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Controle de Processos - Tudo que você precisa saber

Se você está pensando em trabalhar na indústria de manufatura de processo e gostaria de aprender mais sobre os princípios básicos do controle de processo e como ele é usado, você está no lugar certo. Neste artigo, discutiremos tudo o que você precisa saber sobre o controle de processo - com ênfase especial no controle de processo na fabricação e na compreensão de diferentes sistemas de controle de processo. Pronto para começar? Vamos pular e começar a discutir as definições básicas de controle de processo e como ele é usado.

controle de processo

O que é controle de processo?

O controle de processo é usado na produção contínua - na fabricação e em outros campos e indústrias onde algum tipo de material é produzido sem qualquer tipo de interrupção - bem como no “processamento em lote”. Ele é usado para controlar automaticamente as condições em que um produto é produzido. feita - garantindo melhor qualidade e eficiência.

O gerenciamento de águas residuais, por exemplo, envolve o tratamento contínuo e incessante da água cinza e do esgoto, sem interrupções - portanto, este é um campo no qual o controle de processo é usado.

O diagrama abaixo é um exemplo típico de alguns dos sistemas de controle de processo existentes:

Controle do processo de gerenciamento de águas residuais

Imagem cortesia da Fab-Tech Inc

Outro exemplo seria o refino de petróleo e gás, e até mesmo o transporte de petróleo e gás por meio de dutos, onde o fluxo contínuo e ininterrupto do material é necessário. O diagrama abaixo tem vários requisitos de sistema, como:

  • Monitoramento remoto, controle e gerenciamento de oleodutos do centro de controle
  • Use fibra ótica para transmissão de dados de longa distância em todo o país de instalação
  • Anel redundante Gigabit para alta disponibilidade de dados
  • Design robusto capaz de operar sob condições ambientais adversas
Controle do Processo Oleoduto

Basicamente, o controle de processos combina as disciplinas de engenharia de controle e engenharia química - e usa sistemas de controle industrial especializados, geralmente personalizados. Esses sistemas controlam o fluxo, a saída, a mistura e outros aspectos de um processo de produção contínuo, com base no feedback de sensores, sistemas de monitoramento de dados e muito mais.

Por sua vez, isso permite que a empresa produza um produto mais seguro, mais economicamente viável e consistente para uso público. Sistemas de controle de processo operam em um nível muito mais refinado e poderoso do que um sistema que é puramente controlado por humanos.

Por exemplo, considere o que ofereceria melhores resultados ao pasteurizar o leite - um único indivíduo fazendo a leitura manual da temperatura e desligando o calor quando o leite atingir a temperatura correta - ou um sensor em um tanque de pasteurização que detecta automaticamente quando o leite foi digerido. pasteurizado corretamente e, em seguida, esvazia automaticamente a máquina e move o produto para a próxima etapa.

Essencialmente, então, o controle de processo tem tudo a ver com eliminar o feedback humano - e permitir que os sistemas automatizados e avançados de uma planta industrial lidem com pequenos ajustes automaticamente, sem intervenção além do monitoramento humano de cada sistema.

Este vídeo da CrashCourse, explica em detalhes mais sobre os principais elementos do controle de processo, juntamente com exemplos de onde o controle de processo é usado e os problemas que podem surgir sem ele:

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Quais disciplinas podem processar o controle ser usado?

Há diversas disciplinas e especialidades no local de trabalho nas quais o controle de processo pode ser usado, como:

  • Engenharia - Engenheiros são normalmente responsáveis ​​por projetar sistemas de controle de processos e máquinas. Usando especificações estabelecidas por um fabricante ou outra empresa, é responsabilidade de um engenheiro projetar o sistema adequado e garantir que ele seja confiável, funcional e operacionalmente à prova de balas. Os engenheiros também são geralmente responsáveis ​​pelo desenvolvimento de instrumentação de controle de processos para o pessoal de operações, permitindo que eles monitorem cada processo individual em uma base granular e garantam que estejam operando adequadamente.
  • Desenvolvimento de software e sistemas - Designers e desenvolvedores de software e sistemas normalmente são responsáveis ​​por sistemas baseados em software que fazem interface com o maquinário físico usado para controle de processo. Engenheiros e engenheiros de software geralmente trabalham em conjunto uns com os outros quando desenvolvem sistemas de controle de processo.
  • â € <Operações - O pessoal de operações, como supervisores e seus funcionários, é responsável por monitorar o equipamento de controle de processo para garantir que esteja funcionando adequadamente e sem erros. Apesar dos avanços na automação, a supervisão humana é uma necessidade para garantir que os sistemas de controle de processo estejam funcionando adequadamente - e para garantir que a intervenção manual seja possível, se necessário.
  • A garantia de qualidade - O controle de qualidade ainda é necessário em fábricas que usam controle de processo - para detectar erros e erros, ajustar sistemas de controle de processo e tomar outras ações necessárias para garantir a perfeita qualidade, segurança e eficiência do produto.


Qual é a importância do controle de processos? Quais são os seus benefícios?

Agora que você entende os conceitos básicos sobre sistemas de controle de processos e como eles são usados, bem como as profissões e disciplinas que mais comumente usam o controle de processos, vamos discutir os benefícios do controle de processos.

