Edição 267 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 267 – 2021

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Metrologia 4.0 caminha na direção da ciência de dados

A Fundação CERTI é uma organização de pesquisa, desenvolvimento e serviços tecnológicos especializados, privada, independente, e sem fins lucrativos, dedicada a desenvolver soluções inovadoras para a iniciativa privada, governo e terceiro setor. A Fundação é dividida em Unidades de Negócios, chamadas Centros de Referência em Tecnologias Inovadoras, nas áreas de transformação digital, metrologia e instrumentação, processos produtivos, empreendedorismo inovador, economia verde, energia sustentável, e ainda, incubação de empresas.

Em 2020, a CERTI manteve suporte em metrologia e instrumentação às empresas, na consolidação do seu avanço tecnológico, atuando na transformação digital dos processos relativos à melhoria da qualidade de produtos, e conservação da integridade dos ativos de produção – destaque-se sua participação em projetos de P&D de Petróleo & Gás, Aeroespacial & Defesa, entre outros setores da economia. A instituição consolidou uma nova estrutura que, homologada, facilita a visualização de novas oportunidades, e aumenta o potencial de sinergia com as demais áreas da CERTI.

A fim de atender os requisitos de uma indústria 4.0, que demanda sistemas de produção eficientes, flexíveis, globais e inovadores, a metrologia deve ser rápida, precisa, confiável, flexível e holística. Nesse escopo, muitos desafios estão presentes, como a redução do tempo de medição, o processamento automático dos dados, a verificação da incerteza de medição, a sua redução, o aumento da integração, da densidade de informação e das técnicas de medição disponíveis.

“Na Fundação CERTI, entendemos que a transformação digital da produção consiste na aplicação racional de modernas tecnologias, visando a alcançar novos e mais elevados patamares de eficiência e flexibilidade” conta Dr. Miguel Burg Demay, pesquisador e coordenador de projetos. Doutor em Engenharia Mecânica, pela Universidade Federal de Santa Catarina, com ênfase em Metrologia e Instrumentação, atua nas áreas de ciência, análise e confiabilidade de dados, sistemas automatizados de medição e sensores..

No contexto industrial, o Labfaber – LaboratórioFábrica de referência para o desenvolvimento, o domínio, a prática e a difusão de tecnologias digitais na manufatura competitiva de produtos tecnologicamente avançados, bem como para a capacitação e a disseminação de soluções em Indústria 4.0 –, representa o que há de mais moderno na indústria, no que diz respeito à transformação digital, com foco em eficiência e flexibilidade.

No contexto da metrologia com foco na eficiência da indústria brasileira, a Certi trabalha com uma abordagem intensiva em dados, os quais podem ser gerados por sistemas de medição, ou provenientes de fontes diversas, como a internet. Ainda, promove a utilização de sistemas ciberfísicos, para constituir unidades inteligentes, com capacidades de análise diferenciadas, que podem se estender ao longo de todo o ciclo de vida de um equipamento ou produto.

Miguel conta que a utilização dos dados gerados por medição em níveis mais elevados de análise, como diagnósticos, predições e prescrições, promove a projeção da metrologia na direção da ciência de dados. “Conceitos oriundos de áreas, como estatística e inteligência artificial, passam a pertencer ao escopo de análises de dados de medição. Assim, a reflexão sobre a qualidade metrológica dos resultados adquire especial valor, uma vez que estes são utilizados para embasar decisões de elevado impacto e responsabilidade. A metrologia ganha ainda mais importância, pois, é ela que transforma dados de medições em informação confiável, agregando contexto. A informação, por sua vez, pode transformar-se em conhecimento, quando combinada com experiência e entendimento”, pondera Miguel.

Na CERTI, a metrologia é abordada por três perspectivas diferentes, que trabalham juntas para o desenvolvimento e implementação da metrologia 4.0 na indústria: serviços tecnológicos, cursos e assessorias, e projetos.

“Para a prestação de serviços tecnológicos, possuímos laboratórios com infraestrutura de ponta, para realização de medições e calibrações dimensionais, superficiais e geométricas. Com máquinas de medição por coordenadas, tomógrafo industrial e equipe altamente especializada, prestamos serviços de medição e calibração para peças e produtos de diferentes complexidades.”

“Oferecemos também cursos e assessorias para laboratórios e indústrias. Como instituição referência em metrologia, acreditamos na necessidade de difundir e incutir o tema na cultura organizacional de empresas. Oferecemos cursos de formação em metrologia, estatística aplicada, tolerâncias geométricas, qualidade laboratorial, gestão da metrologia, inovação e tecnologia, entre outros”, diz o Dr. Gustavo Daniel Donatelli, diretor do Centro de Metrologia e Instrumentação (CMI). Doutor em Engenharia Mecânica, pela Universidade Federal de Santa Catarina, com ênfase em Metrologia e Instrumentação, desenvolve pesquisas em metrologia dimensional e geométrica, e em métodos estatísticos para garantia da qualidade.

A CERTI promove, ainda, um conjunto de ações integradas, visando a apoiar empresas e laboratórios nas mais diversas áreas em que há o envolvimento da Metrologia e a Garantia da Qualidade.

