Proposta de um sistema de monitoramento de produção de baixo custo para a integração de indústrias de pequeno porte aos âmbitos da Indústria 4.0

Abstract

A integração de sistemas na indústria está cada vez mais presente, ainda mais quando se fala em indústria 4.0 e IIoT com aprendizado de máquinas, grandes bancos de dados e processamento de dados em nuvem. Essa realidade parece um pouco distante quando se fala em indústrias brasileiras, mesmo com um setor em baixa ascensão tecnológica, as indústrias brasileiras podem ser uma boa opção para a adesão de sistemas inteligentes de produção. Todavia, ainda existem barreiras que impedem a implementação de tecnologias neste setor, como a falta de mão de obra qualificada e os altos custos dos equipamentos. Com essa abordagem o presente trabalho visa identificar tecnologias passíveis de implementação em sistemas industriais IIoT focando em custos baixos para implementação em indústrias de pequeno porte. Seguindo a metodologia proposta por Pahl e Beitz (2007) o presente estudo identifica e propõe um sistema de monitoramento de produção aplicado ao caso da Forneria Oliva, uma fábrica de pizzas pré-assadas e congeladas de pequeno porte. O sistema proposto conta com a implementação de um ambiente integrado utilizando plataformas embarcadas, uma rede de comunicação MQTT e uma plataforma online para a disponibilização dos dados de forma remota. Foram projetados e fabricados módulos independentes para cada função do sistema, unindo os projetos mecânico, de software e de comunicação. Para validação do sistema proposto, foram realizados testes com os módulos instalados na linha de montagem da indústria. Durante os períodos de ensaios o sistema se mostrou robusto e de simples operação.

System integration is ever more present in the industry, especially when concerning Industry 4.0 and IIoT with machine learning, big databases, and cloud processing. This reality seems a bit distant when talking about Brazilian industries. However, even in a low ascension technological sector, those industries can benefit from adhering to intelligent production systems. Nevertheless, there are still significant barriers that prevent the implementation of the aforementioned technologies in this sector, such as the lack of a qualified labor force and high equipment costs. With this in mind, this paper aims to identify technologies that can be implemented in IIoT industrial systems, focusing on low implementation costs solutions for small companies. Following the methodology proposed by Pahl and Beitz (2007), this study identifies and proposes a production monitoring system applied to the case of Forneria Oliva, a small pre-baked and frozen pizza factory. The proposed system includes the implementation of an integrated environment using embedded platforms, an MQTT communication network, and an online platform for remote data access. Independent modules were designed and manufactured for each system function, joining mechanical, software, and communication projects. To validate the proposed system, tests were carried out with the modules installed on the industry's assembly line. During the test periods, the system proved to be robust and simple to operate.