• PLM como parte de um futuro conectado

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A gestão do ciclo de vida de produto e a automação estão sendo reunidas

Os mundos da gestão do ciclo de vida de produto (PLM) e da automação estão se unindo por uma série de desenvolvimentos tecnológicos que estão começando a ter efeitos de longo alcance, não apenas na fabricação, mas em todos os setores.

Para fornecedores de PLM, essa combinação se manifesta na forma de um aumento nas atividades de pesquisa e desenvolvimento, aquisição e parcerias. Para empresas do setor considerando futuros investimentos, da perspectiva de tecnologia e de melhoria dos negócios, o processo de tomada de decisão agora ficou mais difícil. A força impulsora é uma combinação de elementos de hardware, "dispositivos inteligentes" e a nuvem.

Hardware e dispositivos

Fabricação de aditivos e componentes impressos estão fadados a revolucionar a forma como os produtos são desenvolvidos e fornecidos. Modelos 3-D totalmente definidos dão à fabricação definição diretamente no ponto de produção. Novos dispositivos industriais estão se tornando mais poderosos e capazes, permitindo a comunicação direta com os níveis 4 e 5 dos sistemas corporativos. Escaners e veículos autônomos proporcionam novas maneiras de capturar ambientes conforme montado, conforme produzido, e conforme operado.

"Inteligentes"

Produtos, edifícios e até mesmo cidades estão se tornando mais inteligentes à medida que dispositivos de automação e de redes proporcionam ampla interconectividade. Entretanto, a melhoria contínua na capacidade requer conexão com o produto e definição dos ativos e uma forma de administrar o processo de ciclo fechado.

Nuvem

Tecnologias móveis em proliferação permitem o acesso às informações em qualquer lugar. Infraestrutura baseada em nuvem pode ser um mecanismo mais econômico para empresas menores participarem plenamente em um ambiente altamente conectado. Essas influências são parte de uma verticalização das indústrias, desde serviço à hardware, que afeta a forma como os produtos são definidos, produzidos, instalados e mantidos. Em outras palavras, a tendência é cobrir o ciclo de vida completo, e por isso a PLM é uma parte essencial desse processo.

Examinamos aqui como a PLM está enfrentando com esses fatores motivadores e as mudanças que estão ocorrendo em vários setores. O artigo usa os termos produto, serviço, instalação e ativo de forma intercambiável para refletir o fato de que o gerenciamento do ciclo de vida de ponta-a-ponta aplica-se a todos esses termos, embora as rotas para a operação e os prazos possam diferir amplamente.

Influências entre os setores

Para alguns setores, a gerenciar o ciclo de vida completo tem sido um modo de vida por um longo tempo devido à natureza de vida longa dos ativos. Esses ativos eram, em geral, de alto investimento de capital e de setores altamente regulados, como energia nuclear, naval, construção civil.

Os setores de construção, indústria de processo e mineração já vem monitorando, coletando e processando dados operacionais durante anos. Instalações, gestão de ativos e soluções de rastreamento de locais capturar volumes significativos de dados diariamente. A tecnologia PLM terá alguma função nesse mundo futuro conectado? Neste contexto, a PLM é uma "atividade envolvente" em relação ao ciclo de vida de ativos individuais. Ela pode fornecer a definição e os parâmetros operacionais de equipamentos individuais - quer sejam bombas ou atuadores; elevadores; equipamentos de aquecimento, ventilação e condicionamento do ar; ou equipamentos pesados - e responder a problemas durante o serviço. Dados de desempenho - quer sejam de fluxo e temperatura em plantas de processo, ou de controle ambiental em ambientes habitados - podem ser processados bem além do que apenas simples ações corretivas a curto prazo. Eles podem ser realimentados para nova simulação como parte de melhoria contínua a longo prazo e como dados para o projeto da próxima geração de equipamentos.

