Importância dos sistemas SCADA e MES

Para que as empresas operem e produzam seus produtos é necessário planejar e controlar as atividades no dia-a-dia para garantir que a produção ocorra de forma eficaz. Neste contexto, um plano é uma formalização do que se pretende que aconteça e existem diversas variáveis que podem impedi-lo de se concretizar. Neste caso, é necessário controlar ou intervir para que a operação possa voltar a operar corretamente. (NIGEL et al.,1999)

Com isso, podemos perceber que a utilização de informações ou dados incorretos em uma empresa pode prejudicar a tomada de decisões afetando a produtividade e até mesmo sua permanência no mercado. (CAETANO, 2000 apud MARDEGAN; AZEVEDO; OLIVEIRA, 2002)

A produção geralmente é dividida em partes menores chamadas de processos. Um processo pode ser definido como um conjunto de atividades com uma sequência estabelecida e abrangência delimitada. Pode-se citar processos de vendas, compras, financeiros, desenvolvimento de produtos, produção entre outros.  A Gestão da Produção (GP) é a responsável por todas as atividades de produção, desde a compra da matéria prima até a expedição. Dentre estes processos se destaca o Planejamento e Controle da Produção (PCP) que é responsável por todo o sequenciamento de atividades de um equipamento até as estratégias de longo prazo. A Gestão da Produção sempre esteve em busca de formas para aumentar a eficiência dos processos utilizando tecnologias de informação e automação. Entre as alternativas temos a coleta automática de dados e monitoramento do chão de fábrica. (FAVARETTO, 2001)

Os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – Controle Supervisório e Aquisição de Dados), tradicionalmente utilizados para atender as necessidades das indústrias de manufatura contínua, foram desenvolvidos para mostrar de forma visual o andamento e o status do chão de fábrica. Oferecem funções importantes no monitoramento da planta, indicando problemas como parada de máquinas por problemas mecânicos, alarmes, análise de tendência, erro de comunicação, falta de matéria-prima entre outros. Os dados coletados pelo sistema podem ser armazenados em um banco de dados para serem acessados por outros sistemas como MES (Manufacturing Execution System – Sistema de Execução da Manufatura) ou o ERP (Enterprise Resource Planning – Planejamento dos Recursos da Empresa). (MARTINS, 2002)

Faz-se necessária a utilização dos sistemas MES e ERP porque o SCADA não é um sistema completo de controle das atividades da planta de manufatura, se concentrando apenas no nível de supervisão que é responsável por monitorar as atividades ocorridas, mas não executa o controle em si destas atividades.

           O modelo da pirâmide da automação (MORAES; CASTRUCCI, 2008 apud LOPES, 2012) estabelece cinco níveis hierárquicos de um processo de automação industrial. Para cada nível está associado um formato de comunicação que pode diferir daquele adotado para a comunicação entre níveis. Esta divisão coloca o MES sob o sistema ERP e sobre o SCADA, sendo todos estes sobre as camadas básicas compostas pelo controle, geralmente realizado pelo CLP (Controlador Lógico Programável) e a camada de dispositivos de campo.

SCADA

              Os primeiros sistemas SCADA surgiram juntamente com os primeiros sistemas de controle. Estes sistemas realizavam a aquisição de dados por meio de painéis de medidores, luzes e registradores de agulhas. Os operadores manualmente exerciam o controle de supervisão por meio de painéis repletos de botões. Ainda existem fábricas e estações de geração de energia que utilizam esta configuração. 

             Nas fábricas mais modernas frequentemente é preciso conectar equipamentos separados por longas distâncias, consequentemente seriam necessárias quantidades grandes de cabos para conexão e de pessoas para ir em cada equipamento e verificar seu funcionamento. Nestes casos, utiliza-se a telemetria para enviar comandos, programas e receber informações de monitoramento.

