Edição 83 - Controle & Instrumentação

A humanidade conhece processos em batelada desde que aprendeu a cozinhar nas cavernas. Atualmente, uma infinidade de produtos é fabricada em batelada nas indústrias química, farmacêutica, alimentícia, de produtos de consumo, higiene pessoal etc. Só na indústria alimentícia, estima-se que mais de 80% dos processos sejam em batelada.

Estes processos apresentam desafios do ponto de vista de automação, uma vez que combinam problemas típicos de processos contínuos com processos discretos. Outros aspectos contribuem para tornar a questão ainda mais complexa, tais como a necessidade de programação e gerenciamento da produção, de registro dos dados de produção e qualidade de cada batelada, de rastreabilidade etc. Em suma, processos em batelada sempre representaram um grande desafio para os profissionais de automação.

Somado a estas questões técnicas, temos hoje um ambiente de competitividade que torna os requisitos de qualidade, produtividade e custo das empresas cada dia mais severos. As plantas devem ser capazes de produzir uma grande variedade de produtos, assegurar qualidade consistente, apresentar grande eficiência e baixo custo de produção. Além disto, devem ser flexíveis para acomodar rapidamente os novos produtos que são lançados a um ritmo nunca visto.

Para que tudo isto seja possível, os sistemas de automação de bateladas devem ser flexíveis, apresentar uma ampla funcionalidade, ser confiáveis e ter alta performance, ser escaláveis para acomodar diversos portes de aplicação e suas eventuais expansões, além de permitir a implantação e a alteração das aplicações de forma rápida e a um baixo custo.

Isto só seria possível a partir de uma padronização de funcionalidades e de terminologias que criassem um mercado de maior porte, atraindo grandes empresas de software para o desenvolvimento de tais ferramentas, eliminando, assim, o risco e o alto TCO (Total Cost of Ownership) associado às soluções proprietárias. Esta padronização já vinha sendo tentada pela indústria há muitos anos, mas foi a publicação da norma S88.01 da ISA, em 1995, que consolidou este esforço, abrindo espaço para uma verdadeira revolução na forma de se automatizar, gerenciar e controlar processos em batelada.

Em 1999, o comitê SP88 da ISA publicou a norma S88.02 que define modelos, terminologias e estrutura de dados para armazenamento de receitas e dados de produção. Esta tecnologia facilita a troca de dados entre sistemas dentro da mesma empresa. Baseado na normas S88 e também na norma ISA S95, o World Batch Fórum (www.wbf.org) desenvolveu a linguagem B2MML (Business To Manufacturing Markup Language) e BatchML (Batch Markup Language) para facilitar a troca de dados entre aplicações, facilitando a integração do sistema de batelada com outros sistemas utilizados na indústria como por exemplo, sistemas de gestão de ERP (SAP/Baan/etc).

(da esq. p/ dir.) Paulo Cerione, GE Fanuc Batch Specialist da Aquarius Software, e Cláudio Romero, da Klan Automação Industrial

A transferência de tudo o que está em papel para um computador pode parecer algo comum; mas para a Tintas Coral isso representou um importante avanço nas atividades da empresa. No ano passado, a Coral adotou o iBatch, da GE Fanuc Automation distribuído no Brasil pela Aquarius Software, como sistema de gerenciamento e execução das ordens de serviço em sua planta de Sintéticos, localizada na fábrica de Mauá /SP. O sistema ainda está em sua primeira fase de implementação num processo pequeno, mas complexo, onde três “Units” (dosadoras) estão sob o comando do iBatch.

A planta de Sintéticos - responsável pela produção de óleos e sintéticos, como o Coralit - entrou em operação em 1996, utilizando o sistema de supervisão FIX32. “Na época, tínhamos máquinas dosadoras da Fluid Management, que já possuíam um sistema de controle”, diz o chefe de Produção da Planta de Óleos e Sintéticos da Tintas Coral, Sérgio Oliveira Rocha. Segundo ele, este sistema não era exatamente o que a empresa precisava.

Com a implantação do iBatch e o upgrade do FIX32 para iFIX, a Tintas Coral buscava otimizar ainda mais sua produção. Seu uso permitiu a estruturação da solução conforme norma ISA S88.01 - que criou a padronização necessária para que a automação modular de bateladas (MBA) pudesse ser tratada de forma consistente, independente do tipo de indústria, do porte ou da complexidade do processo.

Desde então, o sistema passou a abranger operações como: recepção, via rede, das ordens de fabricação do sistema de PCP - as ordens de fabricação, contendo as matérias primas e as quantidades, que são carregadas em receitas pré-definidas no iBatch utilizando a linguagem BatchML (Business To Manufacturing Markup Language), de acordo com o código do produto a ser fabricado; a alocação de cada receita em determinada “Unit” para fabricação, através do “Client” do iBatch; o seqüenciamento das dosagens de matérias-primas, através de comandos do iBatch para os CLP’s de controle; o status de cada ordem de fabricação alocada para execução passou a ser enviado para IHM’s nas máquinas, onde o operador pode iniciar ou interromper a execução da mesma; os reports de produção são retornados via rede ao sistema de PCP, “onde as quantidades reais dosadas serão abatidas do estoque de matéria prima mantendo, assim, um controle absoluto da matéria prima utilizada”, comenta Paulo Cerione, GE Fanuc especialista em batelada da Aquarius Software e editor do fórum www.batch.com.br.

