OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
1 MÁRCIO VENTURELLI
e-Paper
Márcio Venturelli
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS
Aumentando a Produção Industrial através do
Controle Avançado de Processos
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
2 MÁRCIO VENTURELLI
Primeiro se automatiza, depois se otimiza, essa é uma
premissa utilizada na área de automação industrial, uma vez
que o investimento inicial se dá para a implantação da
plataforma de controle operacional, visando a produção
planejada da indústria.
Otimização de processos é a colocação de instrumentos,
equipamentos, limites operacionais e de capacidade em um
ponto ótimo de operação, normalmente acima das regiões de
conforto operacional, entregando aumento de produção com a
mesma plataforma existente, no mesmo nível de segurança.
A utilização de uma plataforma de otimização de processos,
como foco no aumento da produção é o primeiro degrau de
investimento dentro da área de O&M (Operação e Manutenção),
para que se justifique dentro da área de automação industrial,
chamamos de Controle Avançado de Processo.
Os primeiro centros de operação de processos tinham o foco
na operação e no controle de malhas, normalmente limitados
aos controles PID convencionais, formando conjuntos de
malhas, comandadas individualmente. Na evolução os centros
de operação hoje além desta função de comando e controle
dispõem de tecnologia de Controle Avançado, operando com
multivariáveis correlacionadas, com algoritmos que aperfeiçoam
o controle do processo, utilizando-se de tecnologias de IA
(Inteligência Artificial), levando os processos a limites ótimos de
operação.
A Variabilidade de Processos é um dos maiores desafios nas
operações de plantas, ele se dá por diversos motivos, que
ocasionam a dificuldade de colocar o processo num ponto
ótimo de operação, provocando perdas e elevação de custos
produtivos.
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
3 MÁRCIO VENTURELLI
A utilização de malhas de controle com PID convencionais
coloca o processo em limites que não deixam subir o nível de
operação, dentre os motivos é que as malhas não são
interligadas para análise do comportamento do processo em
conjunto, com isso, ruídos, variabilidade e sintonia passam a
ser dificultadores nestes tipos de malhas.
Mas o que é Controle Avançado?
Na prática podemos definir Controle Avançado como:
• Uma técnica preditiva, isto é, um sistema capaz de
prever por antecipação a variabilidade do processo, através da
utilização de modelos;
• Ser multivariável, o controle passa a ter leitura de duas
ou mais variáveis para obter comportamento e promover uma
saída de controle;
• Atuar no nível acima do regulatório, este é um modelo
que atua de forma complementar ao Controle Avançado em um
nível acima desta camada.
Com estas definições, o Controle Avançado deve pelo menos
atender dois destes itens.
Há diversas tecnologias para Controle Avançado, vamos
entender como elas atuam no processo, o APC - Advanced
Process Control, que é o Controle Avançado de Processo é
uma técnica que tem como foco a diminuição da Variabilidade
do Processo, comentado anteriormente como um grande
desafio na produção.
O RTO - Real Time Optimization, Otimização em Tempo Real,
ele atua juntamente com o APC, porém seu objetivo principal é
elevar o ponto de operação, com isso se ganha diretamente na
produção.
Com o MPC - Model Predictive Control, Controle Preditivo com
Modelo, tem-se o Controle, a Predição e a Otimização, onde
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
4 MÁRCIO VENTURELLI
através do conjunto Operação e Engenharia, consegue-se obter
o máximo do ponto ótimo de operação, utilizando-se as
técnicas comentadas.
O funcionamento de um sistema de Controle Avançado, por
exemplo, do tipo MPC, possui modelos matemático pré-
definidos, conhecidos do processo e seu comportamento, para
tomada de ações de controle.
Os Controles Avançados atuam de forma inferencial, isto é
utilizam-se modelos de conhecimento de processo de cada
malha, interessante observar que em sua atuação ele elimina o
que não está no modelo, integrando o processo.
Com este modelo o processo é levado a limites antes não
explorados, onde o operador não colocar mais o SP (Set Point)
e sim os limites de operação, mudando a forma operacional.
Os benefícios na utilização dos controles avançados podem
destacar:
• Aumento da Produção / Rendimento
• Melhoria na Qualidade dos Produtos
• Redução dos Custos de Produção
• Aumento da Eficiência Energética
Para implantar um sistema de Controle Avançado na planta,
podemos ter uma visão geral de como deve ser seguido:
• Planejamento – foco em Rentabilidade, o que quero
ganhar?
• Projeto – foco no que se tem, entender como são as
malhas atuais;
• Implantação – infraestrutura de comunicação, analisar o
que se tem e o que se deve ter para colocar em funcionamento;
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
5 MÁRCIO VENTURELLI
• Comissionamento – pré-operação e treinamento, iniciar
as operações com cada malha testando os modelos e
treinando os operadores para este novo tipo de operação;
• Partida – liberação no modo Avançado e manutenção,
colocar as malhas em operação em modo avançado e iniciar o
ciclo de melhorias, que é constante e é a manutenção do
sistema, pois não é estático.
Como esta tecnologia é baseada em carga computacional, isto
é, necessita de hardware robusto para processamento
matemático, houve uma evolução na aplicação das mesmas,
visto temos um grande crescimento na potência de
processamento nos últimos anos.
Os próprios DCS e PLC são uma tendência em ter os cartões
de Controle Avançado já incorporados, visando já uma
implantação direta no controlador.
Com estas facilidades e benefícios há uma tendência de cada
vez mais as especificações técnicas (ET) de automação ter a
premissa da colocação de Controles Avançados já previstos em
plantas.
Concluímos que a utilização de Controle Avançado é benefício
direto e imediato na produtividade industrial, representando a
fronteira da diminuição do custo relacionado com o aumento da
produção, utilizando-se a mesma estrutura física de malhas de
planta com modelos convencionais.
OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos
6 MÁRCIO VENTURELLI
SOBRE O AUTOR
• Márcio Venturelli trabalha no
mercado de automação industrial há
20 anos, tendo passado por diversos
departamentos, tais como, assistência
técnica, treinamentos,
comissionamento, projetos,
engenharia, marketing e negócios.
• Trabalhou em diversos projetos de
implantação de sistemas de automação
de plantas de bioenergia,
transformação e manufatura, no Brasil
e no exterior.
• Atualmente trabalha em
desenvolvimento de mercados com
foco em engenharia conceitual na área
de automação industrial, tendo como
base viabilidades técnicas e financeiras,
otimização e gestão industrial
produtiva.
• É professor universitário de pós-
graduação de automação industrial e
gerenciamento de projetos.
• Membro Sênior da ISA (Sociedade
Internacional da Automação) e
Presidente da Seção ISA Sertãozinho-
SP, Membro do PMI-SP (Instituto de
Gerenciamento de Projetos) e
Coordenador do Comitê de Automação
Industrial do CEISE Br.
• Graduado em Ciência da Computação,
Pós-Graduado em Gestão Industrial e
Petróleo e Gás. MBA em Estratégia de
Negócios. Técnico em Automação
Industrial e Eletrotécnica.
• E-mail: [email protected]
JULHO/2014 - R0