Entre os temas mais abordados com laboratórios, pode-se citar a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025; sistemas, ambientes e incerteza de medição, gestão de laboratórios, inteligência de mercado, e estratégia de dados. “Com as indústrias, trabalhamos com gestão de sistemas de medição, MSA, CEP, GD&T (Tolerância Dimensional e Geométrica), tecnologia de medição por coordenadas, desenvolvimento de instrumentação e sensoriamento para tarefas especiais. Mais recentemente, temos dado apoio à implantação de sistemas ciberfísicos e à transformação digital em indústrias. Sobre este assunto, é importante mencionar que é muito relevante identificar claramente o que é possível e faz sentido desenvolver, pois, nem todas as tecnologias estão maduras o suficiente para operar com confiabilidade. As expectativas das empresas em relação à transformação digital são muitas vezes inflacionadas por mensagens de cunho comercial, mesmo em ambientes que não estão preparados para a mudança”, afirma o Dr. Gustavo.

A equipe CERTI/CMI desenvolve ainda projetos de sistemas voltados à automação, instrumentação e gestão da integridade em diversos setores da economia, onde a metrologia está presente desde as primeiras etapas do projeto, com a definição confiável dos requisitos normativos e do cliente, passando pela comprovação experimental da evolução do nível de maturidade tecnológica e comercial do produto (TRL/CRL), até que o produto esteja desenvolvido e comprovadamente atenda a necessidade desejada.

Miguel ressalta que todas essas perspectivas convergem para o desenvolvimento de meios e métodos para a inclusão da metrologia na indústria 4.0. Essa é a evolução natural dos sistemas produtivos, e sim, a metrologia possui papel preponderante no assunto. “Entendemos que a qualidade, nesse contexto em ascensão, será pautada em dados dos mais diversos processos produtivos. O uso dos dados será uma atividade tipicamente indutiva, compreendendo análises descritivas, diagnósticas, preditivas e prescritivas. Neste cenário, a informação e a sua partilha serão fatores diferenciadores para as empresas. Muitos afirmam que os dados serão o petróleo de futuros negócios, assim, a sua análise em tempo real e aprendizagem de máquina criarão valor comercial adicional.”

“A partir dos dados que diariamente são inseridos nas bases de dados da metrologia (fruto de nossos serviços laboratoriais), pode-se fazer diferentes análises, deixando a simples garantia da qualidade da medição de lado, e partindo para um viés voltado à inteligência de dados, com o alinhamento das informações adquiridas aos objetivos da organização, com foco em sua competitividade”, diz Miguel.

Por mais simples que pareça, muitas empresas não fazem uso dos dados disponíveis, e poucas os estruturam de maneira adequada para a extração de informações, como intenções, periodicidade, hábitos de consumo, recorrência de compra, ou mesmo primeiro canal de interação do cliente com a empresa. Esses entendimentos fornecem uma base para ações que direcionem esforços em função de maior valor.

Analisando por um outro prisma, no processo de transformação digital, há uma mudança em curso, que impactará na forma habitual de se olhar para as medições. O grande interesse de quem deseja medir algo deixa de ser o mensurando em si, e passa a ser a informação que pode ser obtida a partir do sinal adquirido. A atividade de medição passa a ser então motivada pelo desejo de se conhecer o comportamento de processos e sistemas, e não apenas para verificar o estado de certa variável ou a adequação a normas.

Entretanto, é importante que se reflita um pouco sobre a qualidade das decisões baseadas em dados. Sua assertividade depende diretamente da qualidade dos resultados obtidos por algoritmos de processamento de dados.

A confiabilidade da saída de tais algoritmos depende da qualidade dos dados adquiridos, e de sua representatividade frente ao fenômeno que se deseja observar. Nesse contexto, o papel de quem lida com metrologia pode mudar de enfoque. É importante tomar consciência de que o papel demandado do profissional de instrumentação e metrologia não se limita a gerar dados; ele irá garantir que os mesmos sejam adquiridos, de forma confiável e adequada, para uma análise de dados conseguinte. Em última instância, ele será um dos responsáveis pela qualidade das decisões tomadas em nível gerencial. Entender como a incerteza de medição se propaga por meio dos algoritmos de processamento, e como minimizar sua influência, trará confiabilidade à tomada de decisão. E é atividade em que profissionais de instrumentação e de metrologia podem ser fundamentais, como parte do processo de análise de dados, trabalhando em equipes multidisciplinares, com especialistas cientistas de dados.

A CERTI tem direcionado suas pesquisas para fornecer fundamentos aos profissionais, e ajudar na evolução conjunta das empresas e cadeias produtivas. Cada cliente tem suas necessidades; por isso, a discussão deve ser direcionada e exclusiva à realidade de cada organização em seu contexto. Afinal de contas, o mundo virtual estará cada vez mais presente, com seus gêmeos digitais, modelos computacionais e simulações. Porém, os parâmetros de entrada consistem em traduções de variáveis reais, como temperatura, vibração, corrente e pressão, por meio de sensores e sistemas de medição. Caso as medições não forem confiáveis, também não o serão os modelos estatísticos, empíricos ou de inteligência artificial desenvolvidos, bem como os resultados de simulações, avaliações de estado, diagnósticos, predições e prescrições realizadas. Dessa forma, as conclusões tomadas a partir de dados de baixa confiabilidade passam a ter validade questionada, e podem levar a decisões errôneas ou infrutíferas.

Assim, a CERTI entende o enorme potencial da Metrologia para a transformação digital de processos produtivos, e está, em diferentes níveis, no processo de implementação desse conceito em serviços e projetos; por exemplo, com o desenvolvimento de sensores e de sistemas de medição para processos produtivos de setores, como óleo e gás, e aeronáutico, bem como gêmeos digitais, para analisar a integridade de equipamentos.

Também no LabFaber, os temas Indústria e Metrologia 4.0 vêm sendo trabalhados por meio do Sensoriamento da Produção e Digitalização da informação, sistemas IIoT alimentando dashboards, em tempo real, predições de manutenção e capacidade de simulação com dados prescritos dos sistemas produtivos.

