Como enfrentar a complexidade das máquinas usando a Engenharia de Desempenho Inteligente

Por: Rahul Garg 01/04/2021  

Um dos principais desafios dos fabricantes de máquinas é enfrentar e responder às demandas de maior personalização de máquinas e ao aumento da complexidade resultante ao tentar cumprir com esses requisitos. A Engenharia de Desempenho Inteligente (IPE - Intelligent Performance Engineering) ajuda a resolver esses desafios das empresas que desenvolvem novas práticas de engenharia para acompanhar a sofisticação crescente associada à introdução de novas máquinas.

Implementação de tecnologias de digitalização

A tecnologia é o catalisador de mudanças mais importante para permanecer competitivo no contexto da Indústria 4.0 com a introdução de novas máquinas. Mas vários outros fatores também levam as empresas a mudar, como os clientes que desejam personalização de máquinas em termos de especificações e requisitos. Desta forma, uma máquina deve atender, exceder e oferecer suporte aos requisitos de desempenho dos casos de uso que aumentam a cada dia.

Considerando os fatores acima, é fundamental diferenciar um produto da concorrência global atendendo aos clientes rapidamente a um custo menor. Embora esses objetivos sejam os mais importantes, tecnologias dinâmicas levam as empresas a avaliar como elas atendem às necessidades e desafios de seus clientes usando a digitalização. Portanto, ao estender os limites dos avanços tecnológicos, há uma necessidade contínua de atender às crescentes demandas de flexibilidade e complexidade. Não é possível atingir esse objetivo sem avaliar rapidamente os comportamentos da máquina e inserir dados de volta no modelo.

A Engenharia de Desempenho Inteligente garante a entrega de projetos inovadores de máquinas conforme prometido por meio de um thread digital, com suporte à consistência e ao alto desempenho. Essa inovação fornece vários parâmetros fundamentais de projeto, incluindo personalização, concorrência global e simulação, além de adotar práticas de engenharia de desempenho inteligente para garantir segurança, confiabilidade e boa relação custo-benefício.


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A adoção da IPE com um thread digital é fundamental para equilibrar as necessidades do cliente e melhorar a confiabilidade e o desempenho da máquina, além de avaliar, verificar e testar os projetos.

Medição do desempenho com simulação

Como as empresas entregam máquinas com taxas de ciclo mais rápidas, maior confiabilidade e em prazos de entrega menores, a simulação é realizada antes que os testes convencionais com vários protótipos físicos. Com essa mudança, a simulação e os testes de IPE podem colaborar de forma significativa para atender às necessidades essenciais das máquinas modernas.

Um dos aspectos mais importantes do projeto de novos equipamentos industriais ou alterações de projetos atuais corresponde à verificação e teste para analisar seu desempenho antes de chegar ao cliente. Com isso, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) podem adotar várias ferramentas digitais de simulação e análise para entender as escolhas do projeto que afetam o desempenho e a falha de um componente, dispositivo ou máquina. Custa muito menos resolver os problemas do processo de um projeto do que tentar abordar possíveis problemas de projeto da máquina no ciclo de desenvolvimento do produto.

Nos métodos convencionais, ainda existem algumas transferências manuais entre os processos de projeto e simulação. Os engenheiros podem usar a simulação no projeto, que fornece uma avaliação básica ou uma análise definitiva do projeto, que leva a uma simulação mais avançada. Como as empresas tentam entregar máquinas com taxas de ciclo mais rápidas e prazos de entrega menores, as equipes estão sob pressão para realizar a simulação quanto antes possível, em vez de testar vários protótipos físicos, presumindo que esses testes físicos sejam suficientes. Portanto, o objetivo é ter simulação e teste trabalhando juntos de forma eficiente.

Análise e integração dos dados da máquina

Algumas tarefas manuais são realizadas na simulação para verificar as várias características do equipamento usando múltiplas ferramentas. Com isso, as simulações básicas não refletem de maneira consistente a interdependência de questões como interferência eletromagnética, cargas estruturais, calor e vibração. Esse cenário está se tornando um problema com os equipamentos mais inteligentes, aumentando a complexidade da fiação, dos sistemas eletrônicos e software. O projetista pode realizar uma análise fundamental para validar a segurança do projeto, mas isso vai impedi-lo de explorar as ramificações de desempenho e acertos de engenharia. Além disso, o projetista pode usar engenharia em excesso em um projeto para evitar a execução de tantos testes. Mas isso pode trazer custos e problemas adicionais ou reduzir o desempenho da máquina para atender aos requisitos de segurança. Portanto, o analista pode adotar processos complexos para lidar com as dificuldades da ferramenta de simulação e a falta de integração da ferramenta do projeto. E qualquer atraso no processo pode resultar na realização de análises arriscadas de projetos desatualizados.

