PLM para gerenciamento de dados de chão de fábrica
PLM para gerenciamento de dados de fabricação
Este artigo foi escrito para engenheiros e gerentes que trabalham com componentes e peças em ambientes de projeto e fabricação. Ele examina o potencial da tecnologia Product Lifecycle Management (PLM) para o gerenciamento de dados de chão de fábrica.
No mundo virtual da engenharia de projeto e fabricação, o PLM entregou com sucesso o gerenciamento de informações, incluindo fluxos de trabalho gerenciados, manipulação de configuração flexível, gerenciamento de mudanças e versão robusta e controle de acesso. Para empresas envolvidas em operações globais, esse recurso pode se estender por vários sites, apoiando empresas parceiras e dezenas de milhares de usuários, fornecendo conjuntos de dados consistentes com informações de status confiáveis. Uma implantação de PLM bem-sucedida substitui os custos e atrasos da incerteza com a confiança de que as informações certas estão disponíveis para cada tarefa e decisão.
No entanto, à medida que as informações progridem do mundo virtual da engenharia para o mundo físico no chão de fábrica, em muitas organizações, o regime de gerenciamento de informações se torna mais fragmentado. De alguma forma, a complexidade das informações de fabricação, o efeito das soluções pontuais no chão de fábrica e outras conexões do sistema de negócios (como ERP, listas de materiais (BOMs), sistemas de programação, etc.) foram combinados para que as operações suaves dependam de intervenções constantes para resolver problemas de consistência de dados.
Um sistema PLM poderia ser configurado com um modelo de dados de fabricação para criar uma única fonte de informações que eliminasse esses problemas? Neste documento, o conjunto completo de informações usado no chão de fábrica para definir todas as ações e recursos necessários para fazer um produto será chamado de 'plano de fabricação. Um programa NC (Numerical Control), ou o software usado para controlar máquinas de produção automatizadas, é um componente do plano de fabricação e, como um dos itens mais desafiadores de gerenciar, será usado como um exemplo central.
Eficiência e flexibilidade de fabricação
O chão de fábrica está na interseção de dois dos processos mais importantes de uma empresa de fabricação. 'Apresentação do produto' é o processo que começa com as necessidades e ideias do mercado e as progride para o lançamento de um produto. 'Operações' é o processo que converte pedidos em produtos e serviços entregues aos clientes.
Os fabricantes devem encontrar constantemente as compensações ideais entre objetivos concorrentes. Os menores custos unitários de chão de fábrica podem ser alcançados em um ambiente de mudanças mínimas, com longas tiragens de grandes lotes, combinações estáveis de produtos e automação específica do produto. No entanto, a competitividade do mercado exige novos produtos, customização e resposta rápida, que juntos requerem pequenas tiragens de pequenos lotes, combinações imprevisíveis de produtos e ativos flexíveis, em vez de automação com fio.
Como resultado, a maioria dos níveis de fábrica são locais de mudanças contínuas. Os ativos de produção existentes são atualizados, reconfigurados e ajustados para melhorar a eficiência, aumentar a flexibilidade e atender às novas demandas de fabricação. Novos ativos são adquiridos e comissionados para aumentar ou alterar a capacidade e recursos. Novos relacionamentos com fornecedores, parceiros e clientes levam a novos procedimentos de chão de fábrica. Vários locais podem ser distribuídos geograficamente e a empresa pode precisar alterar o conjunto de produtos fabricados em cada local.
Portanto, não são apenas os novos produtos que geram planos de fabricação novos ou revisados. Cada mudança de maquinário, ferramentas, padrões ou acordos com fornecedores e clientes pode exigir ajustes nos planos de fabricação. Cada plano de fabricação novo ou revisado deve ser revisado e testado antes de ser liberado para uso no chão de fábrica.
Esse fluxo de informações atualizadas de fabricação é implacável. Os elementos componentes de um plano de fabricação são liberados para o chão de fábrica de várias fontes usando sistemas diferentes. Números de versão embutidos nos dados, talvez combinados com documentos separados, identificam o que combina com o quê. Uma instalação de produção ágil e responsiva deve ser capaz de absorver e usar as informações. No entanto, com muita frequência, há incerteza e, às vezes, erro. A nova configuração de grampo deve ser usada com todas as mesmas peças da configuração anterior ou apenas algumas delas? Comunicações ad-hoc adicionais são necessárias para resolver ambigüidades e isso leva a custos e atrasos.
