Projeto Integrador - Indústria 4.0 PDF

Preview

Summary

Projeto integrador para engenharia da computação - Indústria 4.0...

Description

ANDRÉ VEIGA DE SOUZA TONELLI FERNANDO ALVES CUNHA MARCUS ANDRÉ CAETANO DE LIMA MARCUS VINICIUS MATHEUS BANZATTO REINALDO GALERIANI THAÍS ARMAGNE ROCHA

Globalização e Indústria 4.0: Proposta do uso de tecnologias da informação na manutenção industrial

Vídeo Final do Projeto Integrador:

Sorocaba - SP 2019

1

UNIVERSIDADE VIRTUAL DO ESTADO DE SÃO PAULO

ANDRÉ VEIGA DE SOUZA TONELLI FERNANDO ALVES CUNHA MARCUS ANDRÉ CAETANO DE LIMA MARCUS VINICIUS MATHEUS BANZATTO REINALDO GALERIANI THAÍS ARMAGNE ROCHA

Globalização e Indústria 4.0: Proposta do uso de tecnologias da informação na manutenção industrial

Relatório apresentado na disciplina de Projeto Integrador III para o curso de Bacharelado em Engenharia da Computação da Fundação Universidade Virtual do Estado de São Paulo (UNIVESP). Tutor: Anderson José Batista de Almeida

Sorocaba - SP 2019

2 BANZATTO, Marcus Vinicius Matheus; CUNHA, Fernando Alves; GALERIANI, Reinaldo; LIMA, Marcus André Caetano de; ROCHA, Thaís Armagne; TONELLI, André Veiga de Souza. Globalização e Indústria 4.0: Proposta do uso de tecnologias da informação na manutenção industrial 00f. Relatório TécnicoCientífico (Bacharel em Engenharia da Computação) – Universidade Virtual do Estado de São Paulo. Tutor: Anderson José Batista de Almeida. Sorocaba (UNITEN), 2018. RESUMO Um programa de manutenção preditiva, deve englobar várias técnicas de monitoramento das condições das máquinas industriais. Dentre elas podem-se citar como clássicas, a termografia e a análise de vibrações. O presente estudo se propõe a apresentar uma proposta de monitoramento da temperatura e outros parâmetros que se julguem necessários, com o uso da tecnologia da indústria 4.0, com o objetivo de desenvolver uma metodologia mais eficaz para serviço de atendimento, visando maior agilidade ao mesmo.

PALAVRAS-CHAVE: Indústria 4.0; Manutenção Industrial; Manutenção Preditiva; Alarme Remoto.

3 BANZATTO, Marcus Vinicius Matheus; CUNHA, Fernando Alves; GALERIANI, Reinaldo; LIMA, Marcus André Caetano de; ROCHA, Thaís Armagne; TONELLI, André Veiga de Souza. Globalization and Industry 4.0: Proposed use of information technology in industrial maintenance 00f. Technical-Scientific Report (Bachelor of Computer Engineering) - Virtual University of São Paulo State. Tutor: Anderson José Batista de Almeida. Sorocaba (UNITEN), 2018. ABSTRACT A predictive maintenance program should include various techniques for monitoring the condition of industrial machines. Among them can be cited as classic, thermography and vibration analysis. This study proposes to present a proposal for temperature and other parameters deemed necessary monitoring, using industry 4.0 technology, with the objective of developing a more efficient service methodology, aiming at a faster service.

KEYWORDS: Industry 4.0; Industrial Maintenance; Predictive Maintenance; Remote Alarm.

