Sistema MES para Linhas de Produção de MCB de Alta Velocidade | Benlong

Quando uma linha de produção de disjuntores miniatura opera a uma velocidade de 1.500 polos por hora ou mais, a verdadeira questão de interesse deixa de ser o ritmo em que as máquinas operam e passa a ser a rapidez com que a instalação de produção percebe, registra e reage ao que as máquinas estão fazendo. Com um registro de cerca de um polo produzido a cada 2,4 segundos, esta linha de produção gera uma multiplicidade de eventos de qualidade, dados de calibração e resultados de testes. Registros em papel e PLCs separados não conseguem lidar com essa demanda. Assim, chegamos ao ponto em que a função de um sistema de execução de manufatura deixa de ser uma ferramenta opcional usada em uma instalação de disjuntores para se tornar uma ferramenta indispensável que se torna a base para o processo de produção de disjuntores.

Neste artigo, descrevemos o processo de como um sistema MES funciona em uma linha de produção de disjuntores miniatura de alta capacidade e por que a eficiência de produção acima de 1.500 polos por hora torna seu uso necessário. Além disso, explicamos como a mesma abordagem pode ser aplicada a outros projetos de baixa tensão, como linhas de produção de medidores de energia.

O que um Sistema MES Realmente Faz no Piso de Fábrica

MES é o sistema de software que existe entre o nível de planejamento de negócios (seu ERP) e o nível de controle físico (o PLC, testadores, estações de marcação e motores). Enquanto o sistema ERP sabe o que precisa ser produzido e quando, o PLC sabe como mover um cilindro ou fornecer uma corrente de teste. No entanto, nenhum desses sistemas isoladamente oferece ao gerente da fábrica uma visão em tempo real do que está acontecendo na linha de montagem. Fechar essa lacuna é o trabalho do sistema de execução de manufatura MES.

Simplificando, um sistema MES operando uma linha de MCB supervisiona inúmeras tarefas simultaneamente:

Rastreamento da produção e exibição do status WIP que permite rastrear qualquer produto desde o componente bruto até o disjuntor acabado.
Coleta automática de dados de testadores, mesas de calibração e máquinas de visão, eliminando assim a entrada manual.
Controle de qualidade e SPC, garantindo a consistência do processo que é uma tendência contínua a ser observada em vez de um resultado de análise feita após o teste.
Rastreabilidade e genealogia, conectando materiais, parâmetros e resultados de testes a números de série e IDs de lote.
Controle de desempenho, que significa controle de qualidade segundo os princípios OEE.
Programação e despacho, ajustando diferentes tipos de polos e classificações de corrente na mesma linha de produção.
Controle de documentos e receitas.

Como todas essas funções são realizadas em tempo real, o sistema MES certamente representa a única fonte confiável sobre o que a empresa produz e como os testes são feitos. Em uma linha mais lenta e manual, é uma boa prática; em uma linha produzindo 1.500 polos por hora, é a única maneira de manter a empresa no negócio.

Onde o MES se posiciona: ERP, MES e SCADA

A compreensão do funcionamento dos três sistemas em fábricas modernas é importante, pois os sistemas parecem ser frequentemente confundidos. A camada ERP cuida do processamento de pedidos, planejamento de materiais e garante que as finanças estejam em ordem; portanto, responde à pergunta do que deve ser produzido e quando. A camada de controle pode ser PLC ou SCADA, que é responsável pela questão: “Como realizar um movimento ou um teste?" A camada MES, entretanto, está no meio e responde a perguntas sobre o que está acontecendo na linha no momento e o que ocorreu no passado no contexto de cada unidade atualmente produzida. Essa posição intermediária do MES é o que o torna um sistema tão adequado para a linha rápida de MCB, pois o ERP está distante do chão de fábrica e, portanto, incapaz de rastrear um disjuntor específico produzido, enquanto o PLC está muito focado no ciclo seguinte da máquina e carece de dados históricos.
Visto sob essa perspectiva, os equipamentos e softwares da linha não são mais vistos como compras separadas, mas sim como unidades que trabalham juntas. Estações de teste, calibração e marcação servem como sensores e atuadores da planta, enquanto o MES atua como o sistema nervoso que transmite suas mensagens.

Por que uma linha de MCB de 1.500 polos/hora precisa de um sistema MES

A matemática da produção torna o rastreamento manual impossível

Operar a uma velocidade de cerca de 1.500 polos por hora significa que um polo é finalizado aproximadamente a cada 2,4 minutos. O número de polos produzidos em um turno seria cerca de 12.000 polos, e os números para dois turnos chegam a mais de 24.000. Nessas circunstâncias, quando defeitos permanecem despercebidos por dez minutos, cerca de 250 polos já foram produzidos e estão a caminho. Registrar essa quantidade de dados pode ser impossível; portanto, a pergunta “quantos polos perdemos” não pode ser respondida.

