Internet das coisas cognitiva
Engenheiros alemães estão avançando as tecnologias da chamada Indústria 4.0 integrando à "internet industrial" equipamentos capazes de imitar as habilidades sensoriais e cognitivas humanas.É o que engenheiros do Instituto Fraunhofer chamam de "internet das coisas cognitiva" - resumidamente, equipamentos que sejam capazes de monitorar e otimizar seu próprio funcionamento.
Sensor e atuador inteligentes em um só: as tecnologias da internet são descritas como cognitivas quando permitem que as máquinas-ferramentas monitorem e otimizem seu próprio funcionamento.[Imagem: Fraunhofer]
Um dos primeiros protótipos é um atuador que incorpora não apenas seus próprios sensores, mas também mecanismos para que as leituras dos sensores ajustem o funcionamento do próprio atuador.
Atuador é um termo genérico para qualquer tipo de dispositivo que controla mecanicamente um sistema automatizado ou robótico - pode ser um motor, um codificador (encoder), um mecanismo de posicionamento etc.
Em sua primeira utilização, o "atuador cognitivo" otimizou a qualidade do trabalho de uma ferramenta de corte a laser, superando os melhores ajustes feitos pelos engenheiros.
Audição de máquina
Ao integrar componentes sem fio e tecnologia de comunicação de banda larga para medir as frequências ressonantes da ferramenta, analisando os dados em tempo real e detectando anomalias, torna-se possível capturar dados do processo no próprio local, e automatizar o processo de ajuste. "Isso nos informa imediatamente se há algum problema com o processo de usinagem - por exemplo, uma ferramenta com defeito," explica o engenheiro Hendrik Rentzsch.
Neste caso, "ferramenta" é o instrumento de corte que entra em contato com a peça que está sendo trabalhada (usinada, perfurada, cortada etc). Conforme o trabalho avança, a ferramenta começa a se desgastar, ou perder o corte, fazendo cair a qualidade do trabalho; ou então, a próxima peça é feita de uma liga mais mole. Assim como você ajusta a força ao cortar um alimento com uma faca que não está cortando direito, ou dosa a força ao cortar um morango ou um abacaxi, torna-se necessário fazer o mesmo na máquina.
Ao emitir ondas ultrassônicas, o atuador inteligente faz com que a ferramenta ressoe. Os sinais de ressonância são amplificados e podem ser usados para monitorar e controlar a ferramenta, incluindo sua velocidade de rotação e líquidos de refrigeração, por exemplo - esse conceito de controle de qualidade por análise sonora é também conhecido como "audição de máquina", um companheiro da "visão de máquina".
"Dessa maneira, é possível manter um nível contínuo de qualidade e produtividade, mesmo quando o processo de fabricação está sendo executado com a produção total. A solução pode ser integrada a um custo baixo em qualquer ferramenta, por exemplo, em uma ferramenta de perfuração de metal," disse Rentzsch.
Internet das coisas com segurança
Uma das grandes preocupações com a internet das coisas é o risco de ataque e controle externo dos equipamentos conectados. Para minimizar os problemas, a equipe desenvolveu em sua arquitetura IdC (internet das coisas) o que eles chamam de "gêmeo digital", em que os dados do componente vão para o ambiente seguro do servidor da empresa, e uma camada de segurança define os dados que a empresa deseja compartilhar e os usuários autorizados.
Gêmeo digital compartilhado permite que as empresas compartilhem dados de fabricação em um ambiente seguro e controlado. [Imagem: Fraunhofer]Isso não apenas dá segurança, como cria um ambiente no qual a indústria pode compartilhar dados com parceiros ou com os fabricantes, de forma a otimizar o funcionamento dos seus equipamentos - frente a alterações nas matérias-primas, por exemplo.
"Nossa tecnologia cria uma ponte entre a arquitetura IdC e as soluções existentes para a troca segura de dados de processos industriais, como o aplicativo de administração de ativos da Indústria 4.0 ou a arquitetura IDS [sigla em inglês para Sistema de Detecção de Intrusos]. Ela pode acomodar qualquer tipo de banco de dados ou aplicativo. Por exemplo, ela permite que fabricantes e usuários de máquinas compartilhem dados do processo para melhorar o monitoramento das condições da ferramenta," disse Hendrik Habe, membro da equipe.
Mas um dos grandes interesses da nova plataforma é permitir que programas de aprendizado de máquina e inteligência artificial sejam usadas para gerar valor a partir dos dados coletados do processo industrial, neste caso, dados sonoros que traduzem a "saúde" de cada equipamento industrial.
"Os humanos também podem fazer isso, mas a inteligência artificial pode fazer mais rapidamente e analisar muito mais espectros de som ao mesmo tempo, além de aprender a distinguir sinais de desgaste em uma escala mais precisa. O algoritmo ajuda o operador humano a decidir, por exemplo, se uma ferramenta precisa ser substituída ou não. A inteligência artificial é sintonizada em frequências diferentes das do ouvido humano e pode aconselhar ao operador quais frequências devem receber atenção especial," disse Sebastian Mayer, membro da equipe.
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