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A quarta revolução industrial, também conhecida como Indústria 4.0, marca o início de uma nova era onde novos avanços tecnológicos são incluídos e integrados em processos industriais com o intuito de os tornarem mais eficientes. A introdução de sistemas Cyber-Physical, Industrial Internet of Things, Cloud Computing, entre outros, permite a implementação de uma fábrica inteligente, onde todos os sistemas comunicam e interagem de uma forma autónoma e assíncrona, resultando num processo de tomada de decisão descentralizada.
Manufacturing Execution Systems (MES)¸ são sistemas que permitem, entre muitas funcionalidades, a gestão e execução de processos de manufatura e do chão de fábrica, com o objetivo de manter um alto desempenho num ambiente complexo e com mudanças constantes.
Com esta nova revolução industrial, surgiu a necessidade de os repensar e reestruturar, de modo a que contemplem e sejam compatíveis com as novas tecnologias, de modo a que possam oferecer uma abordagem de tomada de decisão descentralizada. Atualmente, a Critical Manufacturing desenvolve e oferece um sistema MES que está adaptado às necessidades da Indústria 4.0 através da implementação de tecnologias avançadas. Porém, estes avanços tecnológicos originam uma alta quantidade de dados que nem sempre são transformados em conhecimento.
O uso de sistemas inteligentes e interoperáveis na Indústria 4.0 não implica que os operadores e outros trabalhadores sejam substituídos. Pelo contrário, estes terão ainda mais responsabilidades e uma maior complexidade nas suas tarefas diárias, exigindo que sejam altamente flexíveis e adaptáveis. Contudo, ainda que se conformem com este tipo de ambiente, a complexidade acrescida resulta numa diminuição de produtividade.
A Realidade Mista é um conceito onde o mundo real é combinado com conteúdo virtual que, ao contrário do que acontece na Realidade Aumentada, está ligado e conectado com a realidade, implicando que variações num extremo provoquem alterações no outro. Esta mistura é visualmente exibida através de dispositivos de apresentação, proporcionando ao utilizar uma perceção aumentada do seu meio envolvente e oferecendo funcionalidades através da interação com o conteúdo virtual. O uso deste conceito na Indústria 4.0 abre uma nova porta na interação entre humanos e máquinas e suporte ao operador. Contudo, verifica-se uma falta de investigação e estudo nesta área, onde utilizações e casos de uso básicos ainda não estão explorados.
Esta dissertação propõe uma solução onde a realidade mista é usada e integrada no sistema MES da Critical Manufacturing, tirando partido das suas tecnologias e dos dados gerados por outros sistemas e tecnologias de forma a oferecer uma nova abordagem de interação com os objetos físicos presentes no chão de fábrica. Oobjetivo principal é o de diminuir a complexidade das tarefas diárias dos operadores e dos engenheiros, contribuindo para a preservação do alto desempenho dos processos de manufatura e aumento da produtividade. A intenção desta solução é de servir como uma prova de conceito, revelando o potencial da introdução da realidade mista em sistemas MES e no contexto da Indústria 4.0.
The fourth industrial revolution, also referred to as Industry 4.0, outlines the beginning of a new era where new technological advancements are put together to make industrial processes more efficient. The introduction of Cyber-Physical Systems (CPS), Industrial Internet of Things (IIoT), cloud computing, and other concepts, drives what is referred to as a “smart factory” in which the different systems are able to autonomously communicate and interact, resulting in a decentralized decision-making process. With this revolution, Manufacturing Execution Systems (MES) need to be rationalized and restructured, contemplating the introduction of these advancements and being able to offer a decentralized approach to manufacturing processes. Currently, Critical Manufacturing develops and delivers a MES that is adapted to the requirements of the Industry 4.0. However, the amount of data generated by these technologies is not always transformed into knowledge for the customer. The use of intelligent and interoperable systems in the Industry 4.0 does not mean that human workers are being replaced. On the contrary, shop-floor operators and engineers are beginning to perceive an increased complexity in their daily tasks, requiring them to be highly flexible and adaptable in a hard-working environment. Nevertheless, this increased complexity results in a decrease in the overall productivity. Mixed Reality (MR) allows to blend the real world with digital content that is connected to it, resulting in a mixed environment that isfurther presented to the user in the same display device. The usage of this technology in the Industry 4.0 opens a new door to human-machine interaction and operator support. However, this topic is still very under-researched and basic use cases are still unexplored. This dissertation proposes a solution where mixed reality is used and integrated with Critical Manufacturing’s Industry 4.0-ready MES, taking advantage of its technologies and data flowing in the system in order to ease the shop-floor engineer daily tasks. The main intention of this subject is to serve as a proof of concept, revealing the potential of the inclusion of mixed reality in a manufacturing execution system in the context of the Industry 4.0.
The fourth industrial revolution, also referred to as Industry 4.0, outlines the beginning of a new era where new technological advancements are put together to make industrial processes more efficient. The introduction of Cyber-Physical Systems (CPS), Industrial Internet of Things (IIoT), cloud computing, and other concepts, drives what is referred to as a “smart factory” in which the different systems are able to autonomously communicate and interact, resulting in a decentralized decision-making process. With this revolution, Manufacturing Execution Systems (MES) need to be rationalized and restructured, contemplating the introduction of these advancements and being able to offer a decentralized approach to manufacturing processes. Currently, Critical Manufacturing develops and delivers a MES that is adapted to the requirements of the Industry 4.0. However, the amount of data generated by these technologies is not always transformed into knowledge for the customer. The use of intelligent and interoperable systems in the Industry 4.0 does not mean that human workers are being replaced. On the contrary, shop-floor operators and engineers are beginning to perceive an increased complexity in their daily tasks, requiring them to be highly flexible and adaptable in a hard-working environment. Nevertheless, this increased complexity results in a decrease in the overall productivity. Mixed Reality (MR) allows to blend the real world with digital content that is connected to it, resulting in a mixed environment that isfurther presented to the user in the same display device. The usage of this technology in the Industry 4.0 opens a new door to human-machine interaction and operator support. However, this topic is still very under-researched and basic use cases are still unexplored. This dissertation proposes a solution where mixed reality is used and integrated with Critical Manufacturing’s Industry 4.0-ready MES, taking advantage of its technologies and data flowing in the system in order to ease the shop-floor engineer daily tasks. The main intention of this subject is to serve as a proof of concept, revealing the potential of the inclusion of mixed reality in a manufacturing execution system in the context of the Industry 4.0.
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Keywords
Indústria 4.0 Manufacturing Execution System Realidade Mista Industry 4.0 Manufacturing Execution System Mixed Reality