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Webinar sobre Indstria 4.0

Alexandre Balestrin CorraDiretor de DesenvolvimentoElipse Softwareabc@elipse.com.br

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AGENDAA Elipse Software (< 5 min)Conceitos da Indstria 4.0 - Alexandre Baroni (35-40 min)Aplicaes da Indstria 4.0 - Joo Peixoto (35-40 min)Perguntas (10-15 min)

Soluesem software para Automao e Gerncia de ProcessosBrasil eTaiwanEscritrios no Mundo30 pasesParceiros no Mundo1986ExperinciaLideranano Brasil

50.000Sistemas Instalados

A Elipse

Lder nacional em software para automao e gerenciamento de processos- Em nmero de cpias vendidas no Brasil30 anos de experinciaEscritrios no Brasil, USA e TaiwanParceiros em mais de 30 pasesMais de 50 mil sistemas instalados

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Sistema de Gesto PredialManufaturaAutomao de SubestaesCentros de Distribuio de EnergiaSaneamentoTrens e Ferrovias

TIPOS DE APLICAES

IoT - Solues de ponta-a-ponta para coleta e anlise de dados de milhares de equipamentos, sensores e dispositivosTrens e Ferrovias - Softwares Inteligentes para automao de estaes de passageiros, distribuio de energia e controle de trfego4

NOSSAs SOLUesAtravs dos nossos softwares, coletamos e analisamos os dados presentes em qualquer equipamento, em qualquer meio fsico ou protocolo (IoT)

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Conceitos da Indstria 4.0

Alexandre BaroniProduttare

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Indstria 4.0

FBRICA INTELIGENTE, o prximo passo da Automao!

Dr. Eng. Alexandre BARONIalexandre.baroni@gmail.comalexandre.baroni@brnmetal.com.brout/2016

OBS: Material ADAPTADO da empresa FESTO, SIEMENS, Deloitte, IBM entre outros

Desafios que levaram a Industria 4.0Evoluo Histrica e ConceitosArquiteturas Propostas (Smart Manufactury & Industrie 4.0)Pilares 4.0 (a debater)4.1 CPS4.1 IoT4.3 Cloud

SUMRIO

Ritmo acelerado da mudana tecnolgicaSolues personalizadasTecnologias inovadorasGrande diversidade de clientes e mercadosPresso permanente sobre os custosGlobalizaoAumentar a importncia da disponibilidade de produto e entrega rpidaO aumento dos custos de energia e conscincia ambientalRedes, flexibilidade e adaptabilidade na produo

Automato*, Auto-aprendizagem e Sistemas baseados em Conhecimento

Os desafios da "Produo do futuro" levaram a Indstria 4.0

* Produtos e Mquinas se comunicam e tomam decises

QUESTIONAMENTO: Ser a 4 Revoluo ou Evoluo industrial ??

HISTRICOProjeto do governo alemo que visa promover a informatizao da manufatura (indstria 4.0)Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC) Iniciativa Norte AmericanaA fbrica, baseada nestes conceitos, se caracteriza pela capacidade de adaptao, eficincia de recursos, ergonomia e integrao entre clientes e parceiros em processos de negcio e de valor.

HISTRICOO termo industria 4.0 se tornou publicamente conhecida em 2011, quando uma iniciativa com o mesmo nome uma associao de representantes do setor produtivo, poltico e acadmico promoveram a ideia com uma abordagem para o fortalecimento da competitividade da indstria manufatureira alem (Kagermann, Lukas, & Wahlster, 2011).

O governo federal alemo apoiou a ideia anunciando que a indstria 4.0 faria parte do projeto High-Tech Strategy 2020 for Germany, que levaria o pas liderana na inovao tecnolgica. Como consequncia, foi criado um grupo de trabalho para a indstria 4.0.

A primeira recomendao desenvolvida para a implementao da indstria 4.0, foi publicada em abril de 2013, Kagermann et al. (2013) descreveram sua viso para a indstria 4.0.

Evoluo Industria 1.0 4.0

1.02.03.04.0Produo MecanizadaEnergia VaporFinal do sculo 18Produo em Massa Diviso do TrabalhoEnergia EltricaIncio do sculo 20Incremento da Digitalizao e automaoEletrnica / TIDcada de 70Automao IntegradaSistemas Fsicos Cibernticos para Produo (CPPS)Sculo 21(t)COMPLEXIDADE

A mudana para a Indstria 4.0 ir envolver uma transio de longo prazoTecnologia de Automao LOCAL

ONTEMAutomao suporta a COMUNICAOHOJEOtimizao de todo o desenvolvimento do produto, processos e produousando inovao em sistemas e softwareAMANHAuto organizao dos sistemas fsicos baseados em sistemas virtuaisO DIA DEPOIS ...