O pessoal de produção em todos os níveis, desde equipes de gerenciamento até os operadores, deve sempre ser capaz de encontrar informações completas e consistentes para a produção presente, passada e futura. Se gerenciado de acordo com um modelo de dados de fabricação, o plano de fabricação fornecerá conjuntos de informações atualizados, consistentes e completos que podem ser consultados para fornecer um contexto claro, como de onde os dados vieram e a que se aplicam.
Controle numérico direto ou distribuído (DNC)
Nos primeiros dias dos controladores de máquinas NC, a memória costumava ser uma restrição - o controlador não tinha memória suficiente para lidar com grandes programas NC. O uso de um computador separado para alimentar o programa ao controlador, um bloco por vez, alcançou uma automação melhor do que os operadores que carregavam fitas de papel. Este era o controle numérico direto ou DNC. Mas o computador de origem costumava ser capaz de controlar mais de um controlador dessa maneira. A rede resultante também era conhecida como DNC, agora significando 'controle numérico distribuído'.
A partir desses primórdios baseados na tecnologia, os sistemas DNC desenvolveram recursos de gerenciamento e armazenamento de programas NC. Muitos sistemas DNC também permitem o armazenamento de tipos adicionais de arquivo, mas a sincronização do DNC com outros sistemas e a manutenção da consistência com as informações que fluem por outros canais nem sempre são fáceis e as discrepâncias causam problemas. Por exemplo, embora os programas NC possam ser entregues à fábrica como arquivos de dados, as informações de configuração da ferramenta relacionadas podem ser impressas e enviadas para um armazém de ferramentas. Os acessórios podem ser referenciados ou definidos em desenhos de estágio mantidos com planos de produção.
O gerenciamento de versões de todas essas informações é vital. Ainda assim, no caso de programas NC, há pontos adicionais a serem considerados. Os programas NC são criados ou alterados por uma equipe de engenharia de fabricação. Isso geralmente envolve a obtenção de dados de um sistema de projeto auxiliado por computador (CAD) e movê-los para o software de fabricação assistida por computador (CAM), que é usado para projetar e gerar o programa NC. Os programas NC também podem ser criados ou alterados na fábrica usando os recursos dos controladores da máquina. As formas intermediárias de cada programa NC podem ser mantidas para "pós-processamento" posterior, uma tradução que converte uma forma neutra do controlador do programa na forma exata necessária para um controlador específico. Portanto, pode haver vários 'formatos' de cada versão de um programa NC. Além disso, um programa NC completo para um centro de usinagem pode ser estruturado em vários arquivos e algumas alterações não afetarão todos os arquivos - portanto, o programa de trabalho consiste em uma mistura de versões de arquivo.
Plantas de produção distribuídas
Os engenheiros que desenvolvem o plano de fabricação devem usar os ativos existentes ou justificar o investimento em novos ativos para otimizar o desempenho de custo da produção de acordo com os volumes de produção esperados. Com sites remotos e ativos de produção que estão se tornando mais integrados, menos problemas podem ser resolvidos no chão de fábrica. Portanto, o plano de fabricação deve prever todas as possibilidades, atender a alternativas (como diferentes tamanhos de lote e peças alternativas) e fornecer instruções sobre o que fazer se, digamos, uma célula de trabalho ou o material de primeira escolha não estiver disponível.
A necessidade de sistemas de gestão da informação
As equipes de gerenciamento de chão de fábrica investem em sistemas e ferramentas para uma produção eficiente e flexível. Na área de gerenciamento de dados, os sistemas DNC são amplamente usados para fornecer um nível básico de capacidade. No entanto, a solução DNC pode ter que funcionar em paralelo com outros sistemas de arquivamento. Isso pode forçar práticas de trabalho complexas, uma vez que qualquer inconsistência pode causar atrasos, tempo de inatividade e retrabalho.
Uma capacidade de gerenciamento de informações mais completa pode simplificar as práticas de trabalho, fornecendo suporte integrado automático para controle de acesso a dados e fluxos de trabalho. Se ele for estruturado como uma única fonte de dados, as dificuldades de manter várias fontes de dados sincronizadas serão resolvidas imediatamente. O PLM fornece esses recursos no mundo virtual da engenharia de desenho e fabricação. É capaz de atender às necessidades de produção?
