terça-feira, 13 de agosto de 2013

Conexão entre chão de fábrica e sistemas MES e ERP

Autor: Maria Alice Duarte, Exata Sistemas de Automação Ltda. 

O ambiente da automação industrial e o ambiente de produção estão cada vez mais complexos. Eles usam diferentes tipos de equipamentos juntamente com diversos aplicativos de software - cada um com uma finalidade diferente. Sendo que tudo tem que trabalhar em conjunto para atingir os objetivos de produção. Os dados gerados por esses sistemas são cada vez mais importantes para as empresas. 

É no chão de fábrica que nasce a informação. Os dados são produzidos por equipamentos como: Sistemas de Controle Distribuído (SDCD), Controladores Lógicos Programáveis (CLP), Controladores Programáveis para Automação (PAC), dispositivos de Controle Numérico Computadorizado (CNC), ou algum outro tipo de dispositivo, sensor ou sistema. Estes equipamentos estão normalmente controlados e monitorados por Interface Homem Máquina (HMI) e/ou por aplicativos de Supervisão, Controle e Aquisição de Dados (SCADA). Os dados estão no contexto de operação do processo.

Acima do chão de fábrica, encontram-se os aplicativos conhecidos como Manufacturing Execution Systems (MES). Esses aplicativos existem para ajudar na gestão das operaçõesde produção, incluindo Programação e Otimização, Processamento de Pedidos, Gerenciamento de batelada, Controle Avançado de Processo e Business Intelligence. Os dados são contextualizados para este tipo de aplicativo.

No nível mais alto de uma organização, encontram-se os aplicativos de gestão empresarial, chamados Enterprise Resource Planning (ERP). Estes aplicativos integram todos os dados e processos de uma organização, possibilitando a automação e armazenamento de todas as informações de negócios. Incluem: Gerenciamento da Cadeia de Suprimento (SCM - Supply Chain Management), Planejamento dos Recursos de Manufatura (MRP - Manufacturing Resource Planning), Finanças (FRM – Financial Resource Management), Gestão de Relacionamento com o Cliente (CRM - Customer Relationship Management) e Gerenciamento de Ativos (Asset Management). 

Cada nível desempenha um papel específico no funcionamento de toda a empresa, e embora separados, precisam compartilhar maioria das informações.

No chão de fábrica a maior parte dos equipamentos e aplicativos são capazes de trocar informações entre si, principalmente graças ao uso da tecnologia OPC. O OPC Clássico foi concebido especificamente para o nível de automação industrial / produção com o objetivo de interligar os aplicativos de software rodando em computadores baseados no Windows com os equipamentos de chão de fábrica. 

E os aplicativos de negócios, MES e ERP? O que está sendo feito para permitir a comunicação entre chão de fábrica, MES e ERP? Existe um padrão que a indústria e os fornecedores de software de negócios adotaram ou podem adotar? 

A integração entre os aplicativos de negócios e o ambiente de produção ainda é um processo ad-hoc, ou seja, é uma solução destinada a atender a uma necessidade específica ou resolver um problema, não sendo aplicável a outros casos. Os fornecedores dos aplicativos de MES e ERP, normalmente não estão familiarizados com padrões específicos da automação, como o OPC Clássico, ou estão menos inclinados a adotá-los. A fim de integrar o chão de fábrica aos aplicativos de negócios, a TI e/ou os Integradores de sistemas precisam desenvolver conectores para estes aplicativos trocarem as informações necessárias. Além disso, eles têm que consolidar e estruturar os dados ao longo do caminho, a fim de atender aos requisitos dos diferentes aplicativos de negócios. Esta pode ser uma tarefa demorada para desenvolver e testar. E esta forma de integração na maioria das vezes não pode ser reutilizada.

Felizmente, fornecedores de equipamentos e aplicativos para automação industrial têm trabalhado em conjunto para simplificar a integração entre os aplicativos de negócios e o chão de fábrica. Este processo de simplificação tem sido gradual ao longo dos últimos anos.

A primeira etapa foi a comunicação entre os equipamentos de chão de fábrica e os aplicativos de automação através do OPC Clássico. O OPC Clássico tem especificações para acesso a dados em tempo real (DA), acesso a dados históricos (HDA) e alarmes e eventos (A&E), que são amplamente aceitas na automação. Porém, cada especificação usa um conjunto de serviços para a troca de dados. Em uma segunda etapa, a especificação para acesso a dados em tempo real (DA) do OPC Clássico começou ser adotada na integração entre o chão de fábrica e os aplicativos de negócios.

A Unified Architecture (UA), a mais recente geração da tecnologia OPC, define um conjunto genérico de serviços que fornecem acesso a qualquer tipo de dado em conformidade com as diretrizes básicas definidas pela norma. 

O principal objetivo do OPC UA é manter todas as funcionalidades do OPC Clássico, mudando a tecnologia COM/DCOM da Microsoft para tecnologia de Web Services. Ao usar a tecnologia de Web Services, o OPC UA torna-se independente de plataforma e pode ser usando em situações onde o OPC Clássico não pode. O OPC UA pode ser perfeitamente integrado a aplicativos MES e ERP. Estejam estes sistemas operando em sistemas Unix / Linux usando Java, ou em controladores e dispositivos inteligentes com sistemas operacionais específicos com capacidade de processamento em tempo real. Além disso, o OPC UA tem segurança incorporada, uma exigência que se tornou cada vez mais importante em ambientes onde os dados de chão de fábrica devem ser acessados a partir da rede corporativa.

O OPC Clássico tem um modelo muito simples de dados baseado simplesmente na hierarquia de tags. Já o OPC UA fornece um modelo rico de informações usando técnicas de orientação a objetos. Além de fornecer o valor de uma variável e sua unidade de engenharia, o OPC UA permite identificar o tipo específico de sensor de temperatura utilizado para obter a medição. Esta informação é útil em situações típicas do OPC Clássico, porque os componentes de software e de configuração apresentados numa estação de trabalho podem ser usados para os outros dispositivos do mesmo tipo existentes no sistema. Além disso, esta informação pode também ser utilizada pelos aplicativos de MES e ERP, contribuindo para a integração de dados sem a necessidade de fornecer uma lista de tags com a especificação de cada um.

A medida que mais empresas implementarem a tecnologia OPC UA, os usuários finais irão começar a perceber os seus benefícios. Eles serão capazes de desfrutar da simplicidade de conectar sistemas diferentes (CLPs, SDCDs, SCADA, MES, ERP), permitindo que coexistam com segurança.