Colocação em serviço virtual: redução de custos e melhoria na validação da máquina
Publicado às 01 de outubro de 2025 em Industry 4.0
Como a colocação em serviço virtual pode eliminar confusões dispendiosas e capacitar os fabricantes a inovar com confiança?
"Não conversamos sobre isto porque eu esperava que soubesse" é uma frase que ouvi muito ao longo dos anos.
A má comunicação é a principal razão pela qual os projetos de automação industrial não correm como o planeado na colocação em serviço. Quer se trate de uma máquina nova, de uma célula nova ou de uma linha completa, muitas vezes surgem mal-entendidos entre os parceiros de projeto sobre o design. Consultar a documentação nem sempre ajuda, uma vez que informações imprecisas, vagas ou incompletas são muitas vezes a causa do desacordo desde o início.
A má comunicação sobres as entradas, saídas e interfaces é um exemplo perfeito. Um integrador de sistemas pode assumir que um equipamento utiliza EtherCAT, enquanto o fabricante espera que utilize Profinet. Ou talvez um integrador de linha se esqueça de mencionar um sensor que recolhe informações adicionais importantes para a segurança da máquina. Em ambos os casos, o resultado é o mesmo: custo adicional, tempo desperdiçado e frustração crescente para todas as partes envolvidas.
A solução é simples: não deixe que sejam apenas os humanos a produzir a especificação. A colocação em serviço virtual resulta em especificações muito mais precisas.
O que é a colocação em serviço virtual?
O primeiro ponto a destacar é que a colocação em serviço virtual não é o mesmo que a simulação. A simulação está relacionada com testar ideias, explorar cenários possíveis e determinar o que é ou não possível. A colocação em serviço virtual vai mais além, permitindo testar todos os sistemas de produção num ambiente virtual.
Isto garante que os potenciais problemas são identificados e resolvidos antes de iniciar a colocação em serviço física. Também fornece uma plataforma para gerar especificações precisas do sistema, eliminando grande parte das suposições que surgem nos fluxos de trabalho tradicionais dos projetos.
Recorre a Model-In-the-Loop (MiL), Software-in-the-Loop (SiL), Hardware-in-the-Loop (HiL) e gémeos digitais para criar a configuração ideal das máquinas e linhas. O resultado não é apenas um modelo, mas uma base sólida para a implementação física.
O segredo aqui é mais simples do que poderia esperar: configurar subcontadores. Com subcontadores, pode visualizar o direcionamento da energia, quer seja linhas específicas, zonas ou até mesmo máquinas individuais. E, embora possa parecer demasiado simples, a subcontagem permite-lhe isolar consumos excessivos de energia, detetar o consumo em inatividade e, no final, ajuda a definir KPI reais.
Para além da eletricidade, os ambientes de produção também têm de monitorizar métricas relacionadas, como o fluxo de ar, os sistemas de refrigeração e até a utilização de ar comprimido. Os sensores de fluxo, os sensores térmicos e os transmissores de pressão são uma ajuda. São uma garantia acessível contra o desperdício e uma base sólida para relatórios de carbono.
Tal como afirmou Stefan Jensen, cada vez mais clientes vão perguntar pela pegada energética por peça, e a dura realidade é que, se não conseguir responder com números reais, alguém o fará.
Quatro aplicações essenciais
1. Criação de um blueprint digital
A colocação em serviço virtual elimina ambiguidades ao extrair detalhes sobre tolerâncias, desempenho, interfaces de software e muito mais, para gerar especificações precisas do sistema. O blueprint digital resultante elimina a confusão e simplifica a instalação.
Uma vez criado, este blueprint pode ser reutilizado como uma ferramenta de "copiar e colar" para replicar linhas em vários locais. Os fabricantes beneficiam de consistência, implementações mais rápidas e de uma forma fiável de aumentar a capacidade de produção sem ter de "reinventar a roda".
2. Reduzir o tempo e os custos de pós-instalação
Um importante fabricante de linhas disse-me uma vez que, ao construir uma linha nova, apenas 20% do custo total está no design, na compra e na instalação. Os restantes 80% surgem depois, na resolução de erros, integração e colocação da linha a funcionar de forma fluída. Corrigir todos os erros após a instalação demora, em média, 12 meses.