Indstria 3.0Indstria 3.0xIndstria 4.0Benefcios apenas em certos casos, devido ao alto custo e pouco conhecimentoBenefcios continuam a ser provados !ADAPTADO: Siemens Industry, Detlef Pauly

Indstria 4.0 centra-se na produo de produtos inteligentes, mtodos e processos

Sistemas Cibernticos Fsicos para Produo (CPPS) que permitem a fbrica inteligente;

Os produtos so inteligentes e apoiam ativamente o processo de produo;

Em suas interfaces, a fbrica torna-se parte de uma infra-estrutura inteligente;

A produo adaptado ao ritmo humano

A viso da Indstria 4.0 como parte de um mundo conectado, inteligente

No futuro ao produtos devem....

serem tratadoscomo objetos abstratos CAD model

Product model

Communication model

Service model

R Resource and Energy model

serem descritos por modelos

serem localizados em qualquer tempoter uma interface de rede padronizada

7654321WiFiIPOPC UAServicesoferecer autonomia

IPV6[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344] ter identidade nica

PLMERPMESGesto daMudanaManutenoControle de RecursosDesmontagemProjetode EngenhariaOperaoDesenhaPlanejaProgramaMudanaEconomiaConserta

EntregaLogsticaClienteInformadoRede de InformaesCloudBigDataAnalisaSet-Up

Afetando completamente o ciclo de vida ...

EthernetSCADA

SETUPPRODUO

SETUPPRODUOPLCFiosPosiesdesconhecidasLocais FixosHierrquicomonolticoProduto com ciclo de vida curtoProdutos IndividualizadosCompetio InternacionalDemanda por QualidadeInformao e Tecnologia da InformoAlterao de LocaismodularDistribudowirelessSensores de LocalizaoConscientizaoAdaptado: 2013, Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0Manufatura 4.0

Pilares Tecnolgicos da Manufatura 4.0 ...Cyber-Physical Systems (CPS) um ambiente de sistemas interconectados em que sensores inteligentes podem automaticamente configurar uma mquina e tambm auto ajustar os processos de produo de forma descentralizada de acordo com dados coletados e analisados em tempo real.

a Fuso do mundo fsico e do mundo virtual. Os CPS so " integraes de clculo e processos fsicos, e de computadores e redes de monitoramento e controle fsico dos processos. Em geral, com sistemas fechados de feedback, onde os processos fsicos afetam os clculos e vice versa." ( Lee, 2008, pg. 363 ) .

Pilares Tecnolgicos da Manufatura 4.0 ...

Internet das Coisas (IoT) Disponibilizao de dados em tempo real atravs de dispositivos mveis utilizando-se de:Conexo dos dispositivos mveis a grandes bancos e dados atravs da internetIdentificao de alteraes na capacidade fsica das coisas atravs de sensores inteligentes;Sendo capaz de interagir e conectar com diversos objetos de forma sensorial e inteligente

Big Data Capacidade de processamento de grandes volumes de dados calculando de forma real time as programaes de mquinas e ajustes nos processos produtivos de forma integrada na cadeia produtiva.Analytics Atravs da aplicao de conceitos e modelos matemticos de planejamento preditivo integrados ao cho de fbrica.

Fbrica inteligente (Smart Factory)

A fbrica inteligente definida como uma fbrica que compreende o contexto e ajuda pessoas e mquinas na execuo de suas respectivas tarefas

Isto obtido mediante sistemas de trabalho em segundo plano (Calm System), e meios sensveis ao contexto, nos quais o sistema pode levar em considerao informaes de contexto como a posio e status de um objeto.

Estes sistemas cumprem suas tarefas tendo como base a informao procedente do mundo fsico e do virtual.

Em uma fbrica inteligente os CPS se comunicam por meio da Internet das coisas e auxiliam pessoas e mquinas na execuo de suas tarefas

Pilares Tecnolgicos da Manufatura 4.0 ...

Smart homesSmart buildingsSmart logisticsSmart gridSmart mobility

Business webSocial web

CPPS

Manufatura 4.0

Smart factory

2015. For information, contact Deloitte Touche Tohmatsu Limited.

Integrao da Manufatura com ambientes ...

Interoperabilidade (Interoperability) - um elemento muito importante da Industria 4.0. Na Industria 4,0 a empresa , os CPS e os seres humanos esto conectados por meio da Internet das coisas e da Internet de Servios. Os padres sero um fator chave de sucesso para a comunicao entre CPS de diversos fabricantes.