4 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Sitrad - Diagrama instalação física............................................................10 Figura 2 - Sitrad - Tela do módulo remoto ................................................................. 10 Figura 3 - Sitrad - Tela do módulo mobile ................................................................. 11 Figura 4 - Sitrad - Tela do módulo viewer ................................................................. 12 Figura 5 - MT530E Super .......................................................................................... 12 Figura 6 - Full gauge conv32 serial interface ............................................................13 Figura 7 - Contatores ................................................................................................14 Figura 8 - Programador horário .................................................................................14 Figura 9 - Página de download..................................................................................15 Figura 10 - PC standard ligado à internet.................................................................. 16 Figura 11 - Esboço inicial do esquema elétrico do sistema ....................................... 17 Figura 12 - Simulação no CADe-SIMU 3.0 ................................................................ 19 Figura 13 - Mapa mental termodinâmica ...................................................................21 Figura 14 - Representação de um refrigerador de Carnot.........................................22 Figura 15 - Ciclo de refrigeração por compressão mecânica. ...................................23 Figura 16 - Montagem do painel................................................................................24 Figura 17 - Detalhes da montagem do painel............................................................25 Figura 18 - Finalização do painel montado ...............................................................26 Figura 19 - Painel montado com correções na organização dos componentes. .......28 Figura 20 - Cabos não identificados, ligados ao comando do aparelho ....................30 Figura 21 - Painel no local ......................................................................................... 31 Figura 22 - Painel antigo ...........................................................................................32 Figura 23 - Ligação elétrica de condensadora .......................................................... 33 Figura 24 - Fonte utilizada para injetar sinais, para identificação dos cabos de interligação entre unidade interna e externa. ..................................................... 34 Figura 25 - Verificação e substituição de correias da unidade interna. .....................35 Figura 26 - Soft start da unidade interna ................................................................... 36 Figura 27 - Contatora do sistema de incêndio ...........................................................37 Figura 28 - Painel em funcionamento........................................................................38 Figura 29 - Simulação online de alarme de temperatura ...........................................39 Figura 30 - Monitoramento online da válvula de expansão eletrônica .......................39 Figura 31 - Modificação na lógica de funcionamento do sistema .............................. 40

5 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................6 1.1 Problema e objetivos .........................................................................................6 1.1.1 Objetivos gerais...........................................................................................7 1.1.2 Objetivos específicos ..................................................................................7 1.2. Justificativa .......................................................................................................7 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..............................................................................8 3. MATERIAL E MÉTODOS EMPREGADOS.............................................................8 4. PROJETO DE INTERVENÇÃO ..............................................................................9 4.1 Projeto Inicial ...................................................................................................16 5. PROTÓTIPO ......................................................................................................... 20 5.1 Funcionamento de um condicionador de ar ..................................................... 20 5.2 Montagem do painel em bancada ....................................................................23 5.3 Instalação e testes ...........................................................................................30 6. ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ...................................................41 6.1 Benefícios identificados ...................................................................................41 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................42 REFERÊNCIAS.........................................................................................................43

6 1. INTRODUÇÃO “Nos últimos tempos, os processos de manutenção evoluíram do termo “preventivo” (de prevenir) para “preditivo” (prever), sendo um dos assuntos mais recorrentes da indústria 4.0. Com as tecnologias atuais, é possível identificar fontes de potenciais falhas, e tomar providências antes que elas ocorram. O conceito de manutenção preditiva está atrelado a indústria 4.0 devido ao uso de suas tecnologias, já que esta última é um termo cunhado pelo projeto estratégico de alta tecnologia do governo alemão para designar a informatização da manufatura. Ou seja, é a indústria usando conceitos de sistemas robóticos, internet das coisas, computação em nuvem, entre outros. Isso facilita a visão e execução das fábricas inteligentes, que não dependem apenas das pessoas para a tomada de decisões. Atualmente, poucos humanos são vistos nas linhas de montagem, sendo que estes supervisionam o trabalho das máquinas através dos softwares ”. (MMTEC, 2019).

Essa facilidade de conexão acaba permitindo que as empresas apresentem relatórios de modo mais eficiente, resultando em um aumento de produtividade. O armazenamento de dados, softwares e redes estão muito mais efetivos durante a indústria

4.0,

sendo

tecnicamente

e

economicamente

possível

integrar

funcionalidades da tecnologia de informação em mais dispositivos, e por consequência, alcançar resultados mais significativos. “Em uma indústria química, por exemplo, o vazamento inesperado de uma válvula pode custar milhões de reais, além de representar uma perda da produtividade e impactos ambientais incomensuráveis. Portanto, a necessidade de detectar essa espécie de problema é imprescindível”. (MMTEC, 2019).

1.1 Problema e objetivos “Como resultado do crescente aumento da competitividade, há um maior enfoque nas áreas estratégicas da produção, como a manutenção. Essa, precisa estar voltada para os resultados da organização, seu objetivo não pode ser simplesmente reparar o equipamento ou instalação, mas sim manter sua função disponível para operação, reduzindo ao máximo a

7 probabilidade de uma parada de produção não planejada (KARDEC e NASCIF, 2009). Infelizmente

a

manutenção

na

maioria

das

empresas,

principalmente nas pequenas, ainda não segue essa lógica, o que acontece é que ela simplesmente tem o papel de “apagar os incêndios”, ou seja, apenas reparar o que quebrou, sem a preocupação de realmente se fazer ajustes e análises periódicas, que contribuiriam para constante otimização do maquinário” (FREITAS, 2016).

