Fundamentos de dados e conectividade: a canalização por baixo de todos os outros pilares

O que este pilar abrange, e porque conta mais do que parece

Este é um pilar entre seis, e não é um modelo de maturidade Indústria 4.0. Não premeia a quantidade de tecnologia na fábrica. Pergunta se os fundamentos de dados são suficientemente bons para as práticas de gestão avaliadas nos outros pilares, e se são bem cuidados.

Avaliamos cinco coisas: até que ponto as suas máquinas estão ligadas (data1), como são geridos os dados de referência, como os tempos de ciclo ideais e os códigos de motivo (data2), como os dados de produção estão integrados com os outros sistemas (data3), quem pode aceder aos dados e com que regras (data4), e como é tratada a cibersegurança do chão de fábrica (OT) (data5).

O peso deste pilar aparece de forma indireta. Cada hora que um chefe de equipa passa a digitar quantidades numa folha de cálculo é uma hora que não passa na linha. Um tempo de ciclo ideal retirado da chapa de características torna a perda de desempenho invisível ou absurda, e a reunião deixa de acreditar no número. Uma máquina ligada à rede com uma ferramenta de acesso remoto de um fornecedor de que ninguém tem conhecimento é um risco que pode parar a fábrica.

Os cinco níveis tal como os veria na fábrica

As fábricas são muitas vezes desiguais aqui: uma linha gargalo bem ligada ao lado de dados de referência sem responsável, ou uma rede sólida ao lado de lançamentos no ERP digitados à mão. A avaliação pontua cada pergunta separadamente. A página dos níveis explica o índice do pilar e a regra do pilar mais fraco.

As cinco perguntas, e como verificar a sua própria resposta esta semana

data1. Até que ponto as suas máquinas estão ligadas? Queremos saber se a fábrica obtém das suas máquinas os dados de paragens e de quantidades sem que alguém os escreva, começando pelo gargalo. A ligação pela ligação não pontua nada.

As fábricas sobreavaliam-se quando os PLC estão numa rede mas ninguém recolhe os seus dados, ou quando a única máquina ligada é um piloto longe da linha gargalo. Subavaliam-se quando partem do princípio de que um simples sinal de marcha/paragem não é conectividade a sério. O modelo aceita explicitamente sinais de E/S simples, e para equipamentos mais antigos são muitas vezes a escolha mais sensata.

data2. Como são geridos os dados de referência? Queremos saber se as réguas usadas para julgar o desempenho estão certas, e se alguém é responsável por elas. Os tempos de ciclo ideais, os códigos de motivo e a lista de produtos moldam discretamente todos os números que a fábrica reporta.

A sobreavaliação comum é dizer que os tempos de ciclo ideais estão definidos quando os valores são tempos padrão do custeio ou do planeamento, que incluem margens. Esses não são a melhor cadência sustentada da máquina. Uma lista de códigos de motivo que cresceu até incluir quase-duplicados e um código «outro» muito usado é outro sinal de que ninguém é responsável por ela.

data3. Como estão os dados de produção integrados com os outros sistemas? Queremos saber quantos dados são digitados duas vezes, e se o sistema de produção e o ERP concordam sobre o que foi encomendado e o que foi produzido.

Uma exportação que alguém tem de lançar, limpar e voltar a importar todas as semanas é muitas vezes contada como automática. É, no máximo, Nível 3, e a pessoa que a faz é um ponto único de falha. A integração de Nível 4 significa que as ordens e as quantidades de peças boas circulam sem que ninguém lhes toque, e que as diferenças são assinaladas em vez de corrigidas em silêncio.

data4. Quem pode aceder aos dados de produção, e com que regras? Queremos saber se as pessoas que precisam dos dados os conseguem obter sem ter de pedir um favor, e se as definições por trás de cada campo estão escritas.

Uma base de dados central sugere o Nível 3, mas se só uma pessoa a consegue consultar, os engenheiros continuam a construir os seus próprios ficheiros e a fábrica volta às versões paralelas. O Nível 4 exige também regras de retenção e definições documentadas, que muitas fábricas deixam de lado.

data5. Como é tratada a cibersegurança do chão de fábrica (OT)? Queremos saber se os sistemas de produção estão protegidos de uma forma adequada ao chão de fábrica, onde a disponibilidade vem primeiro, os equipamentos ficam em serviço durante muitos anos e os fornecedores precisam de acesso remoto.

A sobreavaliação típica é afirmar que as redes estão separadas enquanto VPN de fornecedores, ferramentas de ambiente de trabalho remoto nas IHM ou modems de rede móvel dentro dos armários das máquinas contornam a separação. Outra é uma firewall entre as zonas cujas regras deixam passar quase tudo.

O que as fábricas de Nível 4 fazem de diferente

As fábricas de Nível 4 neste pilar raramente são as que têm mais tecnologia. Ligam com um propósito e escrevem as regras. São estas as práticas que procuramos.

