jul. 24, 2015
Engineering na vanguarda
A Engineering concluiu recentemente um projeto de P&D bem-sucedido com um de nossos maiores clientes aeroespaciais. O projeto foi um passo importante para o nosso cliente no desenvolvimento de seu sistema de fabricação de próxima geração. Esta nova geração de Manufacturing Execution System autônomo permitirá que eles mantenham sua vantagem na economia altamente competitiva de hoje.
Para perceber as possibilidades de aumento da produtividade e economia de custos que esses tipos de sistemas podem oferecer, a Engineering foi contratada para projetar e desenvolver um protótipo para provar a viabilidade da tecnologia. A solução de software é uma combinação de software pronto para uso (Siemens Opcenter Execution (SIMATIC IT)) e aplicativos personalizados. A integração dos vários sistemas de software apresentou enormes desafios. Unificar componentes, que variam de sistemas legados a aplicativos desenvolvidos recentemente, em um sistema coeso não foi uma tarefa fácil. A natureza complexa do projeto e o processo de fabricação de nosso cliente representaram um desafio imensamente difícil que exigiria um planejamento detalhado, trabalho em equipe e experiência técnica para ser superado.
O artigo a seguir descreve o projeto com mais detalhes e descreve os requisitos do sistema, bem como alguns dos desafios que enfrentamos durante o desenho e o desenvolvimento.
Requisitos de sistema
A visão para este projeto era determinar a viabilidade de um sistema de automação de células de trabalho que quase não exigiria nenhuma intervenção humana para funcionar. O sistema deve ser totalmente automatizado e capaz de se recuperar de erros que ocorram durante o processo de fabricação. O sistema também deve ser adaptável, com a capacidade de incorporar novos tipos de equipamentos e novas tarefas com muito pouco esforço e conhecimento técnico por parte dos administradores de sistema e engenheiros. Grandes quantidades de dados são capturados ao longo do processo pelo equipamento, e o sistema teria que ser capaz de recuperar e armazenar esses dados para atualizações em tempo real e análise de dados históricos.
A lista a seguir descreve algumas das tarefas de alto nível que o sistema executará para cumprir os requisitos declarados:
- Planejamento e despacho de tarefas de equipamentos
- Atualizações de status de equipamentos em tempo real
- Monitoramento do estado do equipamento em tempo real
- Coleta de dados de alto volume
- Armazenamento e análise de dados históricos
- Integração com aplicativos de software de terceiros
Desafios de desenvolvimento
Um projeto dessa escala e escopo apresenta inúmeros desafios de desenho, tecnologia e gestão que devem ser superados para ter sucesso. O sistema precisava ser projetado de forma a ser totalmente automatizado, mas seguro e confiável. Os engenheiros na fábrica precisariam de uma maneira direta e não técnica de projetar e controlar o processo de produção. Os supervisores, por outro lado, precisariam de uma forma de monitorar o processo em tempo real. Os protocolos de segurança também precisam ser definidos e implementados para garantir que nenhum dano seja feito a pessoas ou equipamentos.
Os componentes individuais do sistema seriam desenvolvidos por cinco equipes da Engineering geograficamente diversas. Garantir que todos estivessem alinhados e entendessem como o sistema funcionaria como um todo foi vital para o sucesso do projeto.
Para superar esses e outros desafios, adotamos uma metodologia de desenvolvimento e escolhemos uma arquitetura de sistema que ajudasse a equipe a lidar com requisitos em rápida mudança e extrema complexidade técnica. Também fomentamos um ambiente que apoiou a estreita colaboração dentro de nossa equipe e com nossos clientes.
Nossa metodologia
Conforme o desenvolvimento avança, os requisitos do sistema em projetos de pesquisa podem mudar a qualquer momento. Para lidar com as mudanças da forma mais eficaz possível e garantir o melhor resultado possível, nossa equipe adotou uma abordagem de desenvolvimento ágil. Agile é uma abordagem flexível e iterativa para o desenvolvimento de software e sistemas que permite mudanças no desenho e a adição de novos recursos conforme o desenvolvimento avança e os requisitos mudam. Isso aconteceu para se alinhar intimamente com a forma como nosso cliente trabalhava; como resultado, pudemos desenvolver recursos rapidamente em “sprints” ou períodos fixos de tempo em que os novos recursos são concluídos.
Para o desenvolvimento de aplicativos, utilizamos fluxos de trabalho de desenvolvimento padrão e praticamos princípios modernos de desenho de software orientado a objetos. Usar uma abordagem de desenvolvimento moderna foi um fator chave para o sucesso de todo o projeto, ajudando a cumprir prazos apertados para novos recursos.
Desenho da arquitetura
O sistema é composto por vários subsistemas que abrangem vários níveis, desde controladores lógicos programáveis (PLCs) no chão de fábrica até sistemas de nível superior responsáveis pela execução do gerenciamento de tarefas, análise de dados e exibição de atualizações de status em tempo real do equipamento. A comunicação entre o equipamento e o servidor de aplicação é facilitada por meio de um protocolo personalizado projetado para ser flexível o suficiente para funcionar com quase qualquer tipo de PLC. Na camada de aplicativo, optamos por uma abordagem de desenho modular que complementaria nossa filosofia de desenvolvimento. Isso nos permitiu adicionar novos recursos testáveis rapidamente quando os requisitos mudaram.
A principal interação dos usuários é por meio de um aplicativo web que permite aos operadores iniciar as tarefas e visualizar o status do equipamento em toda a fábrica. A interface web aproveita ao máximo os recursos HTML 5 mais recentes suportados pelos navegadores web. Isso permite a exibição dinâmica de dados em tempo real coletados pelo equipamento, bem como o status do equipamento e das células de trabalho no chão de fábrica.
