Falando sobre a aplica??o de sensores na indústria 4.0

Falando sobre a aplica??o de sensores na indústria 4.0

Da "Indústria 4.0" alem? à "Estratégia de Parceria para Manufatura Avan?ada" dos Estados Unidos e à "Estratégia de Alto Valor" do Reino Unido, a Internet Industrial tornou-se um ponto crucial para que os principais países industrializados dominem a competi??o internacional no setor manufatureiro. Como principal motor e foco estratégico da atual transforma??o industrial, a manufatura inteligente está intimamente ligada à Internet Industrial.

O conceito de manufatura inteligente surgiu no final da década de 1980. O professor P.K. Wright, da Universidade de Nova York, e o professor D.A. Bourne, da Universidade Carnegie Mellon, publicaram o livro "Manufacturing Intelligence" (Inteligência em Manufatura), que prop?s pela primeira vez o conceito de manufatura inteligente e destacou que o objetivo da manufatura inteligente é integrar engenharia do conhecimento, sistemas de software de manufatura, vis?o computacional e controle de máquinas, modelando as habilidades e o conhecimento especializado dos técnicos de manufatura para permitir que máquinas inteligentes produzam pequenos lotes sem interven??o humana.

Com o desenvolvimento dos tempos e o avan?o da tecnologia, a manufatura inteligente também adquiriu novos significados, e seus objetivos se tornaram mais ambiciosos. Meu país é um grande polo industrial, e a indústria manufatureira é o principal pilar da economia nacional. Atualmente, a indústria manufatureira do meu país enfrenta os desafios estratégicos de aprimorar a eficiência da produ??o e da manufatura, conservar energia e reduzir emiss?es, além de ajustar sua estrutura industrial. O "Plano de Desenvolvimento da Manufatura Inteligente (2016-2020)" destaca:

Promover a manufatura inteligente pode efetivamente encurtar o ciclo de desenvolvimento de produtos, melhorar a eficiência da produ??o e a qualidade do produto, reduzir os custos operacionais e o consumo de recursos e energia, e acelerar o desenvolvimento da manufatura inteligente. Isso é de grande import?ncia.

A indústria manufatureira está passando por uma transforma??o, migrando do modelo tradicional para o digital, conectado e inteligente; da produ??o extensiva para a qualidade e eficiência; da alta polui??o e alto consumo de energia para a manufatura verde; e da produ??o para a "produ??o + servi?o". Nesse processo de transforma??o, a manufatura inteligente desempenha um papel fundamental.

A defini??o mais comum de manufatura inteligente é:

Orientado para todo o ciclo de vida do produto, baseado na nova gera??o de tecnologia da informa??o e no sistema de manufatura como suporte, em seus principais elos ou processos, possui certas capacidades aut?nomas de percep??o, aprendizado, análise, tomada de decis?o, comunica??o e controle de coordena??o, podendo se adaptar dinamicamente às mudan?as do ambiente de manufatura a fim de atingir determinados objetivos de otimiza??o.

As defini??es acima estabelecem objetivos e expectativas claros para a manufatura inteligente — alta eficiência, baixo custo e alta qualidade — e fornecem orienta??o metodológica para sua implementa??o. Enfatizam a percep??o aut?noma, conectam tudo o que pode ser digitalizado por meio da Internet de Todas as Coisas e utilizam dados e algoritmos para obter inteligência.

A manufatura inteligente exige n?o apenas a ado??o de novas tecnologias e equipamentos de produ??o, mas também a penetra??o de tecnologias de informa??o e comunica??o em rápido desenvolvimento nas fábricas, e a constru??o de uma infraestrutura cibernética. Sistemas Ciberfísicos (CPS) no setor de manufatura e mudan?as na organiza??o da produ??o e nas rela??es interpessoais da indústria. Isso traz mudan?as inovadoras em métodos de P&D, manufatura e modelos de negócios.

O que é a Internet Industrial das Coisas?

A Internet Industrial das Coisas (IIoT) tornou-se sin?nimo de manufatura inteligente e Indústria 4.0. A IIoT pode implementar tecnologias inteligentes como inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina, realidade aumentada/virtual (RA/RV), gêmeos digitais/threading, computa??o em nuvem/de borda, conforme necessário, e permeia todos os aspectos da manufatura inteligente.

A Internet Industrial das Coisas também fornece uma plataforma para suportar aplica??es de manufatura inteligente, uma infraestrutura de comunica??o entre sensores, dispositivos, máquinas, controladores, bancos de dados e sistemas de informa??o, capaz de se conectar a tecnologias e embalagens existentes, ampliando sua funcionalidade e vida útil.

O maior benefício da IIoT reside na variedade de dados que s?o coletados e analisados ??posteriormente. Os fabricantes podem usar esses dados para aprimorar o controle de qualidade, implementar iniciativas sustentáveis ??e ambientais, garantir a rastreabilidade da cadeia de suprimentos e aumentar sua eficiência.

Além disso, a IIoT pode ajudar os técnicos de campo a determinar quando as máquinas precisam de reparos, detectar níveis de corros?o em dutos de refinarias, monitorar a infraestrutura em opera??es industriais e até mesmo rastrear ativos.