É fato que a Metrologia 4.0 torna os processos industriais mais eficientes, e a possibilidade de melhoria no controle de qualidade reduz a necessidade de retrabalho. Além disso, sistemas de medição mais ágeis e de melhor exatidão permitem a realização de um maior número de medições.

Mas, talvez o olhar mais correto seja que a necessidade de aumento de eficiência, demandada pela indústria 4.0, exige da metrologia um novo perfil. O conceito de salas climatizadas, com máquinas medindo pequenos lotes, deixa de ser viável nesse novo paradigma industrial.

Portanto, novos meios e métodos devem ser desenvolvidos para permitir a evolução do parque fabril para a quarta revolução industrial. Nesse contexto, surge a possibilidade de medições automatizadas, em linhas de produção, bem como análises estatísticas mais profundas, a fim de que o processo de medição não se torne o gargalo do sistema produtivo.

Porque Metrologia 4.0 é um tema muito mais amplo. Envolve identificar o que realmente é pertinente medir, como medir, em que ponto do processo produtivo medir, e quais incerteza e velocidade de medição adequadas. Por um lado, sistemas com alto nível de confiabilidade podem custar muito caro, enquanto vários sensores de baixa qualidade podem compensar o erro, a partir de uma tendência no sistema e, ao mesmo tempo, verificar inconsistências pela simples comparação entre pares.

O balanço entre qualidade e quantidade de dados deve ser criticamente analisado, incluindo a análise entre o que é necessário, e quanto isso custará. Na mesma linha, aspectos como a não consideração dos erros envolvidos no ambiente e no operador, e a estratégia de medição utilizada poderão gerar dados equivocados. Dados esses que, quando misturados com a base principal, trarão resultados errados, e consequentes ajustes desnecessários – possíveis lotes comprometidos, indecisões quanto à produção, atrasos, problemas com o produto, e o pior: problemas com os clientes.

“A estratégia de medição é tão importante quanto o parque de equipamentos disponível. E ainda, após a realização das medições, é necessário zelar pela integridade dos dados medidos, e prover apoio ao desenvolvimento de modelos computacionais que considerem a incerteza de medição em suas análises e previsões”, explica M. Sc. André Luiz Meira de Oliveira, arquiteto de soluções. Mestre em Metrologia e Instrumentação, pela Universidade Federal de Santa Catarina, atua no planejamento estratégico de soluções e projetos.

“Portanto, não se trata apenas de desenvolver algoritmos a partir de dados existentes. A indústria 4.0 demanda uma metrologia 4.0, capaz de fornecer a confiabilidade necessária, para processos produtivos ágeis e assertivos. É uma ampliação da atuação do metrologista para dentro da linha de produção, não mais restrita a laboratórios. A metrologia 4.0 necessita de um metrologista 4.0 que atue na garantia da qualidade dos dados medidos, e na assertividade de sua análise. As vantagens advindas são muito claras, como a redução de custos, aumento da produtividade, eliminação do operador humano, rapidez, etc.”, relata Miguel.

Como exemplo, podem citar-se as calibrações. Calibrações são procedimentos complexos, morosos e detalhados. É óbvia a vantagem que o uso de sistemas automatizados possui, com capacidade de realizar os procedimentos, de forma ágil e padronizada, reduzindo assim custos e a influência do processo no resultado da calibração. E os dados de calibração podem ser diretamente armazenados em nuvem, permitindo a rápida apresentação de resultados e análise dos dados, agregando valor ao cliente.

Miguel lembra que “calibrações automáticas se baseiam em métodos de otimização matemáticos, estatísticos ou por IA, para reduzir a diferença entre o valor medido e o simulado. Também demandam experiência e conhecimento de seu operador, além de modelos altamente eficazes para o processo em questão. Têm ainda a questão do custo envolvido, não apenas com o equipamento, mas com manutenção e treinamento. O produto da calibração para a Indústria 4.0 não será somente a emissão de um certificado, mas sim um input de conhecimento ao sistema produtivo, o qual ancora processos de decisão. Para isso, os laboratórios de calibração devem se adaptar, e as empresas devem assumir que esse conhecimento é essencial para o sucesso de suas produções”.

Dentro dos novos padrões de manufatura, alinhada aos conceitos da Indústria 4.0, a garantia da conformidade é necessária e mais exigida, a partir da necessidade de processos de customização em massa, ou seja, produtos com diferentes requisitos sendo gerados em série. Neste caso, a capacidade de controle depende diretamente da flexibilidade de atendimento a estes novos requisitos, além da capacidade dos sistemas de medição.

Nesta visão, novas faixas de medição podem ser exigidas, e devem ser garantidas em nossos sistemas, além da rastreabilidade e a análise da propagação de incertezas de medição dentro da fábrica, que se tornam fatores críticos para a qualidade final dos produtos. Uma curva de calibração pode demonstrar maiores incertezas em seus limites de faixa de medição; porém, esses limites de faixa podem ser a demanda de produção daquela personalização. Isso propagaria as incertezas de medição de processos primários, criando resultados imprevisíveis, e comprometendo a qualidade final do produto como um todo. Determinar claramente a estratégia de rastreabilidade, calibrando os instrumentos de forma correta e em intervalos definidos com base em risco e criticidade, demanda inteligência metrológica na fábrica do futuro, relata André.

Vale lembrar que a Metrologia 4.0 inclui a integridade dos dados coletados, ainda que “jogados” na nuvem – tema de grande apelo atualmente. É importante que se diga que a integridade dos dados sempre foi questão pertinente. Convencionalmente, a resposta de medidores é anotada por um usuário em planilhas, que, depois, são transcritas para um sistema de armazenamento, seja este um sistema de arquivos em papel, em computador ou, em dias atuais, em nuvem.

