Vista panorâmica da Siemens Electronics Factory em Amberg, apresentando o seu ambiente de fabrico digital avançado.

Digital transformation: Liderar pelo exemplo

Com a sua estratégia Digital Enterprise, a Siemens está a impulsionar a transformação digital industrial para os clientes e internamente. No Siemens Electronics Works Amberg, o rendimento otimizado, os tempos de ciclo rápidos e a segurança forte já são uma realidade, powered by soluções Digital Enterprise.

Dadas as 350 trocas de produção por dia, um portefólio contendo cerca de 1.200 produtos diferentes e 17 milhões de componentes Simaatic produzidos por ano, cerca de 50 milhões de itens de dados de processo e produto precisam de ser avaliados e utilizados para otimização para que a produção na Siemens Electronics Works Amberg (EWA) funcione sem problemas. Além disso, tecnologias inovadoras como inteligência artificial (IA), Industrial Edge computing, e um solução na nuvem já estão a permitir sequências de produção altamente flexíveis, extremamente eficientes e fiáveis.

Computação de Industrial Edge e IA para maior rendimento

“Com a Edge Computing, os dados podem ser processados imediatamente onde são gerados, diretamente na fábrica ou na máquina”, diz o Dr. Jochen Bönig, Chefe de Digitalização Estratégica da Siemens Amberg. Isto é o que a EWA está a fazer, por exemplo, na linha de produção onde os PCBs são fabricados para componentes da E/S distribuída Mas mesmo aqui, a produção não é suficientemente optimizada e não é culpa da disponibilidade da instalação nem da qualidade do processo. O gargalo está no final da produção de PCB, na seção de inspeção automática por raios-X. Placas de circuito do tamanho de uma unha acomodam conectores BUS relacionados à função com vários pinos de conexão. Num teste não integrado, as juntas soldadas destes pinos de ligação são radiográficas e verificadas para o funcionamento correto. Deve ser comprada outra máquina de raio-x por cerca de 500.000€? (Clique aqui para ler um artigo especializado sobre o assunto no Blog da Siemens.) A alternativa é a inteligência artificial. Os dados dos sensores são transferidos para uma nuvem através do ambiente TIA (Totally Integrated Automation), que consiste num controlador e num dispositivo Edge. Os especialistas treinam um algoritmo baseado na IA e nos parâmetros do processo. O algoritmo aprende como os dados do processo que refletem a qualidade das juntas soldadas se comportam e controla um modelo que é executado numa aplicação Edge na fábrica. “O modelo prevê se as juntas soldadas no PCB estão ou não livres de falhas: por outras palavras, se é necessário ou não um teste de fim de linha. Graças à análise de ciclo fechado, esses dados podem ser imediatamente levados em consideração na produção”, explica Bönig.

PCB production in an AI controlled model.

O sistema de alerta precoce evita surpresas desagradáveis

A análise de circuito fechado e a tecnologia Industrial Edge também são utilizadas na fresagem. O fuso de fresagem para despanelamento de PCBs para Produtos Simatic nem sempre funcionava corretamente devido ao pó de moagem, mas inicialmente a causa não era clara. Tal como acontece com a inspeção automática de raios-X, os especialistas da Siemens confiaram numa combinação de Edge computing e IA para manutenção preditiva. A equipa isolou dois parâmetros que estavam claramente relacionados com o tempo de inatividade não programado: a velocidade de rotação do fuso de fresagem e a corrente elétrica exigida pelo acionamento. Estes dados foram alimentados num dispositivo Edge onde um algoritmo pré-treinado identificou inter-relações entre anomalias nos dados do processo e tempo de inatividade e os alimentou de volta à produção. A aplicação Performance Insight disponibiliza os resultados aos utilizadores em Insights Hub (anteriormente MindSphere). Os operadores de instalações estão agora informados da situação 12 a 36 horas antes de uma potencial falha do sistema e podem responder de acordo. Mas os dados e anomalias não são simplesmente armazenados no MindSphere. O algoritmo tem de ser melhor treinado para que possa entregar resultados cada vez mais precisos. “Isso é exatamente o que acontece no MindSphere. O ambiente de digitalização consistente e de ponta a ponta na EWA garante a necessária interação perfeita entre automação, Industrial Edge e computação em nuvem”, explica Florian Meierhofer, especialista em IoT da EWA.

Gémeos digitais e prova de conceito (PoC)

O gémeo digital é responsável pelo facto de os componentes do controlador Simatic serem agora produzidos dentro de um tempo de ciclo alvo de oito segundos. A simulação inicial prometia um tempo de ciclo de onze segundos. Também revelou que o tempo de ciclo de onze segundos era principalmente atribuído a módulos de máquinas que foram planeados para a linha mas não funcionaram de forma otimizada na produção real. Os especialistas da Siemens substituíram esses módulos por componentes mais apropriados no gémeo digital de produção. Na próxima simulação, o tempo de ciclo alvo foi perfeitamente alcançado, confirmando assim a prova de conceito.

Na Siemens Electronics Works Amberg, as soluções de hardware e software, comunicação industrial, cibersegurança e serviços estão perfeitamente coordenados. As sequências de produção são perfeitos, graças à integração horizontal e vertical consistente, de ponta a ponta. Isto faz da EWA um excelente exemplo de uma Siemens Digital Enterprise que continuará a liderar consistentemente o caminho para a futura transformação digital.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

A Siemens Electronics Works Amberg (EWA) foi fundada em 1989 e fabrica produtos que incluem controladores lógicos programáveis (PLCs) da Simatics. Todos os anos, a fábrica fabrica cerca de 17 milhões de produtos Simatic, o que significa que um produto é despachado a cada segundo. Mais de 1.000 variantes de produtos são fabricadas lá. São utilizados para controlar instalações e máquinas e automatizar instalações de produção, poupando tempo e custos e melhorando a qualidade do produto. Os processos de produção na própria Amberg também são controlados por cerca de 2.800 componentes Simaatic. A produção funciona numa base largamente automatizada, com 75% da cadeia de valor tratada de forma independente por máquinas e robôs. Em qualquer período de 24 horas, os produtos estão preparados para envio a aproximadamente 60.000 clientes em todo o mundo. A EWA fabrica com um padrão de qualidade de 99,9990 por cento. Como resultado da qualidade do trabalho sustentável e da integração abrangente de dados, esta conquista estabelece uma referência para a produção industrial.

Siemens Electronics Works Amberg facility.