INDÚSTRIA 4.0E O SISTEMA DE VISÃO A Promessa da Fábrica Inteligente e a Internet Industrial das Coisas

2 Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

Um dos tópicos mais discutidos no mundo da manufatura hoje é a Indústria 4.0. Um grupo amplamente definido de inovações emergentes em automação industrial e troca de dados, a Indústria 4.0 demonstra um grande potencial para aumentar a produtividade, reduzir o desperdício, refinar a qualidade do produto, aumentar a flexibilidade de fabricação, diminuir os custos operacionais e fornecer outros benefícios ao chão de fábrica.

Pontos de vista diferem entre produtores e distribuidores sobre o que essa “Internet Industrial das Coisas” significará para eles. Dadas as operações altamente diversas dos fabricantes globais e as variações na região, indústria, tamanho e ambiente competitivo, todo o potencial da Indústria 4.0 continua a tomar forma ativa. Enquanto o espaço continua a evoluir, uma coisa é clara: a Indústria 4.0 influenciará a direção de fabricação nos próximos anos.

Este whitepaper discutirá o pensamento atual sobre a Indústria 4.0. Além disso, delineará várias das principais oportunidades para produtores e distribuidores, bem como o poderoso papel que as tecnologias de visão - um dos maiores produtores de dados em qualquer fábrica - podem desempenhar para suas empresas.

INDÚSTRIA 4.0 E O SISTEMA DE VISÃOA PROMESSA DA FÁBRICA INTELIGENTE E A INTERNET INDUSTRIAL DAS COISAS

3Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

O QUE É A INDÚSTRIA 4.0?O termo em si é elusivo e se origina da identificação de três "revoluções industriais” prévias, a mais recente das quais se relaciona com a adaptação de computadores, ferramentas programáveis e digitalização de ambientes de produção na década de 1970. Referências à “Indústria 4.0” são comuns, assim como referências à “Industrie 4.0” alemã, onde o conceito foi originalmente defendido. Nos Estados Unidos, às vezes é chamada de "Internet Industrial das Coisas" e considerada um subconjunto da "Internet das Coisas". Às vezes, isso é truncado como "Indústria das Coisas".

A quarta Revolução Industrial - ou Indústria 4.0 - está geralmente associada com avanços em Big Data, cloud computing e deep learning e, especificamente, com um aumento profundo no uso de sistemas ciber-físicos (CPS) - como sensores - que têm a capacidade de coletar dados para fabricantes e produtores identificarem e rastrearem peças e subconjuntos. Esse processo de coleta de dados permite que os dispositivos troquem informações de forma autônoma, bem como controlem e interajam uns com os outros de forma independente, criando operações muito mais orientadas à automação. Tal como acontece com as transições de "revoluções" anteriores, o surgimento da Indústria 4.0 ocorrerá de forma gradual e decisiva ao longo de um período de tempo.

A indústria 4.0 começou como uma iniciativa da "estratégia de alta tecnologia Plano de Ação 2020" do governo alemão para impulsionar a manufatura do país. O governo alemão continua a investir centenas de milhões de dólares para incentivar a pesquisa nas áreas acadêmicas, negócios e governamentais. Embora o maior e mais forte interesse nos desenvolvimentos da Indústria 4.0 tenha vindo de empresas alemãs e seus vizinhos, o interesse neste conceito emergente agora está aumentando entre companhias ao redor do mundo.

MANUFATURAMECÂNICA

PRODUÇÃO EM MASSA ALIMENTADA PELAENERGIA ELÉTRICA

DIGITALIZAÇÃODA MANUFATURA

SISTEMAS CIBER-FÍSICOS

4 Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

INDÚSTRIA 4.0 PROMESSA E BENEFÍCIOSA análise de mercado da Cognex revela vários desenvolvimentos interessantes em automação e melhoria de processos associados à Indústria 4.0:

▪ O equipamento da linha de automação fornecerá níveis crescentes de recursos de autoaprendizagem, autocontrole e auto-otimização para concluir com rapidez e precisão tarefas complexas com o mínimo de intervenção. Este tipo de capacidade está disponível hoje em alguns dispositivos inovadores em conjunto com a orientação do operador, mas se tornará muito mais autônoma com o advento da Indústria 4.0.