Virtualizao (Virtualization) - Significa que os CPS so capazes de monitorar processos fsicos. Estes dados de sensores esto ligados a modelos de plantas virtuais e modelos de simulao. Isto significa dizer que uma cpia virtual do mundo fsico criado.

Descentralizao (Decentralization) - A crescente demanda por produtos customizados torna cada vez mais difcil o controle central dos sistemas. Os computadores embarcados permitem aos CPS tomar decises por conta prpria. Somente os casos de falhas de tarefas, so delegados a um nvel mais elevado (Hompel, Otto , 2014, p.6).

Capacidade em tempo real (Real-Time Capability) - Para tarefas organizacionais necessrio que os dados sejam coletados e analisados em tempo real. O estado da planta dever estar permanentemente rastreado e analisado. Assim, a planta pode reagir falha de uma mquina e reencaminhar para outra mquina ( Schlick et al., 2014, p.75).

Orientao por servio (Service Orientation) - As informaes sobre os servios das empresas , os CPS , e as pessoas esto disponveis na IoS e podem ser utilizados por outros participantes. Eles podem ser oferecidos tanto internamente quanto externamente empresa via Cloud, por exemplo.

Princpios estruturais da Industria 4.0

METODOLGICOS:

Modularidade (Modularity) - Os sistemas modulares so capazes de se adaptarem (flexibilidade) s mudanas das necessidades, por meio da substituio ou ampliao dos mdulos individuais. Portanto, os sistemas modulares podem ser facilmente ajustado , no caso de flutuaes sazonais ou mudanas nas caractersticas do produto.

Produo Enxuta (Lean Manufacturing) Os fluxos de valor e processos produtivos dever estar ajustados. Reduo das perdas ao longo do fluxo de valor precisam ser entendidas para melhor aproveitamento das tecnologias.

Princpios estruturais da Industria 4.0

Sistemas Ciber-fsicosInternet das coisasCloud*serviosFbrica inteligenteInteroperabilidadeXXXXVirtualizaoX--XDescentralizaoX--XCapacidade em tempo real---XOrientao para o servio--XXModularizao--X-

Fonte: HERMANN (2015).

Critrios de escopo de cada componente da indstria 4.0

Fonte: BARONI(2016).

IMPLEMENTAO & PERFIL

1.02.03.04.0Energia VaporEnergia EltricaIncremento da Digitalizao e automaoEletrnica / TIDcada de 70Automao IntegradaSistemas Fsicos Cibernticos para Produo (CPPS)Sculo 21(t)COMPLEXIDADE$Eng. Mecnica$$Eng. MecnicaEng. Produo$$$Eng. MecnicaEng. ProduoEng. Eletrnica$$$$Eng. MecnicaEng. ProduoEng. EletrnicaTecnologia da Informao

Numa fbrica inteligente, trabalhadores, mquinas, produtos e matrias-primas se comunicam de forma to natural quanto pessoas numa rede social, diz Henning Kagermann, diretor da Academia Alem de Cincia e Engenharia, uma das entidades que lideram o projeto Indstria 4.0. A estimativa que, em 20 anos, boa parte da indstria alem tenha adotado esse padro de produo.

Hoje, o pas j conta com alguns exemplos de fbricas inteligentes. Na unidade de equipamentos eletroeletrnicos daSiemens, em Amberg, as linhas de produo no lembram em nada as tradicionais, que repetem continuamente a manufatura da mesma pea.

Sem a interferncia de funcionrios, mquinas que operam 24 horas por dia fabricam 950 diferentes componentes que so encomendados pelo sistema. A automao extrema leva a um baixssimo ndice de defeitos um estudo da consultoria americana Gartner em Amberg registrou 15 peas com defeito a cada 1 milho produzido.

No so apenas a competio e o aumento de custos que esto exigindo mudanas na manufatura, diz Siegfried Russwurm, presidente mundial da diviso industrial da Siemens. O ciclo de vida da tecnologia est se reduzindo e as demandas por uma produo sob medida esto aumentando.

Fbrica do Futuro (Exemplo Alemo)FONTE: http://exame.abril.com.br/revista-exame/edicoes/1068/noticias/a-fabrica-do-futuro

Enquanto o mundo se prepara para essa nova Revoluo Industrial, o Brasil parece no ter se dado conta dos imensos desafios que o cercam. Em 2013, o pas comprou menos de 1300 robs industriais a Coreia do Sul adquiriu 21000, e a China, 37000.

No Brasil, a idade mdia de mquinas e equipamentos 17 anos ante sete anos nos Estados Unidos e cinco na Alemanha. Numa era de imensos ganhos tecnolgicos, as empresas brasileiras esto presas a tecnologias ultrapassadas, o que afeta diretamente a produtividade do pas.

