Universidade Federal de Campina Grande Departamento de Engenharia Elétrica

Disciplina: Automação Industrial 2011.2 Professor: George Acioli Júnior

Sistemas para Gerência da Informação- PIMS/MES

Felipe Lira Furtado e Flávio Fabrício Ventura de Melo Ferreira

Sumário

• Motivação • Pirâmide de Automação • “Middleware” • Gerência de Campo • Gerência de Processo • PIMS • MÊS • Conclusões • Mercado

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Motivação

• A competitividade exige cada vez mais agilidade na tomada de decisões de uma empresa;

• O uso de informação incorreta, desatualizada ou não confiável impacta diretamente na qualidade da tomada de decisões.

• Um tipo extremamente relevante de informação a ser considerado nessas decisões é o que diz respeito ao estado efetivo do se passa no chão-de-fábrica.

• Os sistemas tipo ERP, de gestão da produção, entre outros, que são os principais consumidores dessas informações, não são desenhados para conversarem diretamente com os sistemas do chão-de-fábrica.

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Pirâmide de Automação

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“Middleware”

– As aplicações desenvolvidas para cobrir o “gap” são genericamente designadas pelo termo “middleware”. • Manufacturing Execution System (MES) [AMR] • Enterprise Production System (EPS) [ARC] • Plant Information Management System (PIMS) • Warehouse Management System (WMS) • Supply Chain Management • Customer Relationship Management (CRM)

• Conceitos / Funcionalidades – Instituição regulamentadora: MESA (Manufacturing

Execution System Association)

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Gerência de Campo

• Gerência de Campo: Com o advento dos equipamentos de campo inteligentes, uma grande variedade de dados provenientes desses equipamentos, tais como: dados de configuração e controle, podem ser disponibilizados para usuários ou mesmo para outras aplicações.

• Características: – Funções de Supervisão e Controle;

– Controle descentralizado;

– Captar log de eventos;

– Sinópticos da planta;

– Ilhas de Informação;

– Dependências de Relatório;

– Interface homem máquina.

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Gerência do Processo (EPS)

• Gerência do Processo: a utilização de sistemas de controle da manufatura permite o controle centralizado de processos industriais. Os dados fornecidos podem ser considerados conjuntamente de modo a permitir uma gerência efetiva e integrada de todo o Processo Industrial.

• Características: – Surgimento dos historiadores de processos;

– Fim das ilhas de informação (unificação dedados);

– Independência de relatórios;

– Armazenamento em grandes bancos de dados.

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PIMS

Softwares que adquirem informações contínuas de processos (temperaturas, pressões, vazões, quantidades, velocidades, pesos, etc.) de diversas fontes, os armazenam em um banco de dados de históricos, e os disponibilizam através de relatórios dos mais diversos tipos.

Função:

- Centralização dos dados; - Integração entre sistemas; - Acessibilidade em tempo real e histórico; - Democratização da informação; - Análises avançadas sobre o comportamento do processo; - Agregação de valor ao dado.

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PIMS - Funcionalidades

• Transformar a massa de dados em informação, e a informação em conhecimento.

• Compressão de dados históricos: Possui capacidade de armazenamento superior a 10 anos de informações.

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PIMS - Funcionalidades

• Reconciliação de Dados: normalização de diferentes formatos e unidades de diferentes fontes de dados, assim como de síntese de certos processamentos.

• Genealogia: Tracking dos itens consumidos e os produtos finais gerados, estabelecendo uma correlação entre eles.

• Controle Estatístico de Processos (CEP): acompanhamento estatístico de determinados processos através de “cartas de controle” e relatórios.

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PIMS - Formas de acesso

• Na sua forma clássica, os sistemas PIMS acessam as fontes de dados localizadas no Nível 2, onde estão os sistemas SCADA e SDCD. Porém, há algumas implementações que (também) acessam dados diretamente do Nível 1, por exemplo dos CLPs.

• Via SCADA:

- Abstraem irregularidades dos CLPs; -Nem sempre os CLPs têm a informação que se deseja; -Fácil Comunicação

• Via CLP:

- Acesso mais rápido à informação; -No caso de rede de CLPs integrada, o acesso é facilitado; -CLPs são sistemas mais estáveis e sujeitos a menos falhas que SCADAs.