Interessante também mencionar que é praticamente impossível garantir a integridade dos dados armazenados onde quer que seja – ninguém está livre de invasões de hackers. Então, como reduzir a exposição ao risco de dados não-íntegros? Primeiramente, garantindo a correta transcrição dos dados ao sistema de armazenamento; depois, mantendo um sistema de banco de dados capaz de organizar e garantir esse armazenamento. Idealmente, tal sistema deve ser redundante, para que se possam recuperar informações, em caso de defeitos em discos rígidos e memórias. E é com base nessa premissa que vemos o surgimento de empresas especializadas em armazenar dados em nuvem, pois, o custo associado à manutenção e segurança de tal sistema não é desprezível.

A evolução tecnológica acontece, e as pessoas se adaptam a ela. É um processo acontecendo nesse momento, e todos os agentes envolvidos devem preparar-se. A questão é que ainda não se tem a dimensão exata do que é possível fazer com a tecnologia de hoje, ou mesmo com a que teremos disponível, em anos próximos. O usuário entende a mudança, e se adapta. Obviamente que mudanças na legislação são necessárias, e irão ocorrer com o natural amadurecimento tecnológico da sociedade – nem sempre na velocidade ideal. Então, como trabalhar o gap entre possibilidades tecnológicas e práticas legais?

“Existem, nesse escopo, três agentes – a tecnologia, a ética e a legislação – que interagem, se limitam e evoluem. A tecnologia se instala, e altera a sociedade, que passa a demandar mudanças em sua organização. O mercado vai propor mudanças, que serão recebidas e limitadas pela sociedade ou legislação. Mas, esse é um processo moroso e que pode trazer desgastes. Portanto, a melhor forma de lidar com a questão é com a aproximação entre universidades, centros de pesquisa e órgãos governamentais. Propostas de alterações em normas, regulamentações e leis devem ser desenvolvidas em parceria. Esse processo já está ocorrendo, e deve intensificar–se, nos próximos anos. Com uma legislação clara, empresas passam a conhecer as regras do jogo, e podem adaptar-se e evoluir rapidamente para competir por fatias de mercado. Então, a inovação e o empreendedorismo encontram seu espaço”, finaliza Dr. Miguel Burg Demay.

As experiências dos usuários com a Transformação Digital nos processos de Metrologia

“Em um contexto em que a Metrologia assume um papel cada vez mais importante dentro das organizações, a qualidade das medições pode elevar significativamente o valor e a eficiência dos processos e a qualidade de produtos. Newton Bastos, Gerente de Contas da Presys, levou a Controle & Instrumentação para percorrer com ele diversas regiões do Brasil, diversas indústrias de diferentes segmentos, além de prestadores de serviços, para entender como a metrologia apoia o que já existe, e os novos desenvolvimentos. A ideia era entender como os profissionais estão lidando com estas implementações, quais os bônus – e os ônus – nesta jornada metrológica; era mostrar as experiências práticas dos usuários com a Transformação Digital nos processos de metrologia, utilizando recursos à disposição; observar como a Transformação Digital está acontecendo, como a metrologia incorpora as tecnologias para solucionar problemas tradicionais. Entendendo que a Transformação Digital não se relaciona apenas com tecnologia, mas também com Estratégia, Cultura e novas maneiras de pensar, demandando mudanças e quebrando paradigmas.

“De acordo com a ISA – Instrument Society of América –, um instrumento industrial é todo dispositivo utilizado para medir, direta ou indiretamente, ou controlar uma variável. Incluem-se aí os elementos e sensores primários, elementos finais de controle, dispositivos computacionais, elétricos de alarme, chaves e botoeiras. A gente precisa ter em mente que a eficiência dos processos industriais depende da qualidade da instrumentação, da confiabilidade metrológica. Porque a instrumentação, quando utilizada de forma criteriosa e planejada, reduz custos e aumenta produtividade, contribuindo com a qualidade e a segurança da operação. Cada instrumento utilizado em um processo é de suma importância, e, para garantir a qualidade e competitividade de seus produtos, segurança na operação de seus equipamentos, é preciso adotar serviços de calibração”, diz Rogério O. da Costa, da Fernandez Indústria de Papel, que pauta o trabalho diário unindo padrões, normas e experiência: “Calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, ou sistema de medição, ou valores, representados por uma medida materializada, ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões, de acordo com o VIM – Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia.”

Rogério destaca que o mercado está cada vez mais competitivo, em busca de melhoria contínua nos processos industriais, internalizando novas tecnologias. “Com aplicação da automação na produção, e com a chegada de novos instrumentos para controle de processo, sentimos a necessidade de uma melhor performance de nossa equipe, na prontidão de atendimento à produção, de maneira geral. Então, a empresa comprou calibradores de malha LC 505, padrões de pressão PC 507, manômetros padrões, bomba comparativa, configurador Hart FCY-15, e o software de Gestão de Calibração, o Isoplan. Demos início aos tagueamentos dos Instrumentos dos setores, cadastramentos, padrões, definições de criticidade, através do TAC (time de análise crítica), envolvendo a equipe de Instrumentação, PCM, qualidade, engenharia de processo, segurança do trabalho e meio ambiente. E o software Isoplan nos deu total confiabilidade, segurança, conformidade, produtividade, gestão do plano, com alarme de vencimento das calibrações dos instrumentos e padrões. Com a gestão do Plano de Calibração, enviamos nossos instrumentos de processo para prestadores de serviços de Calibração pertencentes à RBC (Rede Brasileira de Calibração) / Inmetro. Essa prestação do serviço é acompanhada pela nossa equipe interna de instrumentação – que apresenta, aos prestadores, as estratégicas de calibração de cada instrumento a ser calibrado. Após a calibração, nossa equipe realiza uma análise dos certificados emitidos externamente – análise criteriosa para aprovação ou reprovação dos instrumentos. Hoje, com os equipamentos adquiridos, já realizamos algumas calibrações internamente, com nossa equipe de instrumentação. Através da gestão do Plano de Calibração, temos o maior controle do tempo de vida e performance dos instrumentos de processos”, finaliza Rogério.