Essa defasagem tecnolgica tem vrias explicaes. A primeira que o Brasil ainda tem uma economia fechada. Com o mercado domstico garantido, as indstrias instaladas aqui tm menos incentivos para investir em aumento de produtividade.

Fbrica do Futuro (Defasagem Tecnolgica offset)FONTE: http://exame.abril.com.br/revista-exame/edicoes/1068/noticias/a-fabrica-do-futuro

Aplicao

Aplicaes

Aplicaes da Indstria 4.0

Joo PeixotoSENAI

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Motivao

Como uma fbrica dentro dos conceitos da ....

Necessidade da indstria do FuturoREQUISITOS DA FBRICA DO FUTURO Capacidade de interao; Cooperao entre as empresas; Suporte de hardware heterogneo interopervel; Escalabilidade, adicionando ou retirando o nmero de recursos sem interromper as operaes;Agilidade atravs da adaptabilidade e reconfigurao; Tolerncia falha e recuperao dela;Diversidade nos requisitos do produto;Produtos customizados;Lotes pequenos de produo.

JAMMES, Francois; SMIT, Harm. Service-Oriented Paradigms in Industrial Automation.IEEE Transactions On Industrial Informatics,New Jersey, v. 1, n. 1, p.62-70, Feb. 2005. Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE).

SOLUO?

A quarta Revoluo Industrial4.04.04.0

VendasFinanceiroExpedio

ProjetoProduo

Suprimentos

A Fbrica 4.0 InteroperabilidadeInteroperabilidade, permitindo que todos os CPS de uma fbrica ou ambiente industrial, mesmo que descendentes de diversos fornecedores, possam se comunicar atravs das redes;

Ganhos:Hardware heterogneo;Flexibilidade.

IoT

A Fbrica 4.0 VirtualizaoVirtualizao, possibilitando que os dados obtidos dos CPS nos produtos e equipamentos fsicos sejam transmitidos aos modelos virtuais e em simulaes, espelhando comportamentos reais no ambiente virtual;

Ganhos:Simulao dinmica processo fabril;Programao em sistema virtual antes aquisio do real;Melhor anlise do processo produtivo.

Interao Real com Virtual

Digitalizao do processo produtivo

A Fbrica 4.0 DescentralizaoDescentralizao dos controles dos processos produtivos, com produtos que iro gerir as tomadas de decises na manufatura e nos processos de produo em tempo real;

Ganhos:Rastreabilidade em tempo real;Customizao produtos;Diversificao do produto;Pequenos lotes de produo;Flexibilidade de produo.

A Fbrica 4.0 Adaptao em tempo realAdaptao da produo em tempo real, dados sero analisados no instante em que so coletados, permitindo que a produo seja alterada ou transferida para outros silos em caso de falhas ou na produo de bens customizados;

Repositrio em Nuvem

Ganhos:Auto-organizao da produo;Customizao do produto;Flexibilidade de produo;Predio de comportamento e falha.

A Fbrica 4.0 Orientao a serviosOrientao a servios. Dados e servios sero disponibilizados em rede aberta, de forma a dispor suas funcionalidades para alocao.

Ganhos:Auto-organizao da produo;Customizao do produto;Flexibilidade de produo;Equipamentos heterogneos;Lotes pequenos de produo.

A Fbrica 4.0 Sistemas modulares Sistemas modulares dos equipamentos e linhas de produo tornaro as fbricas mais flexveis e adaptveis s alteraes necessrias.

Ganhos:Auto-organizao da produo;Flexibilidade de processo;Reconfigurao do processo produtivo;Produtos customizados;Produtos diversificados;Pequenos lotes de produo.

SinteseREQUISITOSCapacidade de interao; Cooperao entre as empresas; hardware heterogneo interopervel; Escalabilidade;Agilidade atravs da reconfigurao; Tolerncia falha e recuperao dela;Diversidade nos requisitos do produto;Produtos customizados;Lotes pequenos de produo.I) InteroperabilidadeII) VirtualizaoIII) DescentralizaoIV) Adaptao da produo em tempo realV) Orientao a serviosVI) Sistemas modulares dos equipamentos

IoT Internet das CoisasComputao em NuvemComissionamento virtualAnlise de dadosRastreabilidadeMquina a Mquina

PRECEITOSFERRAMENTAS

Mensagem Final

O futuro amanh,Se voc dormir hoje ....... J acordar no futuro!Joo Alvarez Peixoto

Perguntas?

Envie via chat ou levante a mo ( ) para falar

Alexandre BaroniProduttare

Alexandre CorraElipse Software

Joo PeixotoSENAI

Obrigado!

Alexandre Balestrin CorraDiretor de DesenvolvimentoElipse Softwareabc@elipse.com.br

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