Uma consequência da busca contínua por uso de ativos mais intensivos nesses setores é a adoção da tecnologia móvel. Este tem sido focado historicamente em atividades como gestão de tarefas, dados operacionais, e registro e relatórios de falhas. A tendência é em direção a fornecer informações ao vivo como modelos 3-D, animações e dados para manutenção. Esse tipo de fornecimento é comum em algumas indústrias de transformação com instruções de produção, simulações, informações de inspeção e relatórios de exceções, entregues e processados diretamente no ponto de produção via PLM. À medida que o setor de edificações e construção se volta mais para estruturas fabricadas e modulares e mesmo edifícios "impressos", o papel da PLM pode aumentar. Os processos envolvidos são mais do reino da fabricação tradicional e montagem, do que de construção. A China está usando construção modular extensivamente, e isto já cresceu nos EUA. Junte isto a uma proliferação de sensores inteligentes para edifícios - para otimizar não apenas para uso de utilidades de concessionárias, mas também para detecção do desempenho de equipamentos e acabamentos - e a capacidade de reconfigurar ambientes e a PLM começa a se tornar um recurso fundamental nesse setor. Os mundos da construção e da fabricação estão entrando em colisão no sentido de que informações sobre produtos, processos e máquinas que os produzem, as instalações envolvidas e as redes de suprimento e distribuição que dão suporte estão se unindo como nunca.

Mas precisamos ter cuidado para não sermos arrastados com a noção de que a PLM é uma tecnologia totalmente abrangente. Muitos ambientes empresariais já fornecem grande parte dessa capacidade, desde soluções tradicionais de gestão de instalações e ativos ao setor de gestão de informações prediais (BIM) em rápido desenvolvimento. À medida que os ambientes físicos tornam-se mais conectados, as infraestruturas subjacentes que dão sustentação precisam interagir e se conectar de forma coesa e confiável. Isto é verdadeiro no mundo da PLM assim como é no mundo da automação, onde protocolos e normas estabelecidas (por exemplo, ISA-95, OPC UA, BAC-Net) também estão sendo desafiadas a dar suporte a novos níveis de conectividade.

A contribuição da PLM

Para contextualizar tudo isto, vale a pena dar um passo para trás e olhar alguns recursos básicos associados à PLM. A abrangência é potencialmente muito ampla, por isso vamos nos concentrar em duas áreas-chave extremamente relevantes para esta análise: gestão da definição de produto e gestão da configuração.

A definição de produto via PLM engloba requisitos, modelos de sistemas, modelos em 3-D, testes, instruções, planos de processos, ferramentas, métricas de qualidade, informação de manutenção e embalagens. Essas áreas têm sido atendidas tradicionalmente na forma de documentação, mas estão sendo cada vez mais capturadas como parte de uma definição virtual completa. A definição de produto também inclui a definição das estruturas do produto (listas de materiais) e, de fora crítica, a trilha do processo que levou à definição. Este último recurso é de vital importância ao se considerar o aumento em potencial da realimentação da produção e do monitoramento dos serviços aos produtos inteligentes.

Entretanto, a definição do escopo do produto está mudando. A PLM cresceu a partir da área de fabricação discreta - de focada em hardware e centrada em engenharia, com listas de material clássicas. Agora a PLM é encontrada em setores de serviços como telecomunicações, finanças, moda e produtos farmacêuticos. Ela tem que gerenciar produtos com componentes de hardware, software, e elétricos e eletrônicos. Mesmo os componentes físicos (hardware) estão mudando com a adoção de materiais compósitos e outros novos materiais. Isso traz alterações na definição dos produtos e nos equipamentos e processos de produção.

O software cada vez mais é o benefício de valor-chave para produtos acabados, permitindo melhorias incrementais nos produtos e serviços. Isto, combinado com monitoramento em serviço, está mudando a definição de produtos em direção a prestação de serviços, onde o item físico é apenas uma parte do "produto". Os fabricantes podem aprender com as empresas de serviços que implantaram PLM efetivamente, como definir e apoiar um portfólio de ofertas de serviços.

À medida que o movimento em direção a serviços acelera, como isto afetará os fornecedores da profusão de dados monitorados dos produtos em serviço? Será que vamos ver um aumento significativo nos recalls de produtos, pois tanto produtores como consumidores terão acesso a mais informações relacionadas a defeitos e a riscos? É claro que a trilha de auditoria completa, desde definição à entrega, se tornará cada vez mais importante.

