Edição 110 - Controle & Instrumentação

Depois de ter iniciado o processo nacional de contabilização da produção para a Receita Federal – foi a primeira a implantar o SMV (sistema de medição de vazão on line) —, a Ambev começa um novo movimento: a adequação de suas plantas à Norma S-88 (para bateladas). E a simples decisão de seguir a norma já seria um grande feito, que torna-se maior na medida em que terá as primeira unidades de um grupo mundial (Inbev, formado pela fusão da Interbrew com a Ambev) a se enquadrar à S-88: todos os olhos se voltam, então, para as quatro unidades escolhidas para a empreitada – a de Cuiabá, a de Goiânia, a de São Luis do Maranhão e a de Camaçari, na Bahia, sendo que as três utilizando tecnologia Siemens e e uma com tecnologia, a Rockwell. No Brasil, a corrida pela adequação à norma já acontece porque a Kaiser também possui uma unidade trabalhando em S-88. A área de alimentos e bebidas, fortemente baseada na produção em batelada, deu início, no Brasil, a um movimento em direção à norma S-88 nos últimos três anos, nas empresas com perfil mais inovador. Mas existe uma grande necessidade de se criar uma massa crítica de profissionais com uma formação mais sólida nessa norma para obter os benefícios esperados e melhor quantificar os ganhos.

O coordenador do projeto de modernização com adequação à S-88 na Ambev, o engenheiro especialista na área de automação industrial, Flamarion Ferreira Pieroni, que está envolvido ainda com vários outros projetos internos, teve que, junto com os fornecedores, tentar equalizar as enormes diferenças existentes entre as unidades escolhidas e a unidade-protótipo, a de Jaguariúna. As diferenças são naturais já que a Ambev fabrica uma multiplicidade de produtos numa diversidade de protocolos – como 4 a20mA, Profibus-DP, AS-Interface, ControlNet e DeviceNet. No Brasil, as unidades cervejeiras do grupo são oriundas da Brahma, da Antarctica e da Skol onde se encontravam unidades automatizadas, semi-automatizadas e quase completamente manuais! “Iniciamos, em 2004, projetos pioneiros em algumas plantas para a implantação de sistemas de controle de batelada para criar cases reais de implementação da norma S-88 dentro do grupo, além de desenvolver a cultura necessária nas equipes das plantas envolvidas, identificar os ganhos reais e as dificuldades práticas de implementação – sempre contando com o apoio intensivo dos principais fornecedores de sistemas, para posterior replicação nas outras plantas do grupo, no Brasil e no exterior”, afirma Flamarion.

Tomada a decisão de adequar as unidades, o Ceng — centro de engenharia corporativo da Ambev, que engloba a manutenção, as utilidades, os cuidados ambientais e a qualidade das cervejas, refrigerantes e não alcoólicos da companhia — tinha como meta criar, desde já, uma cervejaria padrão Ambev, tarefa que não foi abandonada mas precisa levar em consideração os resultados práticos das mudanças implantadas.

Segundo Flamarion, até dois anos atrás, antes mesmo do início do projeto S-88, a Ambev tinha por padrão definir dois fornecedores mestres para sistemas de automação onde cada um deles possuía um padrão próprio que indicava a parte de endereçamento, cor de tela, cor de válvula, e animação em geral da parte de automação. “Como muda muito essa configuração com qualquer aquisição ou modificação como um controlador, um novo supervisório, etc, também tínhamos que constantemente fazer alterações. Nesse contexto, vislumbramos ganhos com a padronização por uma norma internacional de batelada, que pode ser aplicada a todo nosso processo, com exceção do engarrafamento”.

A opção era, então, por um sistema em S-88 para padronizar a modelagem de uma cervejaria. Ter um padrão, do ponto de vista de Flamarion, libera a companhia para escolher qualquer fornecedor de software ou hardware, bastando atender os requisitos da norma, padrão dentro da Ambev. Já foram modelados a ensilagem e a brassagem, e estão em processo a adega e a filtração. “Hoje, qualquer projeto – seja uma planta nova ou uma modernização de uma planta – possui especificação técnica em S-88 desenvolvida”. Enfim, o projeto partiu do desejo de aumentar a repetibilidade dos processos produtivos, implementar processos de manutenção preditiva baseada em condição com gerenciamento de ativos, utilização maciça de redes de campo para a conexão dos dispositivos com os sistemas de controle, garantir a rastreabilidade total dos produtos fabricados, gerenciamento automatizado dos indicadores chave de performance (KPIs) das plantas e implementar a transparência do chão de fábrica para os gestores.

