Tecnologia Industrial - Gerenciamento de ativos no setor sucroenergético

TECNOLOGIA INDUSTRIAL

 

A manutenção de uma planta gerencia toda a intervenção e o custo do ciclo de vida do ativo de produção em uma indústria sucroenergética. E ao longo dos anos, diversas ferramentas evoluíram para dar apoio as ações gerenciais e de operação. Não querendo esgotar o assunto e não entrando nas técnicas de gestão da manutenção, podemos dizer que uma manutenção moderna é trabalhada orientada na confiabilidade, onde através da análise das variáveis dos equipamentos podemos definir se há ou não necessidade de efetuar uma manutenção e o que é preciso fazer, levando assim, as informações de procedimentos diretamente aos técnicos de manutenção.

Quando temos associado as informações do processo em tempo real junto ao ativo, podemos modelar e programar ações inteligentes de intervenção e otimização do processo, passando a gerenciar a manutenção baseada em eventos e obter, como resultado final, uma manutenção proativa, pontual e customizada, extraindo o máximo do ativo com baixo custo e alta disponibilidade.

Neste texto, a intenção é mostrar como as tecnologias de redes de comunicação industrial permitem elaborar arquiteturas de automação que entregam informações do ativo, que tem como objetivo final obter uma manutenção mais inteligente e preparada para a nova realidade das indústrias sucroenergéticas.

Figura 1 – Evolução da Manutenção

O GERENCIAMENTO DE ATIVOS NAS USINAS

O gerenciamento de ativos nas usinas de açúcar, etanol e energia elétrica, sob o aspecto automação industrial, está relacionado diretamente a coletar informações de dispositivos inteligentes de campo. Estes dispositivos inteligentes de campo, através de redes industriais tais como Profibus, Profinet e outros protocolos que permitem a leitura de variáveis dos equipamentos em tempo real, fornecem informações sobre o uso, seu status, sua utilização e seus acessos.

Com a tecnologia das redes industriais e seus respectivos protocolos, é possível gerenciar manutenção de válvulas, fazendo assinaturas (registros) no início de safra e ao longo da produção, ir analisando o seu comportamento e, ao final do período, determinar se é ou não necessário abri-la para fazer manutenção.

 

Figura 2 – O que é um Ativo

Neste mesmo formato, podemos analisar variáveis de motores através de dispositivos de partida inteligente direto por softstarters e por inversores, que se comunicam diretamente com o sistema de controle, enviando informações para a manutenção. Neste arranjo, utilizando softwares que coletam estes dados, é possível, por exemplo, armazená-los em um banco de dados para análise e tomada de decisões de manutenção e centros de custos. Isso permite fazer uma análise em tempo real do ciclo de vida dos dispositivos de comando e controle da planta sucroenergética.

Ademais, também podemos, com esta tecnologia, acessar dispositivos e mudar parâmetros, com objetivo de otimizar o processo, uma vez que a ferramenta permite mudar as variáveis em tempo real, extraindo do equipamento o máximo de performance.

Estamos evoluindo nas redes. Já é comum dispositivos comunicando em redes Ethernet Industrial e agora com Wireless. Seguindo este mesmo conceito, temos na rede industrial a informações necessárias para uma manutenção de confiabilidade e baseada em eventos, limitada apenas pela capacidade de fornecer informações dos equipamentos e o arranjo da rede de informação que está conectada a usina.

Figura 3 – Tecnologia de Comunicação

FUNCIONAMENTO, APLICAÇÕES, VANTAGENS E ARQUITETURAS DE USO

A manutenção tem que ser cada vez mais eficaz na gestão do ciclo de vida dos equipamentos industriais e, para isso, a automação industrial passou a ter um papel de destaque cada vez mais importante no âmbito industrial.

Com o grande avanço tecnológico da TI (Tecnologia da Informação) e da TO (Tecnologia de Operação), hoje temos equipamentos de instrumentação e controle cada vez mais inteligentes, não só desempenhando suas funções primárias, mas também entregando inteligência ao processo, resultando em tomadas de decisões na manutenção mais pontuais, otimizando recursos e reduzindo os custos dos ativos.

 

Figura 4 – Funcionamento da Aquisição de Dados

Ao longo dos anos a gestão da manutenção passou por diversas fases tecnológicas. Se voltarmos a história, no final da década de 70 e 80, tínhamos as fichas dos equipamentos muitas vezes colocadas em arquivos de papel para o controle dos técnicos de manutenção. Com o avanço da TI, os computadores foram colocados à disposição da gestão industrial, transformando as fichas de papel em informações digitais, porém ainda tínhamos que dar entrada manual de dados, das informações do ativo, tempo de uso, troca de peças e situação encontrada ou reparada.

Com a instrumentação inteligente, isto é, com o uso das redes industriais de campo, os instrumentos passaram a ser ativos, usando o recurso da eletrônica e a rede, podendo estar conectados a sistemas de gestão de ativos, onde os dados são coletados automaticamente e analisados através de modelos, dando aos técnicos todas as informações e conhecimento do ativo necessário à efetivação ou não de reparos e antecipando quebras previstas (Figura 1).