             Os sistemas SCADA se referem à combinação de telemetria e aquisição de dados. Engloba a coleta e transferência de informações, realizando as análises e processamentos de dados em tempo real e depois exibindo essas informações em telas para os operadores. As ações necessárias são então transmitidas de volta ao processo. (Bailey, 2003) 

             São compostos por hardware e software que permitem a aquisição de dados dos sensores ou equipamentos de campo. São usualmente aplicações distribuídas em uma rede local. Os principais elementos que compõe sua arquitetura são: o operador humano, que monitora o processo industrial. A IHM (Interface Homem-máquina) que apresenta as informações do processo industrial em tempo real de maneira gráfica. Trata-se de um software que pode ser executado em um computador comum ou equipamento dedicado, eventualmente com telas sensíveis ao toque. Outro componente são os MTU (Master Terminal Unit). Este módulo coleta as informações dos fieldbuses e as transmite para os módulos IHM. E finalmente os RTU (Remote Terminal Unit) que são os escravos na arquitetura mestre/escravo que enviam informações para os MTU. (UNGUREAN et al.,2014) 

            O barramento de comunicação é composto por vários protocolos de rede para a conexão entre o CLP (Controlador Lógico Programável) e os elementos de campo. O supervisório poderia supervisionar todos os elementos do barramento, porém, na maioria dos casos, o acesso do supervisório se restringe ao CLP que prepara uma tabela de status de processo. O CLP é o equipamento que de fato realiza o controle do processo, recebe o comando do supervisório e retransmite aos equipamentos em campo. (JURIZATO, 2003)

MES

             É um sistema focado na coleta de informações e no planejamento dos recursos da produção, garantindo qualidade. Um sistema MES integrado leva a uma vantagem competitiva no ambiente de fabricação e facilita decisões táticas para serem tomadas em tempo real. Entre as principais funções estão: organização dos recursos e sua disponibilidade, organização detalhada das operações, organização do produto e administração dos processos e atividades. Antes de sua existência, as informações de gerenciamento de produção eram impressas em inúmeras folhas de papel ou em várias planilhas eletrônicas alimentadas manualmente pelos operadores. Geralmente são um sistema específico para cada tipo de manufatura. (OMAN, 2011)

      São capazes de gerar uma sequência de operações baseada em prioridades, atributos, características, e/ou receitas a fim de minimizar as trocas de ferramentas e preparação de produção. Fornecem a rastreabilidade da produção e dos processos entre operações, gerenciando lotes, ordens e bateladas e fornecendo os respectivos dados históricos. (JUNQUEIRA, 2003)

REFERÊNCIAS

AZEVEDO, Rodrigo C.; MARDEGAN, Ronaldo; OLIVEIRA, João FG de. Os benefícios da coleta automática de dados do chão de fábrica para o processo de negócio gestão da demanda. Curitiba, ENEGEP 2002, 2002.

BAILEY, David; WRIGHT, Edwin. Practical SCADA for industry. Newnes, 2003.

FAVARETTO, Fabio. Uma contribuição ao processo de gestão da produção pelo uso da coleta automática de dados de chão de fábrica. 2001. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.

UNGUREAN, Ioan; GAITAN, Nicoleta Cristina; GAITAN, Vasile Gheorghita. Transparent interaction of SCADA systems developed over different technologies. In: System Theory, Control and Computing (ICSTCC), 2014 18th International Conference. IEEE, 2014. p. 476-481.

JUNQUEIRA, Gustavo Santos. Análise das possibilidades de utilização de sistemas supervisórios no planejamento e controle de produção. 2003. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.

JURIZATO, Luís Augusto et al. Sistemas supervisórios. Nova Odessa, Network Technologies, v. 1, p. 2, 2003.

LOPES, Yuri Kaszubowski et al. Integração dos níveis MES SCADA e controle da planta de manufatura com base na teoria de linguagens e autômatos. 2012.

MARDEGAN, Ronaldo; AZEVEDO, Rodrigo C.; OLIVEIRA, João FG de. Os benefícios da coleta automática de dados do chão de fábrica para o processo de negócio gestão da demanda. Curitiba, ENEGEP 2002, 2002.

MARTINS, Vinicius; BREMER, Carlos Frederico. Proposta de uma ferramenta de integração entre sistemas ERP-SCADA: Caso Prático. Encontro Nacional de Engenharia de Produção, 2002.

NIGEL, SLACK; CHAMBERS, STUART; JOHNSTON, Robert. Administração da produção. São Paulo: Atlas, 1999.

OMAN, Simon. Application of intermediate document message in the process of enterprise resource planning and manufacturing executing system integration. focus, v. 2, 2011.