▪ Os fabricantes terão maior flexibilidade, já que robôs, sistemas de visão, insumos de matérias-primas e outros aspectos da linha de produção podem se comunicar diretamente entre si. Os benefícios podem incluir a capacidade de produzir uma gama mais ampla de tipos de componentes em uma única linha, ou fabricar lotes menores de produtos específicos - até mesmo produtos personalizados - de maneira mais econômica.

▪ Os recursos da Indústria 4.0 transformarão dados brutos em informações acionáveis e insights que podem gerar melhorias de desempenho reais e mensuráveis. Eles farão isso por meio da análise do “Big Data” adquirido durante o processo de fabricação e possibilitado pela computação em nuvem e pelos métodos de aprendizagem profunda para descobrir tendências para melhoria de processos. Em muitos casos, hoje, os dados podem ser coletados, mas permanecem desconectados e isolados. No futuro, esses dados serão compartilhados e usados proativamente, muitas vezes liderados por tecnologias ricas em dados, como o sistema de visão.

▪ As redes de comunicação dos sistemas de manufatura procurarão informações do mercado e usarão essas informações para ajustar os parâmetros de produção. Por exemplo, os sistemas de uma empresa farmacêutica - alertados por casos de alergia acima do esperado relatados em uma determinada região - poderiam acionar linhas para aumentar a produção e fazer pedidos adicionais de matérias-primas.

NA NUVEMBIG DATA

OTIMIZAÇÃO PARALINHAS DE PRODUÇÃO

EQUIPAMENTO COMAUTOAPRENDIZAGEM

5Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

COMUNICAÇÃODE DADOS DE PRODUÇÃO

QUALQUER LUGARACESSO AOS DADOS EM

MELHORES PRÁTICAS EMFÁBRICAS DIFERENTES

▪ Da mesma forma, o acesso instantâneo a dados e informações de operações via nuvem e dispositivos móveis conectará os funcionários a informações críticas e sensíveis ao tempo, como notificações de inatividade, detalhes sobre anormalidades de produção fora das especificações, necessidades de manutenção e outros problemas críticos que exigem intervenção no local. Isso permitirá que o pessoal monitore tendências, analise dados e interceda de qualquer lugar. Os fabricantes também poderão exportar informações sobre o desempenho de suas linhas de produção mais bem-sucedidas em suas operações através da nuvem, equalizando todas as linhas nos níveis de “melhores práticas”.

A Indústria 4.0 está preparada para melhorar os processos na fábrica, oferecendo menores custos de produção, menor desperdício, maior flexibilidade e maior qualidade em todo o ciclo de produção e distribuição.

INTERCONECTIVIDADE UNIVERSAL— O PRINCIPAL OBSTÁCULO PARA A INDÚSTRIA 4.0 É provável que os fabricantes demandem mais investimentos de seus fornecedores nas inovações da Indústria 4.0. Essa pressão, já evidente em bolsões industriais, sugere grandes oportunidades de negócios para fornecedores de robôs, interfaces homem-máquina (IHM) e outras áreas de automação. Para os fornecedores, capitalizar essas oportunidades e colher os benefícios para eles e seus clientes fabricantes representará desafios.

Atualmente, o ambiente típico da fábrica inclui uma variedade de protocolos de comunicação - muitos inventados, originados ou defendidos por fabricantes individuais - que dificultam a entrega de dados vitais. Para que uma planta realize todos os benefícios da Indústria 4.0, ela deve estabelecer protocolos de comunicação instantâneos, automáticos e universais entre todos os seus dispositivos e locais. As plantas devem, portanto, estar dispostas a considerar novas modalidades que desafiam protocolos estabelecidos, muitas vezes bem-sucedidos, para obter os benefícios da Indústria 4.0.

6 Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

Para empregar acesso remoto à linha de produção a partir de redes privadas virtuais, as fábricas precisarão estabelecer procedimentos consistentes para login e autenticação de usuários, configuração de privilégios, registro de atividades e vinculação entre protocolos e diretórios e bancos de dados de TI apropriados. Os protocolos provavelmente precisarão ser configurados e disseminados de acordo com padrões universais que podem ser "falados" por todos os produtos, independentemente do fabricante ou função. Os protocolos universais atualmente sendo promovidos ou em desenvolvimento incluem:

O SISTEMA DE VISÃO NA FÁBRICA INTELIGENTEO Sistema de Visão é um elemento essencial do sistema de automação. Nenhum outro aspecto da linha de produção captura mais informações ou é mais valioso na avaliação de produtos e na detecção de defeitos, bem como na coleta de dados para direcionar a operação e otimizar a produtividade de robôs e outros equipamentos. Ao contrário de sensores simples, os sensores de visão geram grandes quantidades de dados de imagem, intensificando sua utilidade em um ambiente de Indústria 4.0.

