Desenvolvimento de um sistema para monitoramento e controle de máquinas CNC aplicando conceitos da indústria 4.0

Abstract

A Indústria 4.0 foi desenvolvida na Alemanha com o objetivo de incorporar novas soluções de tecnologia da informação no ambiente industrial. Impulsionando a criação da Indústria 4.0, outros conceitos também surgiram: Internet Industrial, Fábrica Inteligente e Sistemas Cyber Físicos. Neste trabalho esses conceitos e tecnologias de desenvolvimento de software foram empregados a fim de desenvolver um sistema para monitoramento e controle de uma máquina CNC (Comando Numérico Computadorizado) através de um dispositivo móvel, em tempo real e com baixo tempo de resposta. Foi realizado um estudo experimental para analisar a velocidade de resposta de diferentes estruturas de bancos de dados. Avaliou-se a estrutura convencional SQL (Linguagem de Consulta Estruturada), onde os dados relacionam-se por tabelas e uma estrutura mais moderna, a NoSQL (Não Somente SQL), na qual os dados são salvos de maneira otimizada em escalabilidade horizontal. Identificou-se que a estrutura não relacional apresentou menor tempo de resposta dentro do sistema criado. Esta estrutura foi utilizada para desenvolver o banco de dados proposto. Foi criado um sistema na linguagem de programação GO que se conecta a uma máquina CNC e a um banco de dados NoSQL, na nuvem. Posteriormente, foi desenvolvido um aplicativo móvel que se conecta a esse banco de dados e sincroniza com os dados da máquina. O sistema desenvolvido demonstrou elevada eficiência, permite monitorar e controlar qualquer variável da máquina CNC remotamente, em tempo real, e representa uma nova perspectiva na área de engenharia de manufatura.

Abstract: Industry 4.0 was developed in Germany with the aim of incorporating new information technology solutions into the industrial environment. Boosting the creation of Industry 4.0, other concepts have also emerged: Industrial Internet, Smart Factory and Cyber Physical Systems. In this work, these concepts and technologies of software development were employed in order to develop a system for monitoring and controlling a CNC (Computer Numeric Control) machine through a mobile device, in real time and with a low response time. An experimental study was conducted to examine the response speed of different database structures. The conventional SQL (Structured Query Language) structure was evaluated, in which the data are related by tables and a more modern structure, NoSQL (Not Only SQL), in which the data is optimally saved in horizontal scalability. It was identified that the non-relational structure presented less response time within the created system. This structure was used to develop the proposed database. A system was created in the GO programming language that connects to a CNC machine and the NoSQL database in the cloud. Subsequently, a mobile application was developed that connects to this database and synchronizes with the machine data. The developed system demonstrated high efficiency, allows monitoring and control of any CNC machine variable remotely, in real time, and represents a new perspective in the area of manufacturing engineering.