*IFSP campus Sertãozinho
O segmento de cervejarias representa um mercado significativo no Brasil, empregando 2,7 milhões de pessoas e contribuindo com 1,6% do Produto Interno Bruto (PIB) do país. Segundo dados do Ministério da Agricultura, houve um aumento expressivo no número de cervejarias nos últimos anos (Brasil, 2023), impulsionado principalmente pelo aumento do número de microcervejarias. Normalmente, trata-se de pequenas empresas que trazem a inovação de produtos para o cerne de sua produção, no entanto, os processos de produção ainda necessitam de tecnologias para atender a uma demanda crescente no mercado.
Dias et al. (2023) destacam que o nível de automação nas microcervejarias é, notavelmente, baixo, exigindo melhorias para aumentar a transparência no processo de produção. Além disso, eles mostram que vários indicadores cruciais de desempenho não estão sendo monitorados ou então são monitorados manualmente, o que pode levar a imprecisões nos indicadores do processo de produção.
Microcervejarias normalmente não dispõem de equipamentos específicos para medição de variáveis e KPIs (Key Performance Indicators) que podem ser importantes para operadores e gestores possuírem uma visão mais detalhada do processo produtivo. A maioria dessas medições é feita totalmente de forma manual ou não é realizada (Dias et al., 2023).
Dessa maneira, verifica-se uma lacuna no que tange à transparência dos processos microcervejeiros, que podem simplesmente não prover informações relevantes ou podem conter erros nas leituras, dificultando a implementação de novas estratégias para melhoria de desempenho do processo produtivo.
Nesse contexto, o IFSP propôs uma estrutura para Transformação Digital em microcervejarias, utilizando redes de comunicação PROFINET, de maneira a aproveitar, ao máximo, os dados já gerados/coletados pelos equipamentos em uma microcervejaria. A Figura 1 apresenta a planta de produção cervejeira do campus e seu painel de controle.
O campus Sertãozinho do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo possui papel principal no arranjo produtivo local de cervejas artesanais, com contato direto com diversas microcervejarias do chamado Polo Cervejeiro da Região de Ribeirão Preto. Ademais, o campus já possui o “Centro Multidisciplinar de tecnologia cervejeira”, um conjunto de laboratórios e profissionais que integram conhecimentos na busca de soluções para o setor cervejeiro.
A arquitetura utilizada é apresentada na Figura 2.
O sistema desenvolvido utiliza um CLP (Controlador Lógico Programável) de baixa funcionalidade com comunicação PROFINET, que interconecta os demais equipamentos do sistema de controle, como os inversores de frequência, interface homem máquina (IHM), sistema SCADA e Gateway IoT. O CLP é responsável por:
- Executar malhas de controle de temperatura;
- Comando das bombas centrífugas via inversor de frequência;
- Coleta de dados do processo industrial disponibilizado, como temperatura, consumo de energia via bloco de medição e dados das bombas centrífugas;
- Disponibilizar os dados coletados para um Gateway IoT, interface homem máquina e sistemas supervisórios.
A partir dessa infraestrutura, se analisa os dados disponibilizados de maneira a utilizá-los mais adequadamente, proporcionando maior transparência do processo produtivo. Os dados podem ser acessados via sistema supervisório e/ou interface homem máquina. Como exemplo, é possível verificar o consumo de energia do processo a cada batelada produzida, monitorar rampas de temperatura, e mesmo registrar receitas dos diversos tipos de cerveja a serem produzidas de maneira mais amigável quando compradas aos controladores de temperatura do tipo single loop.
O Gateway IoT possibilita o caminho ao mundo digital de uma maneira fácil e com baixo custo. Torna fácil o retrofit, aquisição, processamento, armazenamento de dados ou processo de múltiplas máquinas diferentes, assim como o envio desses dados para um sistema de TI ou baseado em nuvem. Permite a comunicação segura entre o sistema ERP e a produção. Isso possibilita que o planejamento de suprimentos seja feito de acordo com os dados em tempo real da produção. Armazena, integra e analisa os dados da produção, como velocidade e tempo das operações. Isso permite calcular o melhor intervalo de manutenção para as máquinas e evitar paradas desnecessárias.
Atualmente, a microcervejaria do campus tem uma dashboard web hospedada no gateway (https://cervejaria.ti.srt.ifsp.edu.br), que permite acesso a algumas informações do processo de fabricação.
Ainda, o IFSP está desenvolvendo ferramentas de inteligência artificial para estimar variáveis de difícil medição ou custosas, a partir de variáveis de fácil medição, empregando modelos matemáticos preditivos.
Outra abordagem que está sendo realizada é a aplicação de sistemas inteligentes para diagnóstico de condição de operação do processo produtivo. Todas essas funcionalidades são implementadas sem utilização de sensores específicos, sendo utilizados apenas dados já disponibilizados via tecnologia PROFINET, que oferece uma alta taxa de amostragem.
Assim, verifica-se que a tecnologia PROFINET pode contribuir para que microcervejarias possam transformar dados disponibilizados do seu processo produtivo em informações relevantes, trazendo maior transparência para essas pequenas empresas que precisam atender o mercado em franco crescimento.
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REFERÊNCIAS:
*Autores:
Prof. Dr. André L. Dias
IFSP campus Sertãozinho
Prof. Dr. Afonso C. Turcato
IFSP campus Sertãozinho