Os ganhos desta implementação vão desde flexibilidade na elaboração e manutenção das receitas, menores tempos de setup de máquina e execução das ordens de produção, além da obtenção de dados reais de produção confiáveis. “Um de nossos principais problemas, antes do iBatch, era ter que digitar todas as receitas. Tínhamos que fazer cada alteração manualmente, num sistema fechado”, diz Rocha. Hoje, a divisão já recebe as receitas prontas e qualquer alteração necessária é feita no computador e reconhecida pelo sistema, que faz a modificação e providencia automaticamente o produto. Com a implantação do iBatch, o tempo e a confiabilidade de produção foi reduzido principalmente pelo fato de não haver mais a necessidade de digitação manual das ordens de fabricação.

Atualmente, os técnicos da planta de sintéticos também podem usufruir da integração existente entre o sistema iBatch e o ERP, da Coral. Essa integração faz com que as ordens de produção (onde toda matéria prima é requisitada para a produção de determinado produto) sejam baixadas automaticamente pelo sistema. “No anterior era necessário que fizéssemos manualmente todas as baixas dos produtos requisitados no sistema. Hoje, tudo o que passa pela dosadora é automaticamente baixado na ordem de fabricação”. O novo sistema foi testado e totalmente implantado no início do mês de setembro.

De acordo com Cláudio Romero, da Klan Automação Industrial - integrador da Aquarius Software e responsável pela implantação do iBatch na Tintas Coral - a comunicação com o ambiente externo - sistema gerencial - é feita através de Rede Ethernet e a comunicação com as máquinas de controle de campo é via Profibus. “A função do iBatch, na Coral, é pegar as ordens de produção que vêm do sistema de gerenciamento de produção, alocar para produção em uma ”Unit", seqüenciar e enviar os comandos para o CLP efetuar a dosagem dos produtos e depois efetuar os reports de material utilizado. São os supervisores da produção que vão definir toda a seqüência de execução, de tal forma que se otimize a ocupação das máquinas em conjunto com a alocação dinâmica efetuada pelo iBatch, fazendo uso da possibilidade de paralelismo ou seqüenciamento de execuções das etapas “, lembra Romero.

Quando as ordens de produção vêm do sistema de gerenciamento, são disponibilizadas diretamente na tela do iBatch para o operador, que determina a prioridade em que aquelas receitas serão executadas e “dispara” a produção de cada uma. “Todo resultado desse seqüenciamento é gravado e mandado de volta para o sistema gerencial, que vai dar a baixa no estoque”, lembra Romero. Na planta de sintéticos, optou-se por fazer a importação diária das ordens de produção do sistema ERP.

A dosadora é o equipamento que recebe a maioria das entradas de matéria-prima necessárias para se obter, no final, um determinado produto. O iBatch controla o produto que vai ser dosado, na quantidade e na seqüência correta. “Ele recebe um documento do gerenciamento de produção onde consta uma lista dos produtos - na seqüência em que têm que ser dosados e a quantidade de cada um - e executa estes comandos, baseado sempre em receitas pré-definidas”, diz o integrador.

Hoje, para se substituir a produção de um produto por outro, não é necessário fazer nenhum ajuste de máquina. “A própria receita quando vem do gerenciamento de produção, traz todos os dados que a máquina necessita para se adaptar e fabricar determinado produto. Não existe perda de material durante a troca de cor”, ressalta Romero. Segundo ele, no processo anterior, por problemas relativos a forma manual de operação, freqüentemente passava-se da quantidade a ser dosada de um produto, causando problemas na produção.

A planta de sintéticos trabalha cerca de 16 horas por dia, em dois turnos de 8 horas. Eventualmente, em época de pico - entre agosto e dezembro - chega a trabalhar 24 horas por dia. Nesta, o controlador iBatch coordena as dosadoras, sendo que uma delas faz a medição para os tanques de grandes bateladas, de 10 a 20 mil litros – e uma outra, para os tanques de média batelada, que vão de 3 a 10 mil litros. Depois da dosagem, o produto vai para o piso inferior da planta, onde é envasado.

Para que a implantação do iBatch não gerasse dificuldades para os operadores, foram realizados treinamentos com intuito de instruir sobre a norma ISA S88.01, e foi disponibilizada na tela do computador uma cópia das informações contidas na antiga ordem de produção (em papel), aproveitando até mesmo o formato e posição dos campos, entre outros.