Rastreabilidade e genealogia em nível de unidade

Cada mini disjuntor (MCB) tem uma história única: a série de tiras bimetálicas, o tipo de bobinas do arco usadas, o tipo de pontos de prata utilizados, a quantidade de calibrações feitas nas máquinas usadas para definir os valores de disparo e o tempo final de disparo alcançado. Um MES permite vincular todos esses fatores a um número de série ou código de lote, algo que finalmente fornece a genealogia de cada MCB. Se houver uma reclamação feita em campo por um distribuidor operando na Índia, Oriente Médio ou Brasil, basta olhar um número de série para conhecer o histórico completo do produto desde sua fabricação até o teste para poder agir adequadamente.

Transformando a linha de teste automática em uma fonte de dados ao vivo

É aqui que o Linha de teste automático MCB se torna central para o quadro digital.

Ao contrário das linhas de teste típicas, uma linha de teste pronta para MES envia todas as informações medidas para a camada de software via OPC UA ou Modbus TCP: disparo instantâneo nas curvas B, C e D, calibração térmica em 1,13× e 1,45× In, resistência de contato e inspeção visual da carcaça, etiqueta e parafusos. Ao contrário do teste típico, que avalia apenas 5-10% das amostras de produção, a linha de teste mantém registro de cada unidade no ciclo de produção, fornecendo ao MES um registro completo de dados.

Isso permite que os engenheiros realizem um verdadeiro controle estatístico do processo. Com informações do sistema de aquisição de dados, o desvio de calibração aparece como uma mudança gradual no valor médio muito antes de as especificações serem atendidas. A linha pode ser corrigida durante a produção e antes que o lote defeituoso seja enviado.

Visibilidade em tempo real do OEE e do tempo de inatividade

Normalmente, uma linha de produção de alta velocidade não sofre perda de rendimento por uma grande falha. Em vez disso, a linha perde rendimento por meio de múltiplos pequenos incidentes. Por exemplo, na taxa de 1.500 peças por hora, um atraso de cinco minutos se traduz na perda de 125 peças. O AMES ajuda neste ponto calculando continuamente o OEE. Métricas virtuais dividirão as perdas em disponibilidade, desempenho e qualidade, permitindo que o gerente da planta veja a que se deve o tempo perdido. Ao mesmo tempo, um histórico de paradas de dois minutos em uma estação específica pode ser visto em conjunto com a análise do OEE.

Contenção de qualidade e controle em circuito fechado

Quando uma condição de teste está fora dos limites e um lote de componentes é identificado como suspeito, o MES pode tomar as seguintes ações automaticamente: emitir um alerta, colocar em quarentena as unidades afetadas e impedir que um lote ruim chegue à etapa de embalagem. Em operações manuais, depende das pessoas notarem e reterem informações. Em contraste, nos procedimentos controlados pelo MES, a regra é seguida na primeira indicação.

Documentação pronta para auditoria para mercados de exportação

Produtores de DPs com foco em exportação dependem de certificações que incluem a IEC 60898 para DPs, o que significa que os fabricantes precisam ter prova de seus embarques e produtos. É uma norma que exige que os fabricantes de DPs produzam documentação. Com um MES, é possível automatizar relatórios por meio de sistemas computadorizados em vez de procurar em arquivos em papel. Auditorias tornam-se uma consulta a banco de dados. Como resultado, o usuário poderá documentar a produção e obter sucesso nas auditorias.

Eficiência laboral e linha sem papel

Há também um benefício mais direto. A velocidade da entrada manual de dados é extremamente lenta. Além disso, é propensa a erros e reduz a moral. Os operadores levam tempo para reintroduzir números que um testador já mediu. Assim que o MES começa a capturar esse tipo de dado automaticamente, as mesmas pessoas podem realizar mais trabalho na linha de produção e focar em questões reais em vez de transcrever relatórios de teste. Além disso, isso resulta em menos erros. Isso significa que os dados serão mais claros e, como os dados são mais claros, são mais úteis para os processos de qualidade na planta. Para uma linha de produção que produz milhares de polos por dia, a automação do registro manual tem um efeito significativo, pois permite eliminar uma fonte de erro humano e liberar os funcionários para trabalhos mais importantes.

MES em Linhas de Produção de Medidores de Energia

A importância de um sistema de execução de manufatura vai além dos disjuntores. De fato, a produção de medidores de energia oferece um exemplo ainda melhor porque a fabricação de medidores está sujeita a regulamentação metrológica legal. Cada medidor deve ser calibrado com base em um padrão de referência e deve cumprir certos requisitos de precisão para múltiplos níveis de carga. O resultado é uma documentação substancial de todas as constantes de calibração e gráficos de erro.

Em uma linha de produção automática de medidores monofásicos, um sistema MES captura esses valores de calibração, leituras de erro em cada ponto de carga testado, e revisão de firmware ou hardware, e os vincula ao número de série do medidor. As vantagens são semelhantes às do MCB, sendo a única diferença do ponto de vista legal: oferece rastreabilidade de verificação que atende aos requisitos das autoridades metrológicas, controle de lote durante atualizações de firmware e análise rápida de retornos de campo. Quando um medidor é questionado mesmo após muitos anos desde sua entrega, todas as informações relevantes relativas à sua produção e teste podem ser recuperadas simplesmente referenciando um número de série. Para um fabricante de medidores de utilidade, a capacidade de auditoria é algo natural e não um luxo.