À medida que os recursos de análise de dados progridem, os altos volumes de dados acessíveis por meio do equipamento de visão serão utilizado para identificar e sinalizar produtos defeituosos, deficiências e permitir uma intervenção rápida e eficaz na fábrica da Indústria 4.0.

▪ Arquitetura Unificada OPC (OPC UA) ou “Padrão de Interoperabilidade Industrial™”, estabelecido pela Fundação OPC independente (da qual a Cognex é membro) e defendido pelo Comitê Industrie 4.0 da Alemanha. Em 2016, em conjunto com a organização europeia de engenharia de automação VDMA, a OPC Foundation iniciou um subcomitê de Visão para criar uma “Especificação de Acompanhamento de Visão OPC UA.”

▪ A ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) (da qual a Cognex é membro) possui e está avançando as especificações para Ethernet/IP e DeviceNet em direção à interoperabilidade universal.

▪ Um dos participantes mais recentes, o sistema Intelligent Edge Link and Drive (FIELD), está sendo desenvolvido em uma colaboração da indústria privada entre a FANUC Corporation, (fornecedora global de robótica e automação de fábrica sediada no Japão); Cisco Systems; Rockwell Automation; e Preferred Networks, um fornecedor de soluções de Inteligência Artificial.

7Whitepaper: Indústria 4.0 e o Sistema de Visão

INOVAÇÕES COGNEXA implementação e expansão da Indústria 4.0 criará desafios e oportunidades para fornecedores de sistemas de visão. A Cognex espera que a aplicação de sistemas de visão acelere em toda a cadeia de suprimentos e nas operações de usuários de visão novos e existentes. A Cognex está investindo em produtos que fornecem muitos dos benefícios de produtividade associados à Indústria 4.0 descritos acima. As inovações atuais a serem lançadas no final de 2017 e além incluem:

Cognex Connect para compatibilidade com comunicações universaisAo contrário de quase todos os principais fornecedores de automação, a Cognex está focada exclusivamente na visão - inspeção, orientação, medição e identificação - sem o interesse de promover qualquer infraestrutura de comunicação específica. O Cognex Connect ™ suporta uma ampla gama de protocolos, incluindo EtherNet/IP, PROFINET, Modbus/TCP, SLMP, CC-Link, POWERLINK, OPC-DA, TCP/IP, SMTP e FTP. O modelo de negócios e o sucesso da Cognex se baseiam na capacidade de fornecer e manter conectividade a vários protocolos imediatamente e sem intervenção. A Cognex faz investimentos significativos a cada ano em suporte de programação para garantir que seja capaz de suportar a maioria das plataformas de comunicação usadas por seus clientes.

Sistema Real Time Monitoring (RTM) para feedback de desempenhoEste sistema inovador oferece aos fabricantes alguns dos benefícios do Big Data da Indústria 4.0. O monitoramento em tempo real da Cognex ajuda os clientes a monitorar o desempenho, diagnosticar e resolver problemas de códigos de barras em tempo real, a fim de obter maior rendimento. Também recolhe e classifica a qualidade das imagens de códigos de barras e fornece métricas de controle de processo ao longo do tempo em uma instalação inteira. O RTM trabalha em conjunto com uma rede de leitores por imagem Cognex DataMan que usam algoritmos poderosos para ler praticamente qualquer código de barras - mesmo aqueles que estão danificados, inclinados, enrugados ou ocluídos pelo reflexo. Os painéis de visão geral de qualidade de código e desempenho do RTM permitem que o usuário rastreie e analise dados como taxas de leitura, qualidade de imagem de códigos de barras 1-D e 2-D e mapas de calor posicionais para obter taxas de leitura e produtividade máximas.

Leitores de código de barras Cognex DataMan para rastreamento e roteamento de produtosOs leitores de código de barras por imagem DataMan® usam algoritmos de decodificação de última geração para ler até mesmo os códigos de barras 1-D, 2-D e com marcação direta na peça (DPM) mais difíceis em velocidades líderes do setor. O DataMan automatiza e simplifica a identificação e a captura de dados em uma ampla variedade de processos industriais e comerciais complexos em todas as etapas, desde a execução até a entrega.