A gestão da configuração é o segundo recurso-chave. Não se trata apenas do controle da versão, é a gestão de configurações complexas múltiplas de múltiplas linhas de produtos, mantendo não apenas as definições da lista de materiais, mas todos os dados de definição associados. À medida que os produtos se tornam mais customizáveis, gerenciar essa complexidade se tornará mais importante. Especificamente, à medida que as atualizações de software se tornarem parte do ciclo de vida útil, os produtos devem ser definidos para permitir futuras alterações de uma forma que possibilite uma margem de manobra suficiente para a mudança. Claro que isto não é um problema novo. Há mais de 25 anos, um importante provedor de sistemas de automação declarou que coordenar as configurações de hardware e os lançamentos de firmware era um grande problema, resultando em reclamações significativas de garantia. Nós temos agora melhores sistemas implantados para ajudar a prevenir isto, mas no futuro isto será algumas ordens de magnitude mais complexo.

Coordenar toda a informação envolvida no desenvolvimento, fabricação e construção, e atender essas tecnologias mistas, produtos de materiais mistos (produzidos localmente e fornecidos em um mundo cada vez mais customizado) requer recursos de gestão de configuração, de força considerável, junto com uma capacidade rigorosa de rastreabilidade.

Visões mais amplas

Como os fornecedores de soluções no ambiente de gestão do ciclo de vida vão abranger um escopo mais amplo?

Já houve desenvolvimentos notáveis dentro dos prestadores de PLM primários. A Siemens em forjado as conexões entre PLM e automação industrial desde que adquiriu a Unigraphics em 2007. A aquisição da Apriso pela Dassault Systèmes coloca-a no centro desse encontro de mundos. Agora sob a marca Delmia, a Apriso faz parte de uma capacidade mais ampla para simulação virtual de fábricas e planejamento de produção, além de comissionamento e gestão de operações. A PTC optou por parcerias em invés de aquisição, para fornecer verticalização dentro da fabricação, com uma relação interessante com a GE Intelligent Platforms. Entretanto, o foco da PTC está emergindo na parte do ciclo de vida, com seus recursos de Internet das Coisas (IoT), cortesia da Axeda e ThingWorx. Para realizar a meta do Industry 4.0 e da Internet das coisas está se criando a necessidade de sistemas PLM mais sofisticados e integrados no mercado de automação industrial.

Desenvolvimentos entre setores requer conhecimentos e experiência fora da vista historicamente restrita da PLM. Organizações de serviços, como a IBM, HP e Accenture, estão se preparando para isto, com a Accenture recentemente ampliando suas capacidades de serviços de PLM. E com isto, há sinais de que outros setores e prestadores de serviço terceirizados estão reconhecendo a necessidade de juntar dados de definição e operacionais. A Rand Worldwide fundiu suas tecnologias Imaginit e divisões de gestão de instalações (FM), juntando os universos de BIM e FM.

Embora não fornecendo necessariamente PLM no sentido tradicional, vários provedores em setores próximos estão ampliando suas capacidades de forma que se sobrepõem e interagem com a PLM. A Bentley Systems já vem desenvolvendo sua presença na gestão de ativos de infraestrutura para complementar seus recursos de sistema BIM e de controle de projetos. Ela está associada à Siemens para recursos complementares em construção e operação de instalações fabris, talvez indicado uma mudança em direção a uma maior cooperação entre setores. A Autodesk possui uma solução PLM em nuvem e fez parceria com um provedor de ERP (planejamento de recursos de fabricação) na nuvem - a Net-Suite, demonstrando o potencial para interação aberta entre plataformas corporativas. A Autodesk também é um importante fornecedor de soluções para arquitetura, engenharia e construção (como BIM). Com suas ações orquestradas em direção à implementação em nuvem, a empresa está posicionada para suportar ciclos de vida em vários setores.