Os testes virtuais evitam este cenário ao testar antecipadamente os fluxos do processo, as interações entre máquinas e até as intervenções dos operadores. Estes ensaios digitais fornecem informações críticas sobre potenciais estrangulamentos e pontos de falha. Ao solucioná-los no mundo virtual, as empresas evitam tempos de paragem e as surpresas dispendiosas no mundo real.
3. Construir linhas de produção preparadas para o futuro
Com um gémeo digital completo, as empresas podem explorar configurações, ajustes e opções de escala sem os custos associados a alterações físicas. À medida que as exigências do mercado evoluem ou os volumes flutuam, as linhas podem ser adaptadas com confiança. Esta agilidade é crucial para os fabricantes que enfrentam incertezas, lançamentos de novos produtos ou a volatilidade da cadeia de fornecimento.
4. Testar os sistemas de segurança
Em ambientes como o de produção de baterias para veículos elétricos, a diferença entre os sistemas de segurança funcionarem ou falharem pode ser uma questão de vida ou morte. Os choques elétricos, a exposição a produtos químicos e as cargas pesadas representam riscos. É difícil testar estes sistemas em condições reais, especialmente porque as funções de segurança raramente estão limitadas a uma máquina.
A colocação em serviço virtual permite testar exaustivamente as estratégias de segurança num ambiente controlado que replica a produção real. Os fabricantes obtêm uma visão realista de como as máquinas e as linhas irão reagir a infrações de segurança, sem expor os operadores ao risco.
Desafios a superar
O valor da colocação em serviço virtual é evidente, mas as empresas devem enfrentar alguns desafios práticos.
1. Introdução
Muitas empresas compreendem os benefícios, mas têm dificuldade em definir objetivos claros. A colocação em serviço virtual funciona melhor quando existe um plano bem definido, apoio da gestão e alinhamento entre as equipas de software, mecânica e elétrica. Um projeto piloto estruturado é, muitas vezes, o primeiro passo mais inteligente.
2. Precisão dos dados
O centro da colocação em serviço virtual corresponde ao gémeo digital. Se os dados no gémeo digital estiverem desatualizados ou incorretos, o modelo virtual não corresponderá ao desempenho real. Por isso, a consistência e a validação dos dados são essenciais desde o início.
3. Integração e coordenação
A colocação em serviço virtual requer uma colaboração estreita entre as várias disciplinas de engenharia, cada uma com as suas próprias ferramentas e normas. Ambientes partilhados e blocos de funções predefinidos ajudam a colmatar estas lacunas. Por exemplo, a OMRON e a Dassault Systèmes desenvolveram blocos de funções IT/OT que podem ser utilizados tanto virtualmente como fisicamente.
4. Infraestruturas de IT
Executar simulações complexas exige continuamente sistemas de IT robustos. O hardware, o software, a cibersegurança e a integração com a IT existente têm de estar implementados para que a colocação em serviço virtual seja bem-sucedida.
De que forma a IA está a ser revolucionária?
A IA e a aprendizagem automática estão a tornar a colocação em serviço virtual ainda mais poderosa. Ao aprender com dados históricos e em tempo real, os gémeos digitais conseguem espelhar os sistemas físicos com uma precisão sem precedentes.
Os modelos baseados em IA podem prever modos de falha, sugerir ações corretivas e otimizar processos automaticamente. Também facilitam a colaboração entre as equipas de engenharia, oferecendo informações úteis nos domínios da mecânica, eletricidade e software. O resultado: maior precisão, otimização mais rápida e menos erros dispendiosos.
Muito mais do que uma réplica digital
A colocação em serviço virtual não se resume apenas a criar uma cópia digital. Trata-se de uma abordagem integrada que ajuda as empresas a inovar com confiança, a alinhar todas as partes interessadas no projeto e a evitar mal-entendidos dispendiosos. Utiliza ferramentas digitais para otimizar os processos de fabrico antes da instalação física.
Além disso, juntamente com a IA e a aprendizagem automática, a colocação em serviço virtual está a evoluir de uma ferramenta de validação para um motor proativo de melhoria contínua. As informações obtidas serão cada vez mais profundas, os modelos serão mais robustos e o processo será mais simplificado.