“Em virtude da crescente tendência de implementação da indústria 4.0, cada vez mais o setor de metrologia se torna mais dinâmico, em buscas de resultados precisos, e com maior eficiência. Para isso, temos de ter, em mãos, equipamentos modernos, que nos auxiliem e que possam executar várias atividades, com menor intervenção humana. Então, nós da equipe de Calibração da Schering do Brasil Química e Farmacêutica LTDA, estamos sempre buscando novas tecnologias para reduzir tempo e ganhar praticidade em nossos processos. Desde o início deste, com a troca de nossos padrões pela linha Advanced, foi perceptível a redução do tempo na execução de nossas atividades, com a comunicação direta entre os padrões e sistema Isoplan. A redução de tempo das calibrações executados pelos instrumentos e o preenchimento de certificados pelo próprio sistema, através de programação automática, nos dá a liberdade para executar outras tarefas”, conta Jorge Sampaio.

Em algumas indústrias, os custos envolvidos nos processos de medição giram em torno de 10% a 15% do custo de produção, e a metrologia se tornou uma parte natural – e vital – do dia-a-dia dessas organizações. E o reconhecimento de que uma gestão metrológica eficaz gera redução do uso de insumos e do desperdício de matérias-primas, além de uma diminuição dos retrabalhos e devoluções, elevando a integridade nas medições, o que gera um aumento efetivo da produtividade.

Muitos usuários e gestores estão investindo em metrologia avançada, dentro dos projetos de inovação. Ao direcionar recursos financeiros em metrologia avançada, a empresa enxerga seus processos e descobre gaps, que podem ser origem de falhas, prejuízos, custos e retrabalho. Com a transformação digital nos processos de calibração, infraestrutura de TI, e automatizando processos de calibração, as indústrias estão reinventando sua missão, produtos e serviços.

Nas indústrias de alimentos, incluir a metrologia na totalidade da cadeia produtiva garante que a empresa tenha elevada previsibilidade, de acordo com os dados de medições confiáveis que ela gera.

E os usuários entendem como a metrologia deve ser adaptada a esses desafios, mantendo o seu histórico no fornecimento de confiança e segurança: com a previsibilidade de falha, as tomadas de decisões se tornam mais eficazes e assertivas, e os custos com correções são reduzidos.

Um time de Metrologia e Qualidade destacou o foco em medir, com confiabilidade e qualidade, manter a precisão e exatidão dos instrumentos de medição, para assegurar a qualidade da incerteza de medição. Alguns usuários destacaram a importância de garantir que os instrumentos e equipamentos utilizados na medição também sejam calibrados, verificados e, se necessário, substituídos por modelos mais modernos e robustos.

Nas instituições que formam profissionais, fica cada vez mais claro que a importância de não ser somente eficiente, mas conseguir executar mais calibrações com qualidade, em menos tempo, e com mais assertividade. Alunos e professores focam nas Tecnologias Digitais, que possibilitam a experimentação contínua, protótipos e ideias testadas, implementadas e rapidamente ao alcance dos usuários. E o trabalho em equipe multidisciplinar é valorizado desde a formação, sempre envolvendo profissionais de outros departamentos (TI – Qualidade – Engenharia – Manutenção – Produção) para o sucesso da implementação da Metrologia Avançada.

Uma observação feita, principalmente por professores e gestores, é a atitude positiva, com olhar crítico e mais analítico. Durante a formação dos profissionais da área, se aprende que calibração requer Paciência, Confiança e Conhecimento; é preciso entender que a tecnologia tem um papel importante na mudança, mas os profissionais precisam aceitar essas mudanças – e se preparar para lidar com elas.

Ficou claro que, para que haja segurança e assertividade nos processos de calibração, será necessário também que seja comprovada a competência das pessoas e organizações. Então, é importante estimular a formação continuada, para que se entenda a calibração dos diversos instrumentos ao longo do tempo e, então, de acordo com os resultados, evidências e determinações legais, sugerir melhorias e/ou alterações na frequência das calibrações.

Também é necessário demonstrar que as indústrias se comportam de acordo com princípios éticos, no atendimento das necessidades do mercado e da sociedade.

O que pode indicar a necessidade de atualização da infraestrutura de metrologia, entre outras coisas, desenvolvendo procedimentos validados para manutenção e calibração; uma infraestrutura digital de qualidade, para gerar certificados de calibração digitalmente, e promover uma efetiva harmonização entre quem gera e faz serviços metrológicos internos ou externos, e quem recebe toda esta documentação eletrônica.

Alguns usuários estudam e implementam uma estrutura de informações digitais segura e padronizada, para uso em calibração e metrologia, bem como atualização digital de toda a documentação de calibração, em uma infraestrutura de qualidade.

A digitalização deve encaminhar dúvidas relativas à distribuição das calibrações, ao longo dos meses, e a necessidade de quantificar as calibrações, por mês; quando ocorrerão picos de serviços, e quando serão necessários mais bons prestadores de serviços; e ainda, quando haverá possibilidade de enviar os padrões para calibração.

