Metrologia e Garantia da Qualidade na Indústria 4.0

Indústria 4.0 e a Internet Industrial das Coisas (Industrial Internet of Things (IIoT)) são dois termos que tendem à aparecer juntos quando o tópico remete ao futuro da manufatura. Isto porque os dois conceitos estão intimamente ligados: o aumento da inter-conectividade que vem com o IIoT é o componente chave da spequenas fábricas da Indústria 4.0.

Como resultado, avanços na tecnologia IIoT tornam rapidamente a Indpustria 4.0 uma realidade, e a mudança de paradigma seguinte será o profundo impacto em todos os aspectos do setor de manufatira, de máquinas-ferramenta à metrologia.

Gisela Lanza tem uma perspectiva única sobre IIoT, Indústria 4.0 e o novo papel que a metrologia desepenha na Garantia da Qualidade.  Por quatro anos, ela trabalhou simultaneamente como a primeira incubente do ensino compartilhado de Engenharia de Produção Global e Qualidade no Karlsruhe Institute of Technology (KIT), e no planejamento estratégico da Daimler AG. Lanza compartilhou seus insights com o jornalista Nikolaus Fecht em uma recente entrevista.

Como a Indutsria 4.0 está influenciando a Garantia da Qualidade e a Metrologia?

Graças à importante influência crescente da tecnologia de sensor, estaremos definitivamente aptos para coletar muito mais dados de medição, e eles melhorarão nossa detecção de conexões causais. Eu mesma arriscaria a hipótese de que no futuro nós gravaremos 100% de todos os valores medidos importantes. Inspeção 100% significa que os dados de qualidade (por exemplo, todos os parâmetros críticos) não serão mais adquiridos por amostragem aleatória, mas sim através de uma cobertura de 100%. Isto significa uma mudança radical no controle da qualidade, porque hoje nós consguimos nos aproximar muito mais dos limites de tolerância.

Como será o futuro do controle da qualidade, em sua opinião?

Estou prevendo estratégias de controle da qualidade inteligentes, adaptativas.

Um exemplo aqui pode ser um renascimento das estratégias de emparelhamento, as quais os operadores de produção muitas vezes odeiam devido à complicada abordagem matemática e ao envolvimento logístico envolvido. Aqui, os componentes com características de qualidade diferentes são usados ​​em pares, para fornecer conjuntamente as funções de uma montagem com requisitos de tolerância muito elevados. As estratégias de emparelhamento são uma opção óbvia se nem todos os componentes produzidos puderem atender às tolerâncias especificadas.

Um exemplo aqui é os injetores usados ​​em motores, que têm que trabalhar com uma pressão operacional que pode atingir 3.000 bar no futuro. A implantação rigorosa da metrologia em linha permitirá que os acoplamentos mais inteligentes e específicos dos componentes sejam usados ​​em conjunto com a modificação dinâmica dos parâmetros de produção, o que abrirá muitas novas opções.

Assim, os dados serão cada vez mais adquiridos dentro da linha de produção?

Sim. Existe uma tendência contínua em relação a uma maior metrologia em linha, ou mesmo para instrumentos de medição integrados em processos, permitindo alças de controle minimizadas.
As medições já não são tomadas em uma sala de medição separada, mas diretamente no processo de produção. Isso está aumentando a demanda de metrologia aplicada em um modo modular em plantas e linhas de produção, enquanto os instrumentos de medição padrão estão se tornando menos procurados.
A metrologia está se transformando em um negócio de projeto, no qual o aplicativo personalizado é o fator competitivo crucial.

Sobre o tema da integração do sensor: uma máquina-ferramenta pode ser convertida em uma máquina de medição?

Este objetivo existe há algum tempo, e continua a ser uma tarefa muito emocionante. Mas ainda há inúmeros desafios envolvidos, como custos elevados e fatores de interferência do processo de produção, como temperatura ou sujeira.
Além disso, as peças típicas de corte de metal geralmente requerem um grau muito alto de precisão de medição. Os usuários também querem uma estrutura metrológica independente, que idealmente permite que as medidas sejam tomadas em paralelo à usinagem - isso é conhecido como medição simultânea. Medir com a máquina-ferramenta, no entanto, já é um procedimento padrão para produtos de alta precisão. Um exemplo aqui é a produção de injetores de diesel na Bosch.

Quando uma máquina ferramenta é capaz de adquirir mais dados com o auxílio da tecnologia de sensores, o que isso significa para processamento de sinal em relação à capabalidade em tempo real?