Arquitetura do sistema de visão In-Sight com capacidades de “autoaprendizagem”Os sistemas de visão In-Sight® da Cognex possuem algoritmos incorporados, eliminando a necessidade de um PC separado, e podem fazer todo o processamento internamente para facilitar a integração e maior estabilidade. A arquitetura do In-Sight permite que os usuários direcionem o sistema para "aprender" variações em caracteres impressos e configurar parâmetros automaticamente para acomodá-los.

www.cognex.com

Corporate Headquarters One Vision Drive Natick, MA 01760 USA

Companies around the world rely on Cognex vision and barcode reading solutions to optimize quality, drive down costs and control traceability.

Regional Sales OfficesAmericasNorth America +1 844-999-2469Brazil +55 (11) 2626 7301Mexico +01 800 733 4116

EuropeAustria +49 721 958 8052Belgium +32 289 370 75France +33 1 7654 9318 Germany +49 721 958 8052

Hungary +36 30 605 5480 Ireland +44 121 29 65 163Italy +39 02 3057 8196Netherlands +31 207 941 398Poland +48 717 121 086Spain +34 93 299 28 14Sweden +46 21 14 55 88Switzerland +41 445 788 877Turkey +90 216 900 1696United Kingdom +44 121 29 65 163

AsiaChina +86 21 6208 1133India +9120 4014 7840Japan +81 3 5977 5400Korea +82 2 539 9980 Singapore +65 632 55 700Taiwan +886 3 578 0060

© Copyright 2018, Cognex Corporation. Todas as informações contidas neste documento estão sujeitas a alterações sem aviso prévio. Todos os direitos reservados. Cognex, DataMan, In-Sight, EasyBuilder e PatMax são marcas registradas da Cognex Corporation. Cognex Connect é uma marca comercial da Cognex Corporation. Todas as demais marcas comerciais são de propriedade de seus respectivos proprietários. Lit. No. WPIN4.0-05-2018-PT

Interface baseada na Web para visualização móvel independente de plataformaAs soluções da Cognex permitem que os usuários exibam informações de visão sobre o status da máquina e o desempenho histórico por meio de um navegador da Web em tablets, telefones, PCs ou outros dispositivos a qualquer momento. Intervalos preferidos podem ser programados e alertas transmitidos em qualquer lugar do mundo. Esses dispositivos "inteligentes" conectados refletem a promessa da Internet das Coisas, coletando e trocando dados rapidamente através de redes.

Interface EasyBuilder para criação de aplicações rápida e intuitivamenteOs engenheiros da Indústria 4.0 serão chamados para configurar os sensores de visão para atingir os objetivos de nível de sistema. O In-Sight EasyBuilder® fornece orientação e sugestões passo a passo para o não especialista para configurar de forma rápida e fácil os sistemas de visão da Cognex para inspeção e medição de visão precisas usando um ambiente intuitivo de apontar e clicar. Uma interface orientada por planilha eletrônica também está disponível, dando aos usuários avançados as ferramentas adequadas para seu nível de experiência..

Tecnologia de correspondência de padrões geométricos para precisão e repetibilidade patenteada PatMax O Cognex PatMax® é o padrão ouro da indústria para localização de peças e recursos. O PatMax aprende a geometria de um objeto usando um conjunto de curvas de limite que não estão vinculadas a uma grade de pixels e, em seguida, procura formas semelhantes na imagem sem depender de níveis de cinza específicos. O resultado é uma melhoria revolucionária na capacidade de localizar objetos com precisão, apesar das alterações no ângulo, tamanho e sombreamento.

RESUMOCom essas soluções já disponíveis e muitas outras em desenvolvimento, a Cognex está preparada para atender às necessidades da Indústria 4.0 de seus clientes. Mais de um bilhão de produtos são inspecionados, avaliados e rastreados todos os dias usando os sistemas da Cognex. Com uma ampla gama de soluções de visão que já oferecem qualidade excepcional, flexibilidade e lucratividade para os fabricantes globais, a Cognex está inerentemente preparada para levar a automação de fábrica ao mundo da Indústria 4.0.