Os Prestadores de Serviços estão atentos às demandas e dúvidas do setor, e estão organizando-se para este processo de transformação digital. Todos são unânimes na importância da utilização e entendimento dos documentos orientativos e normas, como ABNT NBR ISO/IEC 17025:2017, Guia ISO / IEC 98-4: 2012, Incerteza de medição e V.I.M – Vocabulário Internacional de Metrologia, etc. Eles têm em mente que sempre se deve treinar, ter zelo pelos padrões, e comprometimento com a atividade.

Todos os envolvidos – tanto prestadores de serviços internos ou externos, e usuários de serviços metrológicos – estão atentos à questão de segurança e validação metrológica de comunicação de dados confiável, segura e eficiente, mesmo em cenários complexos.

Todos os usuários enxergam os calibradores como dispositivos portáteis totalmente conectados, gerando dados, direta e totalmente dentro das normas, e integrados aos softwares, focando no Gerenciamento das Calibrações e na Gestão Metrológica, com realização de Estudo de Frequência de Calibração (Método Schumacher) / Gráfico Tendência, e na Elaboração de Plano de Calibração, Análise Crítica, Calibração em Malha e Audit Trail (Trilhas de Auditoria).

Nas indústrias em geral, as informações sobre incerteza na avaliação de conformidade estão sendo analisadas como critério de aceitação das calibrações. A norma ISO 9001:2015, no item 7.1.5.1 (que aborda as Generalidades), estabelece que “A organização deve monitorar e prover recursos necessários para assegurar resultados válidos e confiáveis, quando monitoramento ou medição for usado para verificar a conformidade de produtos e serviços com requisitos. (...) Quando a rastreabilidade de medição for um requisito, ou for considerada, pela organização, parte essencial da provisão da confiança (7.1.5.2 parte sobre Rastreabilidade da medição).”

A experiência demonstra que as equipes executam as calibrações para garantir a qualidade dos produtos, e não somente atender normas e requisitos. Cada instrumento calibrado tem uma função no processo. Então, vale a pena perguntar: por que calibrar este instrumento? Qual norma atender? Quais os critérios de aceitação para aprovação dos certificados obtidos nas calibrações?

Todas as equipes entrevistadas foram categóricas, ao afirmar que não existe uma fórmula mágica para definir critério de aceitação. Não existe uma norma específica. A ISO 10.012 menciona “Conhecimento do processo em que o instrumento é utilizado” e limites de Erro Admissível, então, cada organização deve definir seu próprio Critério de Aceitação para os processos. Lembrando de que ele não deve ser estabelecido uma única vez, e utilizado por toda a vida útil do instrumento; rever as definições faz parte do processo de melhoria contínua.

Destacou-se a necessidade de se entenderem os fundamentos da metrologia, como SI, medidas, erros, incertezas de medição, tratamento de números e resultados, análise de certificados, elaboração de documentos, etc. Ao dominar os conceitos e a prática, se percebe que a calibração pode ser feita de forma individual, ou em um conjunto de indicador mais sensor, mas, quando se calibra em separado, podem ser gerados dois ou mais certificados, com erros e incertezas individuais de cada um.

Então, os usuários estão percebendo que, ao calibrar em malha, unificam o certificado, obtendo um único erro e uma única incerteza.

Afabricação moderna é um esforço baseado em dados – eles vêm de toda a planta, e seu volume tem aumentado como uma evolução natural, uma vez que os sistemas atuais permitem uma economia considerável de tempo, e têm conectividade para permitir o monitoramento contínuo e remoto da saúde de todo o processo. Combinando todas as tecnologias disponíveis, seja na manufatura, seja em processos contínuos, as equipes de gerenciamento, agora, dispõem de dados, em tempo real, para tomar decisões mais acertadas.

Os fabricantes que optam por uma medição e calibração automatizados descobrem que podem controlar melhor os limites dos instrumentos, melhorando a repetibilidade dos processos e a qualidade da produção. O maior obstáculo, muitas vezes, é o investimento inicial, não apenas em equipamento, mas também em pessoal. É importante ter em mente que a automação da calibração pode significar algo diferente para cada usuário. Por exemplo, a metrologia automatizada pode ser tão básica quanto instalar um acessório numa solução de medição já existente; ou tão complexo quanto uma revisão completa do processo de fabricação.

Na indústria farmacêutica, por exemplo, o gerenciamento de risco de qualidade é um requisito regulatório obrigatório, e os fabricantes estão atentos às diretrizes para a instrumentação de seus processos, tais como “Validação de Processo: Princípios e Práticas Gerais”, pelo FDA, e o Anexo 15, emitido pela EMA, oferecem informações para ajudar os fabricantes de medicamentos a gerenciar a instrumentação corretamente. A indústria química tem requisitos para testes de prova, de acordo com IEC 61508 e IEC 61511, enquanto a indústria de petróleo e gás, além das normas, deve ater-se aos acordos contratuais, ao mesmo tempo que cumpre as diretrizes das agências governamentais. E muitas indústrias, onde a metrologia automatizada já está avançando, ainda mantêm nichos de métodos tradicionais. Vale lembrar que a metrologia automatizada não reduzirá o erro de inspeção para zero – nenhuma tecnologia pode fazer isso, porque sempre surgirão situações não previstas. Mas, a medição automatizada pode ajudar significativamente os fabricantes a se aproximarem de zero, versus processos manuais – e a chave está nos dados que os sistemas automatizados podem coletar.

