Design de produtos e processos – em formato digital

Como devem os fabricantes que pretendem adotar a produção digitalizada abordar o design de produtos e processos?

O cenário é o seguinte: é um fabricante que pretende desenvolver um novo produto e terá de investir numa nova linha para o produzir. Leu sobre os benefícios da digitalização e está interessado em adotar uma abordagem mais tecnológica. Por onde começar?

Se está a desenvolver um novo produto e necessita de uma nova linha de produção, o primeiro princípio é que o design do produto determina o design do processo, e não o contrário. O segundo é que ambos decorrem em paralelo, reduzindo o tempo de colocação no mercado numa fábrica digital.

Qual é a ideia principal?

Todos os parceiros no projeto – fabricantes de máquinas e de linhas, engenheiros de TO e TI, especialistas em automação e integração – precisam de saber o que se pretende alcançar com o produto, quais as caraterísticas que deve incorporar e quais os fatores que impulsionam o seu desenvolvimento. Só então poderão recomendar a solução adequada. 

Também será necessário definir quais os processos necessários para fabricar este produto. Divida-os numa série des etapas individuais. O desafio está em abordar esta tarefa como um exercício de múltiplas camadas: tanto os processos cibernéticos como os processos físicos têm de ser especificados. Considere o tipo de conetividade necessária entre cada um dos processos de produção e que dados serão necessários para rastreabilidade, controlo de qualidade e monitorização da fábrica. Assim, os seus parceiros de projeto compreenderão como as máquinas têm de ser ligadas entre si para alcançar os resultados desejados.

Visualização virtual

Quando os requisitos forem claros, pode ser criado um gémeo digital da disposição da fábrica. Esta réplica virtual simula o processo de produção, permitindo aos fabricantes reduzir os riscos dos projetos, evitar erros dispendiosos e reduzir significativamente o tempo de construção e teste. Isto é especialmente benéfico na automação, onde o tempo e a fiabilidade são cruciais. Com os gémeos digitais, os erros são corrigidos no mundo virtual, poupando tempo e custos no mundo real.

Equilíbrio entre exigências contraditórias

Esta fase envolve testes iterativos. Por vezes, são necessárias modificações no produto para garantir uma produção eficiente. Por exemplo, um recipiente para bebidas com uma forma criativa pode exigir um novo design para um manuseamento suave na linha de produção. Um processo digital permite ajustes e testes rápidos, acelerando a tomada de decisões e melhorando a viabilidade do produto.

A colaboração é fundamental

Não é apenas o produto que pode necessitar de modificações, mas também o processo, a fim de acomodar alterações ao design do produto e otimizar o desempenho da linha. O seu fornecedor de TI pode ter as capacidades para efetuar alterações a nível digital, mas não saberá necessariamente se tal é viável no ambiente de produção real. É aqui que os parceiros de TO e da automação acrescentam valor, disponibilizando dados e informações que lhe permitirão compreender como se comportará realmente o sistema.

Considere, por exemplo, uma pinça para uma célula de robótica. Uma pinça mais leve consome menos energia e é mais económica, mas pode não ter a mesma força e precisão de uma pinça mais pesada. Trabalhando em colaboração, os seus parceiros de projeto devem ser capazes de testar diferentes parâmetros de desempenho num ambiente virtual para determinar o design ideal, evitando erros dispendiosos na aplicação real e acelerando o tempo de colocação no mercado.

Um gémeo é para a vida

Uma vez que o produto e o processo sejam validados digitalmente, os especialistas em TO e os fabricantes das máquinas implementam-nos na aplicação real. Mas o gémeo digital continua a ser útil além desta fase:

• Espelha o sistema físico em tempo real.
• Permite aos fabricantes testar novos materiais, ingredientes ou ferramentas num ambiente digital seguro.
• Apoia a manutenção preditiva e a gestão de energia.

Com a monitorização contínua, os fabricantes otimizam proativamente as operações em vez de reagirem a falhas.

Projetos com instalações novas vs. instalações existentes

Acompanhamento das tendências

• As empresas multinacionais normalizam cada vez mais as metodologias de engenharia e de design.
• Os gémeos digitais permitem replicar consistentemente os processos de produção em instalações globais.
• Os dados partilhados garantem a eficiência, a qualidade e o alinhamento entre localizações geográficas.