Em termos de tecnologia, os sensores individuais estão sendo substituídos por redes de sensores distribuídos, porque uma infra-estrutura em rede é uma condição prévia essencial para usar os potenciais de medidas inline com eficiência máxima. Os usuários querem uma avaliação inteligente e interligada dos dados em questão. Especialistas neste tópico falam de uma fusão de dados de vários sensores diferentes, o que leva a um resultado metrológico combinado. Para explicar as complexas conexões causais de um processo, os algoritmos de mineração de dados, como as redes neurais, são bem adequados. Portanto, a principal consideração é que as correlações de dados significativas precisam ser filtradas.

Qual o papel dos dados de qualidade gerados na fabricação de amanhã? Os grandes dados assim criados podem ser gerenciados e dominados de forma significativa?

No momento, isso ainda não é fácil de avaliar. A précondição básica aqui é uma arquitetura de software harmonizada. Uma vez que isso tenha sido estabelecido como base, com estruturas e interfaces de dados harmonizadas, espero que ele seja aprimorado por um aumento gradual da complexidade, desde a aquisição de dados até os laços de controle adaptativo e auto-aprendizado.

Pode o chão de fábrica (a indústria de máquinas-ferramentas), a rede (a web) e o hardware e software (metrologia) serem conciliados de forma frutífera?

Como a pirâmide de automação clássica, desde o processo até o nível corporativo, está desaparecendo, o intercâmbio de informações de nível cruzado é essencial. Neste contexto, o Sistema de Execução de Fabricação (Manufacturing Execution System-MES) que opera próximo ao processo está ganhando uma importância cada vez maior.
Infelizmente, parece impossível, nos próximos anos, utilizar e avaliar diretamente os dados de sensores sem MES. Além disso, precisamos de padrões de interface harmonizados, como o OPC / UA, um padrão que atualmente está ganhando ampla aceitação para a tecnologia de automação.

Mas a alegada necessidade de controle em tempo real agora parece dificultar o progresso. Será que tudo realmente precisa ser executado em tempo real?

Não, isso significaria apenas que existem três peças não conformes até que eu volte a fabricar peças compatíveis com especificações.

Você pode citar um exemplo de melhores práticas?

Vejo o Grupo Bosch como um usuário-chave líder, abrangendo a cobertura completa, o uso harmonizado de seus próprios softwares MES e IoT, que também se vende como um fornecedor chave, de modo a ligar o processo, medir e ordenar dados.

Você também está familiarizada com as estratégias globais de produção. Onde existem diferenças internacionais em termos de garantia de qualidade?

Nos chamados "mercados emergentes", o que significa as nações de baixo custo atuais, as inspeções ainda são frequentemente realizados de maneira tradicional no final da cadeia de processo. Mas a grande velocidade da mudança aqui é impressionante. Na China, particularmente, há uma enorme receptividade para o setor 4.0. A atitude predominante é, se eu estiver investindo, então vou gastar meu dinheiro na tecnologia mais recente.

Falando sobre a China; como Diretor do Global Advanced Manufacturing Institute (GAMI) em Suzhou, você também teve uma boa olhada nas operações de garantia de qualidade lá. O que diferencia as estratégias das instalações de produção chinesas daqueles do setor industrial da Europa?

Na Europa, a categoria dominante é as mais antigos, que equipam suas linhas existentes com tecnologia de sensores. Na China, há uma tendência importante para as novas usinas greenfield, que se encaixam em suas novas linhas com grandes quantidades de tecnologia de sensores iminentes.
Na China, estou observando uma prontidão para fazer investimentos muito substanciais na Indústria 4.0. Eles estão gastando muito dinheiro em hardware - muitas vezes em conjunto com a automação. No entanto, vejo isso como problemático, porque a Indústria 4.0 e a competência necessária do sistema não são coisas que você pode comprar. Afinal, o que é mesmo o melhor das máquinas de medição se eu não entendo o sistema envolvido?
É auspicioso para a China, no entanto, que a força de trabalho significativamente mais jovem é muito mais receptiva às aplicações de TI. Mas muitas vezes, ainda há uma falta de compreensão básica de como os controles de controle realmente funcionam.

No outono de 2017, o EMO será realizado em Hanover. Qual o papel desse evento para você e sua equipe?

Como especialista em tecnologia de produção, eu irei ao EMO 2017 de qualquer maneira. Mas, como a metrologia está cada vez mais integrada nos processos e máquinas envolvidos e a tecnologia de produção está se fundindo com a metrologia, torna-se cada vez mais relevante para os metrologistas como tal.

Neste contexto, por sinal, também fiquei satisfeita em notar a "Área de Qualidade" no METAV 2016. Esta é a abordagem certa, verdadeira para o lema de "Sair da sala de teste e para a linha de produção".

Fonte: ENGINEERING.com - Metrology and Quality Assurance in Industry 4.0

Acessado em 10/12/2017, 11:00 - Horário de Brasília