruidosos, iniciámos o projeto de 'deteção de fugas'." O potencial de poupança tornou-se rapidamente evidente: "Com base nos dados transmitidos, observámos um aumento acentuado do consumo de ar comprimido numa máquina. Uma vez que este aumento não era apenas visível durante a produção, mas também no funcionamento em stand-by, era evidente que a máquina necessitava de manutenção. A inspeção revelou uma fuga no sistema de ar comprimido. A fuga foi reparada logo que possível, o que significa que o tempo de manutenção desde a deteção da fuga até à sua reparação foi significativamente reduzido", afirma Thomas Kämper.
Outra vantagem é a poupança de energia que daí resulta. Assim, as perdas financeiras e energéticas podem ser consideravelmente reduzidas. Cada máquina transmite vários valores de medição ao nível informático.
"É aqui que as peças do puzzle de informação se juntam para formar um quadro geral, fornecendo-nos informações precisas sobre o estado de saúde atual de cada máquina", afirma Thomas Kämper. "Em conjunto com a análise da qualidade da produção baseada na câmara, podemos não só garantir uma manutenção da máquina baseada nas necessidades, mas também uma qualidade de produção consistentemente elevada. O elevado grau de transparência do processo que alcançamos através da análise de dados reduz o nosso tempo de resposta, permitindo um planeamento de manutenção mais direcionado. Tudo isto contribui para um nível mais elevado de qualidade e de produção, ao mesmo tempo que reduz os níveis de desperdício ."
Calendários de manutenção otimizados por IA
No entanto, segundo Thomas Kämper e a sua equipa, o processo de otimização ainda está longe de estar concluído: Os analistas estão a trabalhar numa solução baseada em dados para determinar a melhor altura para reparar uma fuga. "Parar imediatamente uma máquina para efetuar a manutenção nem sempre é a opção mais rentável, uma vez que não é apenas a fuga que causa perdas financeiras, mas também o tempo de paragem da máquina. Estou convencido de que, com a ajuda da inteligência artificial, nos tornaremos mais eficientes neste domínio no futuro".
Para alcançar a transparência total dos dados, todas as máquinas nas instalações da HARTING em Espelkamp estão ligadas à rede.
Não existe uma solução pronta a utilizar
Os dados recolhidos não só ajudam a HARTING a garantir a qualidade Também fornecem informações sobre a pegada de carbono de cada produto fabricado em Espelkamp. "Começámos a medir e analisar digitalmente o consumo de energia aqui na produção como parte da certificação ISO 50001 do nosso sistema de gestão de energia em 2017. Uma vez que não existia uma solução pronta a utilizar para esta aplicação, a ifm tornou-se um parceiro para nos apoiar com os conhecimentos e produtos necessários. A excelente e estreita colaboração resultou rapidamente nos primeiros projetos de digitalização."
Transparência em matéria de CO2 - também em relação ao cliente
As informações dos sensores e os dados da máquina também ajudaram a HARTING a dar um salto em frente no cumprimento do seu objetivo de alcançar uma produção sustentável e com economia de recursos, como explica Thomas Kämper: "Uma vez que realizamos no local todas as etapas de produção, desde o processamento da matéria-prima até ao produto acabado, podemos determinar com precisão os custos energéticos e a pegada de carbono de cada produto acabado. Também tencionamos transmitir esta informação aos nossos clientes no futuro, para os ajudar a determinar com precisão a sua própria pegada de carbono".
Convencidos do valor acrescentado da digitalização
estão previstos projetos para aumentar a eficiência e a garantia de qualidade da produção. "Tencionamos acompanhar de perto outras formas de energia semelhantes ao ar comprimido", afirma Thomas Kämper. "No futuro, também planeamos analisar centralmente fatores de garantia de qualidade, como os valores do líquido de refrigeração/lubrificante, por exemplo, através da medição da condutividade."
Análise exata da eficiência da produção
À medida que cada vez mais máquinas transmitem continuamente volumes crescentes de dados, podem ser comparadas sequências completas de processos: "Os dados permitem-nos determinar objetivamente qual a máquina mais eficaz para produzir um determinado produto. Se alinharmos o nosso planeamento de produção em conformidade, podemos conseguir mais poupanças de energia."
A HARTING é capaz de determinar o consumo de energia de cada produto em particular. Trata-se de uma informação valiosa para a empresa, mas também para os seus clientes.
Conclusão
Com o apoio da ifm, a HARTING deu um grande passo em direção à total transparência de dados na sua unidade de Espelkamp e agora pode fabricar os seus produtos de alta qualidade de forma mais eficiente graças à análise baseada no IT.