Engarrafamento em uma unidade da Ambev

E esse projeto S-88 de atualização tecnológica pode se estender para as outras fábricas do grupo — 32 no Brasil, uma na Guatemala, uma na República Dominicana, uma na Venezuela, uma no Peru, uma planta de malte na Argentina e duas plantas de malte no Uruguai — mas isso depende do planejamento previsto para os próximos anos. Existe, sim, um levantamento elaborado que determina se uma fábrica necessita ou não de automação mas se ela vai ou não receber o investimento, depende de muitas variáveis e estudos para definir qual unidade está mais atrasada tecnologicamente. Um dos critérios é a obsolescência porque, às vezes, uma planta possui um equipamento do qual não se faz mais sobressalentes, dificultando até a manutenção. E se uma tendência no setor de cervejaria, mesmo de food & beverage, é a implantação de sistemas que sigam a norma S-88, outra grande tendência, em toda a indústria de bebidas mundial, é a implantação de sistemas de execução de manufatura, MES, LIMS, PIMS... com vistas a uma integração mais vertical, com os ERPs corporativos. “Mas os investimentos, agora, estão todos em estudo”, frisa Flamarion.

O processo da produção de cervejas possui fases bem definidas, com diferentes tempos de duração. A ensilagem – onde o malte é armazenado e também beneficiado (limpo e moído); brassagem – onde se inicia o processo de fabricação de cerveja; a adega de fermentação e maturação; e a filtração. Depois disso, a cerveja está pronta para ser engarrafada. É no engarrafamento que encontramos os medidores magnéticos dos Sistemas de Medição de Vazão on line que informam os volumes produzidos à Receita Federal. A fase de engarrafamento não é considerada uma parte da batelada.

Outra fase que gera controvérsia e expectativa quanto ao desenvolvimento da solução é a filtragem por causa dos tempos curtíssimos que dificultam seu encaixe nas definições da norma S-88. Mas, como na modelagem da Ambev a batelada engloba Ensilagem, Brassagem, Adega e Filtração, o software utilizado pela Siemens recebeu carga extra de engenharia. “Uma batelada segundo a S-88 implica em tempos de troca de informação, o que na filtração precisa acontecer muito rápido. Mas o SimaticBatch deve satisfazer ambos, cliente e norma”, comenta Carlos Fernando Albuquerque, engenheiro da equipe da Siemens, fornecedora da solução para três unidades em modernização.

SMV na Ambev, primeira a implantar a medição de vazão fiscal

Desenvolvidas as receitas (segundo a S-88, receita é fórmula+procedimento), desaparecem as caixas-pretas do processo, o que permite maior transparência do que está acontecendo no chão-de-fábrica. E quando se produz em larga escala, quanto mais tranqüilo o trabalho, maior o número de bateladas seguras. E a norma define o sistema que praticamente reverte a coleta de dados em dois conceitos-chave: o histórico e o report — que fornece tempo ótimo da fase, tempo realizado e desvio ou seja, todos os tempos de cada fase, qual operador fez o quê e quando, cada intervenção, cada evento... A informação deixa o engenheiro de processo mais seguro para buscar melhorias de sistema e mesmo melhoras pontuais, como treinar melhor um operador numa tarefa específica. Mas é bom deixar claro que um software de batelada não é um simples software de coleta de dados engenheirado. Ainda não existe a obrigatoriedade de um relatório final para bateladas de cerveja no Brasil mas ele pode ser útil no caso de exportação... e quanto mais regulado o setor, maior a importância de um relatório de batelada detalhado. Não apenas para os exportadores a implantação da S-88 cria um diferencial competitivo mas também para produtores de commodities que querem otimizar o processo e reduzir o custo de produção. Mesmo quando um processo é semi-automatizado, existe muita margem para variação de desempenho por conta do operador. O software de batelada homogeneíza a repetibilidade do processo, otimizando os procedimentos operacionais com registros precisos. O sistema valoriza, então, as qualidades do mestre cervejeiro garantindo que o produto final será aquele imaginado, sempre.

