Integração de um sistema de manufatura didático segundo os preceitos da indústria 4.0

Abstract

Este trabalho realiza a integração de células de manufatura que utilizam controladores lógicos programáveis em conjunto com um sistema supervisório e IHM para a produção de produtos customizados. Os pedidos são provenientes de uma plataforma Web, armazenados em um banco de dados e enviados ao sistema supervisório. O objetivo é conectar diversos sistemas da tecnologia da automação e informática para aumentar a eficiência e eficácia do processo produtivo e promover a fidelização da relação cliente-fornecedor. A estrutura desse trabalho inclui a fundamentação teórica que abrange os seguintes tópicos: as revoluções industriais com ênfase na Indústria 4.0, bem como seus conceitos e diretrizes; os sistemas flexíveis de manufatura (FMS); a manufatura integrada por computador (CIM); e as redes de comunicação aplicadas ao projeto. A metodologia traz o tema-problema, a justificativa e a especificação e descrição do funcionamento através de fluxogramas detalhados do processo, bem como cronograma de execução e lista de materiais. O desenvolvimento contempla a integração virtual via OPC DA, as programações dos aplicativos utilizados no projeto iniciadas com o desenvolvimento do site, a programação do banco de dados, as telas do sistema supervisório e a elaboração dos programas dos controladores utilizando técnicas de Grafcet, sua respectiva transcrição para ladder e otimização dos drivers de comunicação. Por fim, são apresentadas as considerações finais que abordam as necessidades do setor produtivo frente às inovações tecnológicas; o diferencial do projeto em relação às estratégias de produção evidenciado pela integração dos sistemas da manufatura; os resultados da efetivação do desenvolvimento do projeto apresentando suas vantagens e desvantagens na aplicação industrial, como a deficiência em segurança cibernética; e sugere estudos futuros em desenvolvimento de bancos de dados dotados de análises de insumos e priorização da produção de pedidos de maior valor ou menor tempo de processamento.

This work integrates manufacturing cells that use programmable logic controllers in conjunction with a supervisory system and HMI to produce customized products. The requests come from a Web platform, stored in a database and sent to the supervisory system. The goal is to connect several systems of automation and computer technology to increase the efficiency and effectiveness of the production process and promote customer loyalty. The structure of this work includes the theoretical foundation covering the following topics: industrial revolutions with an emphasis on Industry 4.0, as well as its concepts and guidelines; flexible manufacturing systems (FMS); computer-integrated manufacturing (CIM); and the communication networks applied to the project. The methodology brings the problem-theme, justification and specification and description of the operation through detailed flow diagrams of the process, as well as execution schedule and bill of materials. The development includes the virtual integration via OPC DA, the schedules of the applications used in the project started with the development of the site, the programming of the database, the screens of the supervisory system and the elaboration of the programs of the controllers using techniques of Grafcet, their respective transcription to ladder and optimization of communication drivers. Finally, we present the final considerations that address the needs of the productive sector against technological innovations; the project differential in relation to production strategies evidenced by the integration of manufacturing systems; the results of the implementation of the project presenting its advantages and disadvantages in the industrial application, such as the deficiency in cyber security; and suggests future studies in the development of databases with input analysis and prioritization of the production of higher value orders or shorter processing time.