 

Figura 5 – Arquitetura típica de Gestão de Ativos

No caso, o ativo é todo e qualquer equipamento responsável pela medição e controle dos processos industriais, tanto o hardware quanto o software, passando por toda a infraestrutura da planta (Figura 2). Os desafios da manutenção dos ativos são diversos:

• Reduzir custos de manutenção;

• Reduzir paradas não programadas;

• Diagnosticar problemas de forma proativa;

• Disparar O.S. pelo sistema de TI integrado;

• E diminuir o tempo de retomada de processos.

 

Figura 6 – Diagnóstico de Gestão de Ativos

Os benefícios com a implantação de um sistema de gerenciamento de ativos inteligente em uma planta industrial trariam a redução de paradas não programadas; a redução de custos de inventário; a redução nas paradas de produção; a redução de defeitos em equipamentos; o aumento de disponibilidade de planta; o aumento da eficiência da manutenção; e, por fim, o aumento da produtividade dos equipamentos.

A tecnologia hoje empregada para gerenciamento de ativos em planta é o uso de redes industriais, utilizando-se protocolos como Profibus, Profinet, Foundation, entre outros, conectados a uma infraestrutura que permita a comunicação com um sistema que gerencia este ativo e se conecta a área de manutenção industrial (Figura 3).

 

 

Figura 7 – Solução para gerenciamento de ativos em usinas
sucroenergéticas

 

FUNCIONAMENTO

O sistema de gerenciamento de ativos funciona de forma automática. Em uma infraestrutura preparada, o sistema coleta dados em tempo real de forma acíclica na rede, podendo, por exemplo, fazer testes de assinatura de válvulas, saber a quantidade de partidas de uma softstarter, sobrecargas, mau posicionamento de posicionadores, entre outros, entregando rapidamente os pontos críticos para manutenção (Figura 4).

Há diversas funções que um gerenciamento de ativos pode desempenhar, desde uma análise online na rede, no local ou via web, até otimizar processos conhecendo as variáveis analisadas, passando por gerenciamento de mudanças e recuperação de desastres (Figura 5).

 

 

IMPLANTAÇÃO

A implantação de um sistema de gerenciamento de ativos passa por algumas etapas, podemos descrever de forma simplificada os principais passos:

• Definição dos objetivos do gerenciamento de ativos;

• Priorização de ativos – central de despesas;

• Modelagem de gestão de cada ativo (criticidade);

• Indicadores de desempenho para análise;

• Projeto de infraestrutura e implantação;

• Medição, coleta, gravação e análise;

• Plano de ação – procedimento padrão.

As tendências em gerenciamento de ativos na automação passam por uma evolução nas aplicações dos sistemas de segurança (SIS), que já são uma realidade, elevando os níveis de segurança das redes sem fio Wireless para automação industrial e facilitando a coleta de dados para manutenção.

Entendendo que as informações de ativo são especialmente utilizadas para a manutenção e gerenciamento do ciclo de vida dos equipamentos, podemos disponibilizar todas estas informações via Cloud (Nuvem) - dados disponíveis na internet - permitindo que a informação esteja onipresente na planta sucroenergética, trocando informações com os profissionais envolvidos na manutenção e diminuindo o tempo de reação a qualquer situação que possa vir a ocorrer (Figura 6).

USINA 4.0

O sistema por EDDL (Electronic Device Description Language) ou FDT (Field Device Tool) é um gerenciador de ativos que coleta dados online dos equipamentos de rede, gera “regras” e se conecta ao sistema de manutenção. Com essa solução é possível enviar dados para internet, gerando relatório de manutenção e alarmes de eventos.

A figura 7 mostra a aplicação desta solução em usina sucroenergética que possui três controladores em rede, controlando seis setores em um centro de operações (COI). Não são todos os ativos que devem (ou deveriam) ser gerenciados. Essa técnica deve ser usada na razão 80/20, onde 20% dos ativos correspondem a 80% dos custos de manutenção.

Estamos vivendo a transição da 3ª para a 4ª Revolução Industrial, que na prática será a conexão das informações, pessoas e máquinas na Internet Industrial, através de tecnologias como IIoT, Big Data, Cloud, IA, entre outras, a chamada Indústria 4.0.

O impacto será uma grande mudança na forma de produzir e consumir produtos industriais com um alto grau de escala, eficiência, personalização e sustentabilidade. Trazendo estes conceitos para a setor sucroenergético, podemos cunhar a ideia de uma unidade toda conectada, o que chamaríamos de Usina 4.0.

Concluímos que, na competitividade industrial o gerenciamento de ativos é sensível à gestão dos custos, tanto produtivos quanto de manutenção, podendo diferenciar as melhores margens de operações produtivas no setor industrial das usinas, entregando vantagem competitiva.