Em termos de automa??o, otimiza??o e melhoria da cadeia de suprimentos e logística, as redes de IoT industrial proporcionam a esses setores uma integra??o de sistemas mais robusta. Utilizando sensores e atuadores inteligentes, os profissionais podem monitorar e controlar a infraestrutura de forma mais fácil e eficiente em opera??es como transporte, servi?os públicos e saúde. Essas redes de comunica??o inteligentes têm o potencial de transformar e aprimorar drasticamente os processos industriais.

A utiliza??o de sensores na Indústria 4.0

Sensor refere-se a um circuito integrado multicomponente com fun??es de aquisi??o, processamento, troca e armazenamento de informa??es. ? um produto de nível sistêmico que integra chips de sensores, chips de comunica??o, microprocessadores, drivers e algoritmos de software. ? uma indústria básica, líder e estratégica para o desenvolvimento geral do setor e para a seguran?a econ?mica nacional.

Com o rápido desenvolvimento de tecnologias de informa??o de nova gera??o, como a Internet Industrial, Big Data, Internet das Coisas e Inteligência Artificial, o mercado de aplica??es de sensores apresenta uma tendência de crescimento explosivo. De acordo com institui??es de pesquisa de mercado, o mercado de sensores do meu país atingirá 166 bilh?es de yuans em 2019, com uma taxa de crescimento anual composta de cerca de 11,65% nos próximos cinco anos (2019-2023), chegando a 258 bilh?es de yuans em 2023.

Impulsionado por políticas e mercados, o ecossistema da indústria de sensores do meu país tende a ser completo, e elos-chave como projeto, fabrica??o, embalagem e testes possuem estruturas empresariais consolidadas. Atualmente, existem quase 2.000 empresas relacionadas à pesquisa de sensores no país, incluindo cerca de 30 empresas de capital aberto. Diversos produtos de sensores atendem basicamente às necessidades do mercado interno.

(Retrato de Família com Sensores da Tecnologia de Sensores Rika)

Sensores inteligentes s?o sensores de todos os tipos utilizados em diversos cenários industriais, como energia, petróleo, química, metalurgia, energia elétrica, fabrica??o de máquinas, automóveis e outros processos de fabrica??o industrial. Eles geralmente se referem à medi??o de for?a, calor, luz, campos magnéticos, acústica, umidade, eletricidade, condi??es ambientais, etc., e à convers?o desses sinais em sinais elétricos de saída para dispositivos e equipamentos. Trata-se de um tipo de produto industrial que envolve a integra??o de tecnologias básicas multidisciplinares. Possui características típicas de alta tecnologia, grande variedade, produ??o em pequenos lotes, uso flexível e ampla distribui??o de aplica??es.

A Associa??o Alem? de Tecnologia de Sensoriamento e Medi??o (AMA) destacou no relatório "Tecnologia de Sensores 2022 - Conectando Inova??es" que a tecnologia de sensores é fundamental para a competitividade de muitas máquinas, equipamentos e veículos, além de ser um meio para aumentar seu valor. Assim como a internet, que cresce rapidamente, o desenvolvimento de sensores traz tanto oportunidades quanto desafios. A sofistica??o dos sensores do futuro determinará a competitividade internacional nos setores de constru??o de máquinas, automotivo, controle de processos e manufatura.

Os Estados Unidos estabeleceram uma equipe técnica internacional (BGT) na década de 1980 para coordenar recursos governamentais, empresas e departamentos relacionados, visando o desenvolvimento de tecnologias de sensores, materiais funcionais e outras áreas em nível nacional, atendendo aos setores de manufatura industrial, manufatura inteligente e indústria militar americana. No final do século passado, o Jap?o incluiu a tecnologia de sensores entre as dez principais tecnologias do século. A comunidade empresarial japonesa acredita firmemente que "a nova era pode ser dominada pela tecnologia de sensores", e o desenvolvimento e a utiliza??o dessa tecnologia foram definidos como uma das seis tecnologias essenciais para o desenvolvimento nacional neste século.

Epílogo

Hoje, o surgimento de cidades inteligentes, casas inteligentes e edifícios inteligentes também exige tecnologia de sensores, e muitas inova??es em sensores na Indústria 5.0 já est?o em fase intermediária de aplica??o em outros mercados orientados para a tecnologia, como a rápida ado??o de sistemas avan?ados de assistência ao condutor (ADAS) em novos modelos de veículos. A implanta??o e o desenvolvimento de veículos elétricos, semiaut?nomos e totalmente aut?nomos também apresentam uma enorme demanda por aplica??es de sensores, assim como sistemas industriais.

Com o desenvolvimento contínuo da Indústria 4.0 e a introdu??o do conceito de Indústria 5.0, a import?ncia dos sensores torna-se evidente. A constante inova??o tecnológica da indústria de semicondutores impulsiona a aplica??o prática da tecnologia de sensores, promovendo o desenvolvimento contínuo da produ??o industrial e criando uma vida melhor e mais inteligente para todos nós.