Aproveitando o PLM para o chão de fábrica
Em quase todo chão de fábrica, há máquinas autônomas operadas manualmente que estão sendo atualizadas e substituídas para criar células de trabalho integradas, automatizadas e em rede. Mesmo uma máquina "operada manualmente" pode ter um sistema de controle eletrônico capaz de permitir que um operador use um navegador da web para acessar as páginas da web que ele mantém para relatar o status e oferecer suporte ao monitoramento e controle remotos.
Um sistema DNC em uma fábrica fornece gerenciamento de informações básicas, especialmente para programas NC, neste ambiente. No entanto, é possível estender a tecnologia PLM para cobrir essa função. Uma abordagem baseada em PLM será baseada em um modelo de dados de fabricação que define os relacionamentos e procedimentos específicos necessários para a organização do usuário e ajudará a fornecer uma gama mais ampla de informações gerenciadas aos operadores, permitindo uma resposta mais rápida e melhor tomada de decisão.
A extensão do PLM ao chão de fábrica abre novas possibilidades, por exemplo, eliminação de dados duplicados e melhor gerenciamento do fluxo de trabalho do projeto à fabricação. A integração de 'mudanças de fabricação' no ambiente gerenciado usado para projeto e engenharia de fabricação permite um ciclo de feedback mais estreito e uma comunicação mais rápida e eficaz entre o pessoal do chão de fábrica e os engenheiros de projeto e fabricação que trabalham nos produtos e processos. Ambientes regulamentados podem precisar de recursos de PLM para implementar os níveis necessários de controle de acesso, segurança, logs de alterações e assim por diante, que são necessários para uma trilha de auditoria. Em uma iniciativa de negócios que visa vincular pedidos à produção, o ambiente integrado pode permitir que o lado do processamento de pedidos ignore os números de revisão, uma vez que essas informações podem ser obtidas automaticamente do sistema PLM. Essa visão é fácil de descrever. No entanto, a extensão do PLM ao chão de fábrica pode ser prejudicada tanto pelo 'quadro geral' quanto pelos detalhes práticos.
Perguntas a serem feitas
As equipes de gerenciamento devem ter muito cuidado com o panorama de toda a tecnologia usada para apoiar a produção. É 24 horas por dia, 7 dias por semana? Depende de comunicações ou equipamentos externos, ou pode ser configurado para manter uma cópia local dos dados necessários para a produção? Existe controle local suficiente para lidar com problemas? Essas questões são fundamentais para a resiliência das operações de produção.
Detalhes práticos também são cruciais. As vantagens de uma única fonte de dados são bem compreendidas. Mas os detalhes exatos de acesso a esses dados podem ser muito significativos. Muitas fábricas conterão uma variedade de tipos de máquinas e controladores, alguns novos, outros antigos. É necessária flexibilidade de implementação. Por exemplo, muitos controladores de máquina modernos têm recursos de 'navegador' e deve ser possível usar esses navegadores integrados para acessar o banco de dados. Ao mesmo tempo, deve ser possível optar por controlar outras máquinas por meio de um PC próximo. Em ambos os casos, é essencial que a gama e o estilo de interação sejam adequados para uso no chão de fábrica. Para a visão do PLM de informações integradas, gerenciadas e consistentes para atingir o mundo físico da produção, suas telas, conceitos, comandos e desempenho devem corresponder à cultura, capacidade e expectativas do pessoal do chão de fábrica.
Conclusão
Cada usuário ou comprador de tecnologia DNC deve considerar a tecnologia PLM para uso no chão de fábrica. Nem todos os fornecedores de PLM passarão nos testes de 'visão geral' e 'detalhes' indicados acima. Mas se a tecnologia estiver pronta para o 'chão de fábrica', então o PLM oferece a notável combinação de simplificação - um único sistema para lidar com informações de projeto e fabricação e flexibilidade - fluxos de trabalho e interfaces configuráveis e personalizáveis. Essa combinação pode posicionar o PLM como a base de tecnologia para iniciativas de fabricação mais avançadas.