• Ligar para responder a uma pergunta. Cada ligação responde a uma pergunta feita numa rotina, como quanto tempo esteve parada a linha gargalo e porquê. A fábrica define o seu próprio conjunto mínimo de sinais, por exemplo marcha/paragem, quantidade boa e quantidade rejeitada quando disponível, em vez de recolher todas as variáveis.
• Uma forma documentada de ligar por tipo de equipamento. Um padrão de uma página indica que interface se usa para que tipo de máquina: OPC UA quando o controlador o suporta, MQTT para publicar dados, E/S cablada para os equipamentos mais antigos. A escolha conta menos do que ter uma.
• Uma folha de dados de referência com histórico. Para cada produto e linha: o tempo de ciclo ideal, como e quando foi medido, e o seu responsável. As alterações seguem um processo curto (pedido, aprovação, data de entrada em vigor) e o histórico é guardado. A folha é revista num ciclo definido e sempre que um produto ou uma máquina muda.
• Uma lista de códigos de motivo suficientemente curta para ser usada. A fábrica fixa o seu próprio teto para o número de códigos, acompanha a percentagem de tempo codificada como «outro» e revê a lista quando essa percentagem cresce.
• Conciliação diária. As quantidades da produção são comparadas todos os dias com os lançamentos no ERP, e as exceções são listadas e explicadas em vez de sobrescritas.
• Perfis e um glossário. O acesso é definido por perfil (operador, chefe de equipa, engenheiro, chefia, fornecedor) e cada campo-chave tem uma definição escrita num único sítio.
• O básico da OT bem feito. O inventário de ativos é mantido. O acesso remoto dos fornecedores passa por uma única via controlada, com contas nominativas e sessões abertas a pedido. A aplicação de atualizações é acordada com a produção para cada classe de equipamento, e as linhas estão separadas em zonas de acordo com os princípios da IEC 62443.

Um plano de 90 dias para subir um nível

O plano parte do princípio de que a maior parte das respostas está no Nível 2 ou 3. O relatório da sua avaliação indica uma próxima ação concreta para cada lacuna; comece pela pergunta com a pontuação mais baixa.

1. Semanas 1–2Faça o inventário. Liste as máquinas da linha gargalo com os seus controladores e os sinais disponíveis. Liste todos os dispositivos na rede do chão de fábrica e todas as vias de acesso remoto. Mapeie onde os dados de produção são digitados duas vezes e quanto tempo isso leva. Anote onde estão hoje os dados de referência, e em quantas versões.
2. Semanas 3–6Ligue a linha gargalo com um sinal de marcha/paragem e uma contagem, e guarde os dados de forma centralizada. Meça o melhor tempo de ciclo sustentado dos principais produtos e publique uma única folha de referência com um responsável nomeado. Feche as vias de acesso remoto não controladas e separe a rede de produção da rede de escritório, se isso ainda não estiver feito.
3. Semanas 7–12Automatize a transferência manual que mais tempo consome, nem que seja como um ficheiro agendado. Escreva o processo de alteração dos dados de referência. Redija uma política de segurança OT que cubra o inventário de ativos, o acesso remoto e a aplicação de atualizações. Defina o acesso por perfil. Na semana 12, verifique se a reunião diária usa dados da linha gargalo que ninguém voltou a digitar, e volte a fazer a avaliação.

As evidências que o júri procura na verificação

Na verificação, carrega os elementos e depois apresenta-os a dois jurados numa entrevista por vídeo de 45 minutos. Eles procuram sinais de que os fundamentos de dados são usados nas rotinas da fábrica, e não esquemas de arquitetura de projetos futuros.

Elementos que contam:

• A lista de máquinas com o estado de ligação e o tipo de interface de cada máquina crítica.
• Um esquema de rede simplificado que mostre a separação entre escritório e produção.
• A folha de dados de referência com o seu histórico de alterações, e a lista de códigos de motivo com o seu responsável.
• Uma descrição ou captura de ecrã de como as ordens e as quantidades circulam entre sistemas, mais um registo recente de conciliação.
• A lista de perfis de acesso e o glossário das definições dos campos.
• O inventário de ativos OT, o procedimento de acesso remoto com uma amostra do seu registo, e a política de segurança OT.
• Uma especificação recente de equipamento que inclua requisitos de conectividade ou de segurança.

O que não conta: brochuras de fornecedores; diapositivos de arquitetura de um projeto que ainda não começou; uma máquina piloto ligada cujos dados não são usados em nenhuma reunião; uma política de segurança copiada sem alterações das TI; capturas de ecrã de painéis que ninguém abre.

As armadilhas que prendem as fábricas neste pilar

• Ligar tudo, não usar nada. Centenas de variáveis recolhidas, e a reunião da manhã continua a fazer-se com uma folha escrita à mão.
• Tempos de ciclo da chapa de características. A perda de desempenho desaparece ou parece absurda, e as pessoas deixam de confiar no número inteiro.
• A proliferação de códigos de motivo. Cada novo problema ganha o seu próprio código, até os operadores escolherem o primeiro da lista.
• Duas fontes de verdade para as quantidades. O sistema de produção diz uma coisa e o ERP outra, e alguém corrige a diferença à mão todas as semanas sem perguntar porquê.
• Começar pelo sistema em vez da pergunta. Escolher uma plataforma ou um projeto de integração antes de acordar as definições e os dados de referência obriga a reconstruir ambos mais tarde.
• A segurança OT como problema das TI. Ou o contrário: a produção a bloquear todas as atualizações durante anos porque ninguém acordou uma janela de manutenção.
• O acesso esquecido do fornecedor. Uma ferramenta de acesso remoto instalada durante o arranque há anos, ainda a funcionar e ainda com a palavra-passe original.
• Um repositório de dados que ninguém consulta. Dados recolhidos de forma centralizada a que só um especialista consegue chegar não são melhores do que uma pasta partilhada.

Para onde ir a seguir

Faça a avaliação para ver o índice deste pilar ao lado dos outros cinco, e se é este o pilar que está a travar o seu nível global. Os fundamentos de dados existem para servir a visibilidade do desempenho, onde as perguntas se viram para a forma como as perdas são registadas e se as pessoas confiam nos números, por isso leia-o a seguir. Para valores e comparações de OEE, que o FEI não mede, consulte oee-benchmark.org.

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