1.1.1 Objetivos gerais O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de monitoramento e alarme, agilizando o chamado em caso de algum desvio. É esperado apresentar uma proposta de diminuição dos gastos com manutenção, grande parte em longo prazo, e melhoria da disponibilidade do maquinário. 1.1.2 Objetivos específicos Segundo Monchy (1987, p. 9), a manutenção é responsável por otimizar o parque de equipamentos a partir de três fatores:  Fator econômico: menores custos de falhas, menores custos diretos de prestação, economia de energia, etc.;  Fator humano: condições de trabalho, segurança, etc.;  Fator técnico: disponibilidade e durabilidade das máquinas. Com a realização deste trabalho, espera-se melhorar o fator econômico e técnico das manutenções industriais, focando em reduzir gastos com manutenção e melhorar a disponibilidade do maquinário. 1.2. Justificativa O presente trabalho se justifica pelo crescimento da produção industrial no Brasil nos últimos anos. Consequentemente, a gestão da manutenção precisa acompanhar a tecnologia e a crescente demanda de equipamentos e mão de obra qualificada tecnicamente. Desta forma, este mercado ganhou uma grande importância para o país, tornando-se importante pesquisar novas maneiras de melhorar a sua gestão.

8 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O trabalho apresentado é um estudo para realização de uma sistemática de monitoramento de parâmetros de funcionamento de equipamentos, objetivando melhorar a eficiência nos chamados e eficácia nos atendimentos de manutenção.

3. MATERIAL E MÉTODOS EMPREGADOS Para este trabalho, analisamos uma empresa, que tem como problema principal a falta de monitoramento de seu setor de T.I. (servidores). A empresa funciona em horário administrativo, porém os servidores funcionam 24 horas por dia, 7 dias por semana. Nos períodos em que há expediente, os próprios profissionais do T.I., verificam, de tempo em tempo, a temperatura no interior da sala de servidores. Porém, quando não há expediente, não existe este acompanhamento. Devido a desligamento dos condicionadores de ar, por motivos diversos, a temperatura no interior da sala aumentada, fazendo com que os servidores desliguem por alta temperatura. A empresa, diante desta situação, contratou um vigilante, para ficar na porta da sala de servidores e olhar a temperatura no mostrador digital. Quando a temperatura ultrapassar os 24ºC, ele liga para o gerente da manutenção e este vai fazer os acionamentos diversos (equipe do condicionador de ar, manutenção elétrica). Outro problema apontado, é que após uma queda de energia, quando a mesma é reestabelecida, é necessário ligar manualmente os equipamentos de climatização do ambiente. Com o passar do tempo essa prática tornou-se custosa e inconveniente. Uma maneira mais eficiente, seria adotar um sistema digital de monitoramento e alarmes online. O fluxograma de funcionamento seria assim: 1) Um sistema digital supervisório seria ligado ao sistema; 2) Este sistema consegue monitorar os parâmetros de operação da sala, registrar esses dados e executar uma ação, quando esses parâmetros saíssem de faixa de operação;

9 3) Estando o sistema online, os parâmetros saindo da faixa de operação segura, o sistema consegue enviar e-mail, mensagens de texto e alarmes para a equipe de manutenção; 4) Como os dados são registrados, também há a possibilidade de executar planos de ação bem mais eficientes, pois temos dados confiáveis coletados em tempo real. Também é possível verificar qual item mais apresentou falha e aplicar as ferramentas de qualidade, como SWOT, PDCA ou Diagrama de Ishikawa. 4. PROJETO DE INTERVENÇÃO Para este projeto, optamos por utilizar o sistema Sitrad®, da Full Gauge. A escolha se deve devido a facilidade uso, custo acessível e amplo material técnico disponível. Com este sistema, temos o controle de temperatura, corrente, tensão elétrica e pressão, dos equipamentos monitorados, geração de dataloggers, acompanhamento dos parâmetros e acionamento de alarmes. O sistema funciona a partir de dispositivos de monitoramento de temperatura, tensão, pressão e corrente de equipamentos de climatização e refrigeração, conectados entre si, através de uma rede RS-485 e estes, ligados a um computador, através de um módulo USB. Este computador faz o papel de um servidor local e deve estar conectado à internet, para monitoramento online e não pode ser desligado, por motivos óbvios (perda de sinal). Todo o sistema se constitui de elementos físicos e software. O Sitrad® é composto dos seguintes módulos: LOCAL: deve ser instalado no computador em que estão conectados os controladores através de uma interface conversora (CONV32, CONV96, CONV256 ou TCP485). Ou seja, deve ser instalado próximo aos controladores (SITRAD, 2019b).