A nuvem também proporciona a novas empresas a oportunidade de desenvolver soluções como PLM rapidamente e fornecer serviços sem investimentos em infraestrutura de grande escala. Essas soluções tendem a focar em fases de definição do ciclo de vida, mas algumas tendências interessantes estão surgindo. A primeira é a aquisição da GrabCAD pela Stratasys - empresa de impressão 3-D. A GrabCAD não pode ser considerada estritamente um sistema de PLM completo. Entretanto, a estreita ligação entre definição de produto e fabricação do produto é importante, pois ela vai mudar a noção de produção industrial em algum ponto. A segunda área é a junção de recursos PLM básicos, como gestão de fluxo de trabalho e de configuração, para apoiar o desenvolvimento de aplicações para a Internet das Coisas (IoT). Empresas como a Solair Sri, com sede na Itália estão começando a fornecer plataformas de aplicações da Internet das Coisas na nuvem, que ligam dados de produtos em serviço com dados de definição dos produtos.

Evitar os silos do futuro

Ambientes de gestão do ciclo de vida, suportados por software corporativo, já existem há algum tempo em silos organizacionais e funcionais das empresas, e em suas cadeias de valor estendidas. Mas, as tecnologias que permitiram isto estão elas mesmas, em risco de criar seus próprios silos. À medida que os fornecedores disputam posições, o perigo reside em criar novos silos. Esses não são os tradicionais silos funcionais e organizacionais da engenharia, fabricação e suprimento; software, hardware e componentes eletrônicos; arquitetura, engenharia, e construção; e produção de concessionária e planejamento de rede, mas são silos de dados que detêm potencial de enorme valor.

Há alguma resposta a respeito de onde esses dados devem ficar alocados? A noção de uma "única fonte da verdade" é frequentemente discutida no mundo da PLM, mas o que isto significa realmente na prática? Como isto vai funcionar em um mundo futuro de Yottabytes? Isto não é tarefa para uma única versão de verdade. Isto requer uma pilha de soluções altamente conectadas que inclui, pelo menos, PLM, ERP, e recursos de MES (Sistema de Execução de Manufatura) e se estende a gestão de instalações e ativos, BIM e outros ambientes específicos da indústria.

A resposta certamente deve ser abertura impulsionada por protocolos, padrões e arquiteturas definidas. Da mesma forma que os protocolos são essenciais para a comunicação entre componentes de automação, protocolos semelhantes são necessários para conectar as plataformas de serviços de dados que estão atualmente delineadas nos reinos dos sistemas corporativos. Mas, com declarações como esta que "Os dados são o novo petróleo", as apostas podem estar demasiadamente elevadas para permitir tal abertura. Sem ela, o futuro inteligente conectado, e tudo o que vier com ele não vai alcançar seu verdadeiro potencial.

AVANÇAR

  • A PLM e a automação estão sendo convergidas, o que terá efeitos de longo alcance em todos os setores.
  • A força impulsora é uma combinação de elementos de hardware, "dispositivos inteligentes" e a nuvem.
  • P&D, aquisição e parcerias estão crescendo para fornecedores de PLM.

A PLM cresceu a partir da área de fabricação discreta - de focada em hardware e centrada em engenharia, com listas de material clássicas. Agora a PLM é encontrada em setores de serviços como telecomunicações, finanças, moda e produtos farmacêuticos.

SOBRE O AUTOR

Simon Granizo (Simon.Hailstone@cambashi.com) tem mais de 20 anos de experiência na indústria de software para engenharia. Antes de entrar na Cambashi em 2008, ocupou vários cargos, como P&D em CAD/CAM, desenvolvimento de software e implantação de banco de dados, além de vendas e gestão de contas técnicas à gestão de projetos e mudanças de processos. Hailstone tem conhecimento específico de necessidades de transformação de negócios via PLM e um profundo conhecimento de tecnologias de suporte.

Veja a versão online na página www.isa.org/intech/20150403.

Copyright da International Society of Automation - março/abril de 2015

Este artigo foi escrito por Simon Hailstone da InTech e foi licenciado oficialmente por meio da rede de editores NewsCred.