A produção de medidores também tende a ser mais disciplinada em comparação com a fabricação de componentes commodities, simplesmente pelo fato de que uma revisão de firmware ou uma atualização do chip de medição pode influenciar o desempenho de precisão. A camada de execução garante que cada lote de medidores seja controlado com precisão para que, no caso de uma determinada versão de firmware ser identificada como tendo certos defeitos, os números de série dos medidores defeituosos possam ser obtidos com facilidade em vez de serem procurados. Isso significa que um fornecedor pode fornecer a uma autoridade metrológica ou a um grande operador de utilidade todas as informações completas em vez de desculpas.

Além dos MCBs e Medidores: Outros Projetos de Baixa Tensão

O mesmo princípio da lógica digital aplica-se em toda a linha de baixa tensão em diferentes tipos de disjuntores. Por exemplo, MCCB, RCCB, contatores AC, dispositivo de proteção contra surtos (SPD) e ACB acumulam dados de medição paramétrica, e o monitoramento da unidade é implementado para todos os produtos. Os controles automatizados de processo como parte da produção também indicam a entrega de produtos de qualidade impecável. Um argumento semelhante pode ser feito sempre que uma linha de produção ganha velocidade significativa, ou a segurança das unidades fabricadas depende dos resultados das medições.

O que Procurar no Software do Sistema MES

Nem toda implantação precisa da maior plataforma do mercado. O que importa é a adequação à linha e um caminho limpo para os dados. Ao avaliar software de sistema de execução de manufatura MES para uma planta de baixa tensão, alguns pontos práticos têm mais peso:

• Vantagens da conectividade: OPC UA e Modbus TCP significam que o equipamento pode obter dados em tempo real, e SQL ou CSV significam que ele pode enviar relatórios.
  Uma unidade pode ser facilmente identificada, seja por código de barras, marcação a laser ou até tecnologia RFID. Isso garante que a manutenção de registros seja facilitada.
  Um lançamento modular permite que os clientes comecem com coleta de dados e rastreabilidade, depois adicionem agendamento e painéis OEE.
  A integração com sistemas ERP existentes ajuda com ordens de produção e acompanha a conclusão do produto.
  O ponto importante é que o chão de fábrica terá painéis que realmente usará, não apenas relatórios para a gestão.

  A decisão importante é garantir que os sistemas de execução de manufatura estejam prontos antes da instalação. Novas linhas de produção que possuem sistemas de aquisição de dados compatíveis com MES, protocolos apropriados e marcação adequada estariam prontas em questão de dias. No entanto, linhas de produção já construídas com processos rigorosos de teste exigiriam muito mais trabalho para serem adaptadas.

Uma Abordagem Faseada para Implementação do Sistema MES

A perspectiva de conectar uma planta inteira pode fazer com que a implementação do sistema MES pareça um projeto de tudo ou nada, mas não precisa ser. A melhor forma de alcançar a implantação mais bem-sucedida é começar pequeno e expandir a implementação ao longo do tempo. Por exemplo, as principais etapas na implementação de um processo de manufatura de baixa tensão incluem:

Coleta automática de dados e rastreabilidade na linha de teste; é aqui que o maior retorno é

esperado, e onde os dados já estão sendo fornecidos.
Uma vez que os dados estejam disponíveis, a implementação do controle estatístico de processo e painéis OEE.
precisa ocorrer.
Após as etapas anteriores serem concluídas, é importante implementar agendamento, gerenciamento de receitas.
e muito mais, para melhorar o processo geral de produção.
Finalmente, a implementação do ERP é necessária para garantir que os dados retornem ao.
sistema.
Os benefícios dessa sequência devem ser óbvios; as coisas mais caras e complexas devem ser.

implementadas primeiro e somente então as outras etapas devem ser tomadas. A única dificuldade será de
implementado primeiro e só então os outros passos devem ser tomados. A única dificuldade será para
obter todo o equipamento que será necessário para este processo no início, pois, caso contrário, seria
necessário adaptar o equipamento posteriormente.

Conclusão

Uma vez que os níveis de produção ultrapassam 1.500 polos em uma hora, não se trata apenas de velocidade; trata-se de velocidade incontestável e monitorada. Um sistema MES é o que transforma o throughput não processado em dados confiáveis, auditáveis e avaliáveis. Ele registra cada item, transforma uma linha de teste automática em um sensor de qualidade em tempo real, revela perdas que diminuem a eficiência da produção rápida; e fornece dados de certificação exigidos pelos mercados de exportação. A mesma plataforma permite alcançar medidores de energia, disjuntores MCCB, contatores e outros. Se uma empresa pretende ganhar competência em automação de baixa tensão, precisa do sistema MES como uma chave, não como uma solução adicional.

Huang Xiaolei | Benlong Automação