Redes neurais artificiais também já são métodos de calibração bem estabelecidos, com grandes vantagens na modelagem de bancos de dados grandes e complexos; a inovação é a utilização de técnicas estatísticas, que auxiliaram na busca do melhor algoritmo. A calibração ajusta os modelos matemáticos, e otimiza diversas variáveis internas e, isto é fundamental para que nossos produtos possam identificar o comportamento das medições, das operações e proporcionar melhores resultados e aumentar a disponibilidade. As redes neurais artificiais são muito eficientes, para a extração de informações quantitativas de grandes bancos de dados, onde a não linearidade está presente, e ainda as medições são afetadas por variações ambientais e instrumentais. Ao se utilizarem modelos de previsão baseados em redes neurais artificiais, abre-se a possibilidade de lidar com problemas não lineares, e também utilizar o sistema de agrupamentos de padrões para prever, com maior acurácia, as medições: a combinação da inteligência artificial e um banco de dados bem estruturado oferece maior robustez, estabilidade e exatidão. E a excelência no processo de calibração é a base deste benefício. É a calibração com inteligência. O que tem de mais moderno com o potencial de ajudar as empresas da indústria de processos a alcançar transformações disruptivas, tanto em desempenho quanto na geração de valor.

Todas essas ideias se juntam, quando, depois do levantamento e categorização dos instrumentos, é preciso definir a frequência de calibração – que vai depender, entre outros, da natureza do que está sendo medido, da gravidade dos impactos do processo, do tipo de instrumento, da possibilidade em se acessar um instrumento sem desligamento completo, das normas... Considerando o custo de cada calibração, os avanços tecnológicos facilitam, tanto a configuração, quanto a execução de um plano de calibração. E contar com bons parceiros é sempre importante.

Um especialista em tecnologia de medição desenvolveu uma solução de automação universal flexível, para o ambiente heterogêneo de teste de resistência do fabricante mundial de ferramentas elétricas STIHL. A solução permite a implementação rápida de planos de teste de variáveis e de alta qualidade. A interação eficiente entre o software de automação Beckhoff TwinCAT e o LabVIEW desempenha um papel crucial no sucesso da solução.

A Metroval oferece bancada móvel, para calibrações de medidores de vazão diretamente nas instalações do cliente, com diâmetros de 1/2” até 6”, e vazão máxima de 90 m³/h. Essa Bancada é indicada para calibração de medidores mássicos, eletromagnéticos, ultrassônicos, deslocamento positivo, turbinas, hidrômetros, entre outros. E o serviço de calibração de medidores de vazão pode ser realizado em qualquer lugar do Brasil, e possibilita calibrações com diversos líquidos. Os instrumentos são calibrados no local de operação, permitindo uma medição com menor tempo de execução e, consequentemente, a diminuição de custos.

A empresa oferece calibração on-shore/off-shore, com capacidade nominal de 2 L a 2000 L, com uma capacidade de medição e calibração de 0,02% (menor incerteza oferecida). A Metroval disponibiliza 3 métodos de calibração de provadores de volume. Seus métodos de calibração estão baseados nas normas internacionais API MPMS e ISO. Os laboratórios da empresa são acreditados pela Cgcre, de acordo com a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025, sob os números 0247 e 0582, para serviços de calibração nos próprios endereços, nas instalações dos clientes, ou através de instalações móveis. Esses laboratórios pertencem à Rede Brasileira de Calibração (RBC), desde 2003, e estão capacitados para calibrar medido res de vazão de várias tecnologias de medição, tais como deslocamento positivo, turbinas, mássicos, magnéticos, ultrassônicos, tipo cone, além de medidores de temperatura, pressão e densidade, provadores de volume e medição dimensional, em peças diversas, como placas de orifício e trechos retos de medição.

A Nova Smar investiu no desenvolvimento de um dispositivo para calibração e verificação do transdutor de pressão do posicionador de válvulas. É um dispositivo para calibração e verificação do transdutor de pressão, aqui referido como base do piezo, utilizado na fabricação do posicionador eletropneumático de posicionadores. O FYCAL foi projetado para realizar a calibração da base do piezo em bancada, no ambiente da oficina de instrumentação. É uma ferramenta indispensável para os usuários de posicionadores FY da Smar, que tenham, como política da empresa, programas de manutenção corretiva, preditiva, preventiva ou proativa. O FYCAL é o resultado da extensa experiência dos profissionais da Smar, em suporte e assistência aos seus clientes. Este produto é, sem dúvida, mais uma ferramenta para tornar o usuário autossuficiente na manutenção dos produtos Smar.

A Presys é uma fabricante brasileira, então não são calibrados apenas equipamentos recebidos eventualmente, também é feita a calibração de equipamentos novos, que estão sendo adquiridos. A empresa destaca que é muito importante entender a questão do recebimento dos calibradores, inspeção e testes. Todos os instrumentos recebidos, com a devida nota fiscal, são identificados com o nome do cliente, então, ao enviar o calibrador ao laboratório, é necessário mandar junto com o equipamento um papel com a descrição dos pontos de calibração, nome, e-mail, telefone, e eventual dano. Após toda a identificação, são feitos os testes no equipamento, para garantir a confiabilidade no processo de calibração. Os técnicos avaliam o instrumento, verificam se a membrana está danificada, as faixas e escalas, para saber se o equipamento está condizente com a condição do manual. Para fazer os testes e a pré–calibração, os técnicos trabalham em uma bancada com vários padrões, isso levanta a questão da confiabilidade para executar uma boa calibração.