10 Figura 1 - Sitrad - Diagrama instalação física

Fonte: adaptado de Sitrad website. Disponível em . Acesso em 29 out. 2019. REMOTE: deve ser instalado no computador que fará o gerenciamento a distância, via internet, comunicando-se com o Módulo Local. Ele poderá ser instalado em casa, no computador pessoal, em qualquer outro computador que você desejar (SITRAD, 2019b).

Figura 2 - Sitrad - Tela do módulo remoto

Fonte: adaptado de Sitrad módulo remoto.

MOBILE: gerencia as instalações via celular, smartphone ou tablet, comunicando-se com o Módulo Local (SITRAD, 2019b).

11

Figura 3 - Sitrad - Tela do módulo mobile

Fonte: adaptado de Sitrad mobile.

VIEWER: Funciona como uma central de monitoramento a distância, reunindo diversas instalações em uma só tela, facilitando a administração simultânea de vários pontos da instalação. Deve ser instalado no computador que fará o gerenciamento a distância, via internet, comunicando-se com o Módulo Local. Ele poderá ser instalado em casa, o computador pessoal, em qualquer outro computador que você desejar (SITRAD, 2019b).

12 Figura 4 - Sitrad - Tela do módulo viewer

Fonte: adaptado de Sitrad modulo viewer.

O Sitrad® utiliza o acesso client/server, um tipo de comunicação que permite a troca exclusiva de dados (criptografados) entre os seus Módulos, garantindo total precisão e segurança, sem interferir nos demais programas instalados no computador e com independência em relação a provedores de internet (SITRAD, 2019b).

Segue a lista dos controladores e equipamentos físicos que vamos utilizar: Figura 5 - MT530E Super

Fonte: adaptado de Full Gauge Controle. Disponível em < https://www.fullgauge.com.br/public/uploads/cache/400x200-nadeb-tc-900r-i-clock.jpg> Acesso em: 29 out. 2019. O MT530E Super possui três saídas: uma para controle de temperatura, uma para controle da umidade e uma terceira saída auxiliar que

13 atua como um segundo estágio de controle de temperatura, de umidade, alarme ou timer (temporizador) cíclico. É indicado para baixa e média umidade relativa do ar (de 10 a 85% sem condensação) e apresenta alarme sonoro interno (buzzer). Seus sensores de temperatura e umidade são unidos em um único bulbo, diminuindo o espaço e fiação de instalação. Inclui também um sistema inteligente de bloqueio de funções, impedindo que pessoas não autorizadas alterem os parâmetros de controle. Possui comunicação serial para conexão com o Sitrad (FULL GAUGE CONTROLS, 2019a).

Figura 6 - Full gauge conv32 serial interface

Fonte: adaptado de Full Gauge.

O Full Gauge Conv32 Serial Interface é um dispositivo utilizado para a conexão ao Sitrad dos instrumentos que possuem saída para o computador. Sua função é realizar a comunicação entre os controladores e o computador, através da conversão do sinal padrão RS-485 dos controladores para o RS-232 ou USB do computador. A CONV32 se conecta ao computador por meio de um cabo USB (FULL GAUGE CONTROLS, 2019b).

14 Figura 7 - Contatores

Fonte: adaptado de Steck, 2017.

Contatores são dispositivos eletromecânicos que permitem o acionamento de cargas que exigem correntes maiores, como motores trifásicos e resistências industriais, por exemplo. Semelhantes aos relés, os contatores possuem uma bobina, um núcleo e um conjunto de contatos de força e de comando. Essas partes, em conjunto, são responsáveis pelo funcionamento do dispositivo graças ao eletromagnetismo. O fenômeno é responsável pelo acionamento dos contatos, os quais ligam e desligam os equipamentos elétricos a eles conectados (DUARTE, 2019). Figura 8 - Programador horário

Fonte: adaptado de Steck, 2017.

Programador Horário, também chamado interruptor horário ou timer, é um dispositivo que tem como função ligar e desligar máquinas e equipamentos elétricos em horários pré-estabelecidos. O Programador Horário pode ser Diário ou Semanal; Analógico ou Digital; Eletrônico ou Eletromecânico. Dependendo das características da aplicação é possível especificar o Programador Horário mais indicado, com melhor custo

15 benefício.

O

Programador

Horário,

tem

aplicação

em

ambiente:

RESIDENCIAL, COMERCIAL e INDUSTRIAL, tais como acionamento de ...