A S-88 utilizada pelo software do Siemens deixa o trabalho de customização relativamente mais fácil, porque a norma é muito detalhada, diferente de um software Scada, por exemplo, que precisa ser programado para permitir acessos, registrar eventos, etc. — isso já faz parte do software de batelada onde a engenharia é traduzir o modelo físico e procedural na linguagem do sistema. “É complexo mas não complicado com uma ferramenta S-88 porque a norma cobre o detalhe. A diferença é quem executa a engenharia porque precisa ter a metodologia da norma senão, mesmo com uma ferramenta S-88, faz um projeto não complied”, comenta o engenheiro da Siemens, que lembra que, se o que se quer é só um Batch Report, é possível gerar com um bom historiador e muita engenharia, mas aí, não existem ganhos de processo.

E claro, um servidor de batelada não é apenas um computador a mais, ele tem uma função mais ativa dependendo da velocidade e da flexibilidade que se queira dar ao sistema e ao engenheiro de processo. Mas o SimaticBatch sempre trabalha em duas frentes, uma executando o controle em tempo real e a outra armazenando dados — mas esse historiador não é semelhante ao a um PI – orientado a tempo -, porque ele faz um relatório por equipamento, unidade, fase e operação. O melhor, para o responsável pela produção seria, com certeza, um outro tipo de relatório, que incluísse os relatório de MES/LIMS/PIM ao Batch Report porque, então, se poderia consolidar os dados de laboratório aos da batelada – tipo mais adequado quando existe um órgão regulador da qualidade do produto que se coloca no mercado. “Para ligar um nível Batch à camada intermediária entre o ERP, onde se situa o PIM, LIMS e MES, pode-se seguir três estratégias: a de trabalhar com um nível em S-88 e outro em S-95; a de ter um DCS ou um Batch “turbinado” e a de ligar o Batch aos outros níveis via códigos C++ específicos. Claro que as soluções têm preços e tempos de vida diferentes mas o principal, é que a primeira estratégia é a mais segura, concede flexibilidade para expansões na horizontal ou na vertical. E a Ambev, como todos os clientes Siemens, tem escolhido a primeira”, comenta o engenheiro da Siemens.

Segundo Flamarion, há um bom nível de utilização de sistemas supervisórios nas plantas da AmBev, que também possuem uma camada e sistemas de aquisição de dados no nível da camada MES em todas as plantas, apontando para boas oportunidades de melhoria na integração entre as funcionalidades de PIMS e MES com a interligação desta camada com os sistemas de controle e ERP, para maior visibilidade das plantas e melhor integração no supply chain corporativo. O que, resumidamente, a S-88 pode fazer é confinar a complexidade dos diversos eventos da batelada, detalhando-os e ordenando-os. A estruturação é melhor e permite que, além de quem idealizou, os outros entendam o que está acontecendo. E, além dos ganhos de processos e redução de custos de produção, a adequação à norma traz a tão sonhada flexibilidade que pode reduzir o time to market de qualquer produto. Um bom exemplo seria a cerveja azul: alguém viu, virou moda, todo mundo quer. Então, é preciso desenvolver a receita rapidamente. Até aí, é com o mestre cervejeiro – e ele dá conta, esteja certo.

No SimaticBatch, fazer um produto novo que não exija um novo equipamento mecânico, fica 100% na mão do engenheiro de processo. Por que? Porque existe um editor de receitas que trabalha com sub-receitas de unidades e operações que isola o engenheiro de processo de qualquer detalhe de hardware — responsabilidade do pessoal de automação e já previamente detalhada para tirar o máximo de rendimento de cada device, mapeando toda e qualquer funcionalidade de qualquer hard (válvulas, controladores, bombas, tubos, silos, etc). Então, é só recombinar os tijolos básicos: se dá pra fazer em laboratório, traduzir para a escala industrial é sensivelmente mais rápido com o software de batelada segundo a S-88. De outra forma, é preciso chamar alguém para refazer o programar do PLC, alguém que pode estar fazendo melhorias em outros pontos: o tempo do engenheiro de automação é precioso e ele é, no Brasil, um profissional raro; o mais comum é encontrar um técnico de automação que acaba responsável por uma infinidade de outras coisas. Então, a S-88 coloca a responsabilidade do processo na mão do engenheiro de processo, verdadeiro beneficiário da aplicação da norma.

Nesse contexto, a Ambev pode estar se tornando um catalisador para o setor de bebidas: da mesma forma que foi pioneira na medição de vazão para a Receita Federal, pode estar se tornando o embrião de cuidados com o consumidor até agora inimagináveis no Brasil.