O processo de digitalização, incluindo o gêmeo digital, requer um nível de integração superior, que é essencial para os fabricantes de equipamentos originais (OEMs). Um gêmeo digital abrangente melhora a precisão da simulação de várias características de componentes e equipamentos, permitindo a entrega mais rápida de uma máquina mais confiável e inteligente. O thread digital também automatiza o processo de compartilhamento de informações entre as equipes de engenharia, analistas de produção, equipe de teste e engenheiros de serviço. Esse progresso permite que as equipes avaliem os recursos e limitem as variações do produto de maneira eficiente. A melhor integração entre projetistas, analistas e dados em tempo real permite que os OEMs adotem práticas de IPE para melhorar a velocidade da engenharia e aumentar o desempenho, além de garantir segurança, confiabilidade e boa relação custo-benefício.

A Engenharia de Desempenho Inteligente melhora a confiabilidade e aborda os riscos ao construir um conjunto de modelos altamente precisos para prever o comportamento do produto durante as fases do ciclo de vida. Essa abordagem se tornou única no mercado hoje porque permite entender as necessidades e desafios do processo do fabricante de máquinas e equipamentos industriais. Os dados resultantes dessas questões identificam três áreas fundamentais:

  • A simulação multifísica fornece aos clientes a capacidade de equilibrar vários atributos sob apenas um guarda-chuva. Por exemplo, decifrar a análise térmica e de estresse de forma combinada. O que acontece quando o calor aumenta? Qual é o seu impacto na estabilidade do produto? Existem ângulos da simulação multifísica implementados em conjunto para atender às várias necessidades que normalmente estão isoladas. É muito importante ter a capacidade de equilibrar as características de desempenho nos domínios da física.
  • A integração de projeto e simulação utiliza a engenharia de desempenho para abordar o processo de comissionamento de projeto de produto front-end, garantindo a consistência e alta variabilidade dos modelos, gerenciando as várias alterações sem perder dados e mantendo tudo em sincronia.
  • A validação em ciclo fechado (closed-loop) expande o horizonte de teste e considera a bancada de teste ou o protótipo da máquina ou a máquina em operação como ambiente de teste. Com isso, você receberá mais informações sobre o uso da máquina, obtendo dela um feedback em tempo real como parte da análise de teste.

Conclusão

Com os equipamentos industriais se tornando mais complexos e os prazos de entrega mais curtos, os principais OEMs industriais devem criar simulações mais eficazes e confiáveis. O desenvolvimento de máquinas industriais exige o melhor equilíbrio entre produtividade, precisão, confiabilidade e eficiência, executando tudo isso digitalmente para inovar mais que a concorrência.

A Siemens Digital Industries Software promove a transformação para empresa digital, onde os projetos de engenharia, manufatura e eletrônicos serão elaborados em conjunto no futuro usando o portfólio Xcelerator. O Xcelerator é um portfólio abrangente e integrado de software, serviços e uma plataforma de desenvolvimento de aplicativos, que acelera a transformação de negócios em empresas digitais. O Xcelerator permite um forte efeito na rede industrial - requisito essencial para tornar a complexidade em vantagem competitiva, não importa o setor ou empresa, promovendo uma transição perfeita para criar máquinas eficientes e complexas do amanhã.

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Rahul Garg

Vice-presidente do programa de máquinas industriais e empresas de médio porte da Siemens Digital Industries Software, responsável pelo desenvolvimento de negócios globais. Ele e sua equipe desenvolvem iniciativas estratégicas e desenvolvem soluções, trabalhando com clientes líderes do setor para fornecer liderança em inovação em questões novas e emergentes no setor de máquinas. Rahul tem 25 anos de carreira, que inclui o fornecimento de soluções baseadas em software para engenharia de produto e inovação em manufatura em todo o mundo. Desde 2007, ocupou cargos de liderança em pesquisa e desenvolvimento, gestão de programas, gestão de vendas e P&L (lucros e perdas), com foco em máquinas industriais e equipamentos pesados.