De acordo com o Laboratório de sinais, a questão de identificação também vale para o de Pressão. Lembrando de que não é indicado desmontar o calibrador da chapa, que vai na bancada, para enviar ao laboratório, apenas solte os quatro parafusos, e mande a chapa como um todo, no Laboratório de Calibração, os técnicos fazem esse trabalho de separação da chapa com o calibrador, o que garante a qualidade no processo de calibração e no retorno para a empresa. Os equipamentos passam por uma área técnica apropriada, para avaliar se existe a necessidade de manutenção e reparos, após isso, começa a etapa de testes e pré-calibração, onde são feitos os testes de performance, reduzindo o tempo na calibração final, em que será emitido o certificado de calibração.

Na calibração final, é utilizado um padrão de altíssima exatidão de baixa pressão, até 1.000 psi, garantindo a confiabilidade.

Na Presys, os instrumentos são recebidos e colocados em bancadas com super termômetros, que são utilizados para calibração, por isso, é garantida a questão da homogeneidade axial, radial e estabilidade térmica dos banhos. No caso do banho térmico, quando recebido, é testada a potência das resistências e, depois, é feita uma expedição dos equipamentos, onde vai ser emitida a nota fiscal e os cuidados com a embalagem, para chegar em perfeito estado de funcionamento.

Em termos práticos, a calibração é uma ferramenta básica, que busca assegurar a confiabilidade de um instrumento de medição, por meio da comparação do valor medido com um padrão rastreado. Hoje, nos processos e controles industriais, veem-se os avanços tecnológicos com o advento dos microprocessadores, componentes eletrônicos, da tecnologia de redes digitais, o uso da internet, o advento e benefícios propostos pela Indústria 4.0. etc., tudo facilitando as operações, garantindo otimização e performance dos processos, e segurança operacional. Este avanço permite que transmissores de pressão, transmissores de temperatura, densidade, assim como os de outras variáveis, e mesmo posicionadores de válvulas, possam ser projetados para garantir alto desempenho em medições e controle. As tecnologias digitais também trouxeram simplicidade de uso.

Na Vivace, todo o processo produtivo e de calibração segue os mais rigorosos controles para garantir a qualidade, validade das medições, incluindo calibração de equipamentos, monitoramento do ambiente, validação técnica de nossas metodologias, além de ter equipe treinada e capacitada para tais atividades. A Vivace segue e aplica internamente as normas ISO 9001:2015 e ISO/IEC 17025. E trata seus processos de calibrações com critérios rigorosos, investindo continuamente em suas melhorias, porque seus produtos estão inseridos no chamado mercado High End, ou seja, de alta performance, e com características diferenciadas. A Vivace vem, ao longo destes dois últimos anos, desenvolvendo novos processos, metodologias de calibração, assim como uma nova série de Equipamentos de Campo, e encarando a execução de suas operações, não mais de forma linear ou isolada e, com isso, vem passando por uma transformação tecnológica, rumo ao próximo salto de produtividade e performance na indústria de processos. E desenvolveu poderosos algoritmos de software com Inteligência Artificial, aliados ao nosso processo produtivo e de calibração, tudo desenvolvido com o conceito de Automação Inteligente de Processos, aplicando a Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina, para ampliar o poder de nossa tecnologia, e trazer benefícios aos nossos clientes, garantindo altos níveis de qualidade, segurança e performance aos produtos. Desta forma os processos de caracterização e calibração de transmissores de pressão, nível, vazão, densidade, concentração, temperatura e posicionadores permitem o próximo passo, na melhoria de performance da instrumentação com alta confiabilidade, e rumo à excelência operacional: habilidades preditivas e cálculos complexos, que proporcionam melhorias significativas de performance nos processos de ajustes e calibração.

A Vivace investiu para que os equipamentos aprendam, a partir de dados, sem a necessidade de programação explícita do usuário, e onde permitem detecção segura, automatizada e autônoma, no tratamento de dados dos sensores, facilitando os processos de ajustes, calibração, tratamento de falhas, etc. Possui instrumentos com algoritmos, para facilitar a manutenção preditiva, antecipando falhas, e criando condições aprendidas quando em operação, para maximizar o tempo de operação, aumentando a disponibilidade até a parada programada. E, ao prevenir uma falha com um algoritmo de aprendizado, o instrumento pode continuar a funcionar, sem interrupções desnecessárias, já que aprendeu com excelência durante seu processo de calibração, e mesmo em operação. Algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência artificial garantem a excelência da calibração. Sua performance é maximizada com segurança, utilizando de uma análise multivariável contínua, com algoritmos de Aprendizado Supervisionado, exclusivamente para entender intimamente o processo de medição do sensor capacitivo, identificando tendências e padrões nos dados coletados, e garantindo o sucesso das calibrações e, consequentemente, das medições de alta performance.

A Vivace também inovou nos posicionadores de válvulas que possuem algoritmos poderosos, que são aplicados em sua calibração, teste de performance de fábrica, em seus métodos de autocalibração, autossintonia, assim como no controle de posição, garantindo alta performance com confiabilidade e vários diagnósticos.

A Yokogawa fornece soluções em instrumentos de campo e também para calibração, ressaltando que a escolha do instrumento depende do segmento industrial, da variável e do produto a ser medido. A empresa tem seu Laboratório de Calibração acreditado pelo Inmetro e trabalha com as variáveis pressão, eletricidade, tempo, frequência e temperatura também na forma de contratos de prestação de serviço Uma falha na calibração pode afetar negativamente o desempenho de todo o negócio, enquanto a calibração muito frequente pode aumentar desnecessariamente os custos então, manter um sistema automatizado de gerenciamento de calibração é crítico e ao mesmo tempo, depende das particularidades de cada setor.