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PIMS - Arquitetura

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PIMS - Vantagens

– Capaz de armazenar vários anos de informação de uma planta e confronta-as em tempo real;

– Alta e eficiente compressão dos dados; – Alta velocidade de resposta a consultas; – Centralização dos dados; – Democratização da informação; – Obtenção de informações: produtividade, perdas, consumos,

status de processo, alarmes, comparação com metas, comportamento do processo, variabilidade, tempos de parada;

– Agregação de valor ao dado: as ferramentas do sistema possibilitam análises avançadas do processo, tais como controles estatísticos, cruzamento de dados, análise de bateladas, indicadores, gerando mais conhecimento.

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PIMS - Ferramentas

Geralmente os fabricantes de PIMS disponibilizam uma ferramenta gráfica, para saber o que ocorre no processo.

Outras ferramentas: - Excel - Através do mecanismo ODBC. - Internet

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MES Manufacturing

Execution Systems

São softwares que adquirem dados discretos de um processo, a partir de diversas fontes, os armazenam em um banco de dados e os disponibilizam através de relatórios .

Sistemas de Execução da Manufatura

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Objetivo do MES

Proporcionar uma visão

unificada de todo o processo

ajudando assim que as

aplicações cliente

(Nível 4 = ERP) tenham uma controle mais

preciso das etapas da produção. 23/11/2011 16

Objetivo do MES

Proporcionar uma visão

unificada de todo o processo

ajudando assim que as

aplicações cliente

(Nível 4 = ERP) tenham uma controle mais

preciso das etapas da produção. 23/11/2011 17

MES

• Devido aos dados coletados serem discretos os MES são mais voltados a indústrias de processos discretos.

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Arquitetura MES

• Um servidor principal: é o processo / computador que centraliza as informações e o acesso às fontes de dados, assim como que fornece as informações às demais aplicações-cliente do Nível 4;

• Alguns servidores de comunicação: atuam como intermediários entre o servidor principal e os vários subsistemas do Nível 2;

• Estações-cliente: atuando sobre o servidor principal, representam o ponto de acesso dos usuários ao sistema e suas funcionalidades;

• Um Banco de Dados: repositório das informações coletadas; • Infraestrutura de rede e de automação: conjunto de softwares

básico, middlewares e protocolos industriais de suporte à comunicação entre os vários sistemas dos Níveis envolvidos

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Vantagens do MES

• Identificação de desperdícios (excesso de produção, tempos de espera, inventário desnecessário, defeitos).

• Redução dos tempos de produção. • Apoio à produção enxuta. • Apoio à melhoria contínua. • Melhora a confiabilidade do

produto final (melhor qualidade). • Aumenta a visibilidade das

atividades do chão de fábrica, assim como dos custos do processo de manufatura

• Redução dos custos de mão de obra e treinamento. 23/11/2011 20

MESA

• Manufacturing Enterprise Solution Association

• Cria especificações e métricas para sistemas MES.

• ISA(International Society of Automation)

• ISA-95: Padrão internacional de integração entre empresas e sistemas de controle.

• MESA contribui com a ISA(Modelo ISA-95) 23/11/2011 21

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Benefícios dos Sistemas MES

• Segundo um estudo da MESA, de 1997, as empresas que implantaram sistemas MES obtiveram os seguintes benefícios médios:

• 60% das empresas reduziram o tempo de ciclo em pelo menos 40%;

• 60% diminuíram ou eliminaram o tempo / tarefa de registro manual de dados;

• 57% reduziram o WIP (Work In Progress) em pelo menos 25%;

• 63% diminuíram ou eliminaram o uso de papel nas comunicações;

• 63% reduziram o lead time em pelo menos 30%;

• 63% diminuíram os defeitos nos produtos em pelo menos 15%;

• 63% diminuíram os erros causados por falhas de comunicação em 57%.

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Conclusões PIMS/EMS

• São sistemas customizáveis devido a cóncepção dos relatórios que são gerados

• Exigem uma boa infraestrutura de rede e de automação (Muitas empresas não têm todos os seus sistemas com coletores automáticos de dados, sendo seus colaboradores responsáveis pela introdução desses dados.)

• Normalmente apenas um dos dois sistemas é implantando numa empresa

• O sucesso dos sistemas dependem da qualidade do treinamento das pessoas para usarem todo o seu potencial.

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Conclusões PIMS/EMS • Sistemas tipo ERP

não são projetados para se comunicar diretamente com o chão de fábrica.

• A implatanção é demorada, variando de 6 meses a 1 ano.

• Devido as várias fontes de dados no chão de fábrica, existem diversos problemas de interoperabilidade os quais são minimizados pelo padrão OPC.

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Mercado PIMS

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Knowledge Manager

Enterprise Historian

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Aspen InfoPlus.21®

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Exaquantum

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PI Software

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Mercado MES

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Wonderware MES 4.0

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CLIENTES

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FIM.

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