Por que é importante - e por que as empresas industriais devem se esforçar para melhorar seus sistemas de controle de processo ou adicionar novos controles de processo? Aqui estão apenas algumas razões.

  • â € <Aumentar o rendimento do sistema sem gastos adicionais - Quando os sistemas e processos são automatizados e podem ser executados automaticamente sem intervenção humana, você pode obter mais de seus equipamentos e processos de fabricação existentes. A necessidade de intervenção humana é reduzida e você pode garantir a máxima eficiência - e qualidade - de todas as máquinas usadas em sua fábrica. Isso permite aumentar o rendimento máximo de sua planta ou instalação, sem gastos adicionais em equipamentos caros.
  • â € <Aumente a automação, diminua a intervenção humana - Automação é um elemento chave para qualquer processo de fabricação. Embora a intervenção humana e a supervisão sempre sejam necessárias, a automação permite que você elimine redundâncias e verificações manuais desnecessárias - reduzindo, assim, os erros e ineficiências humanas e as etapas desnecessárias e demoradas que podem reduzir o rendimento de sua planta.
  • â € <Elimine o retrabalho, a sucata e as ineficiências - O controle de automação e processo ajuda a manter todos os sistemas em sua planta operando com eficiência máxima, eliminando ineficiências, bem como a necessidade de retrabalho e demolição de produtos, quando aplicável.
  • â € <Melhore suas capacidades para assumir mais trabalho - O controle de processo não apenas ajuda a aumentar o rendimento do sistema, como também permite que sua empresa ou fábrica trabalhe mais - conforme você continua automatizando o controle de processo, mais funcionários e sistemas serão liberados para trabalhar em outros projetos e produtos, aprimorando rentabilidade.
  • â € <Aumentar a eficiência energética - O uso de seu equipamento e maquinário existentes em toda a sua capacidade o ajudará a aumentar a eficiência de energia de sua planta, já que não haverá desperdício de trabalho ou produtos, graças ao controle de processo. O consumo de energia é uma despesa importante para plantas industriais e de manufatura, portanto, maximizar a eficiência energética ajuda a minimizar os custos e aumentar os lucros - além de ajudar a preservar o meio ambiente.

Por essas razões - e dezenas de outras - o controle de processos é uma parte absolutamente essencial do processamento industrial e de manufatura em muitos setores diferentes. A automação aprimorada ajuda você a aproveitar ao máximo seus sistemas existentes, minimizar o desperdício, agilizar a eficiência, assumir mais trabalho e aumentar sua lucratividade - e isso é apenas o começo dos benefícios que você desfrutará com os sistemas de controle de processo.

Software e produtos usados ​​para ajudar no controle de processos

Cada sistema de controle de processo é diferente, e isso é especialmente verdadeiro quando se trata de processar o controle na fabricação. Desde instrumentação de controle de processo personalizada a suítes de software baseadas em nuvem, existem vários softwares diferentes, assim como vários produtos diferentes usados ​​para ajudar no controle de processos, então vamos discutir alguns deles agora.

Captura de tela do MPC em um aplicativo típico

Captura de tela do MPC em um aplicativo típico cortesia da Siemens

  • â € <Software de controle de processo - Software de controle de processo é o coração de qualquer sistema de controle de processo. Embora seja geralmente feito sob medida, com base em sua planta, processos industriais e necessidades específicas, existem algumas empresas que oferecem plataformas básicas de controle de processo pré-construídas. Isso inclui Automation Direct, Sartorius, PQ Systems e muito mais.

    Essas plataformas geralmente podem ser personalizadas e construídas para atender às necessidades da maioria das fábricas e fabricantes de grande porte. Embora as grandes empresas geralmente prefiram contratar engenheiros de software para criar softwares de controle de processos personalizados, uma plataforma pré-construída pode ser útil se você tiver um orçamento mais limitado ou usar o mesmo sistema em várias fábricas ou instalações.
  • Instrumentação de controle de processo - Em sua forma mais básica, a instrumentação de controle de processo é simplesmente um ou vários monitores de computador, fornecendo leituras, saídas, informações sobre cada sistema e processo e outras informações em tempo real, com base em seus sistemas de controle de processo. . Este tipo de instrumentação de controle de processo pode ser usado em uma planta de fabricação de pequena escala.

    Usinas e instalações mais complexas - como uma usina nuclear, por exemplo - usam uma variedade de tipos diferentes de instrumentação de controle de processo, incluindo telas grandes e complexas, leituras e botões físicos, computadores e várias outras peças de instrumentação, incluindo mostradores, metros, leituras digitais e outras ferramentas semelhantes.

    Independentemente de sua complexidade, todos os tipos de instrumentação de controle de processo têm a intenção de fazer a mesma coisa - fornecer aos operadores humanos uma visão geral rápida dos loops de feedback e das funções que estão ocorrendo dentro de uma determinada instalação a qualquer momento.
  • â € <Sensores e sistemas de monitoramento - No coração de cada sistema de controle de processo há uma série de sensores e sistemas de monitoramento, que são usados ​​para coletar dados em tempo real sobre um processo em particular, ou “feedback loop”. Em uma fábrica de alimentos, por exemplo, termômetros e sensores de temperatura pode ser usado para verificar a temperatura de um produto, para garantir que está dentro de níveis seguros, e que a temperatura pode ser facilmente ajustada ao nível adequado, garantindo a máxima qualidade do produto.
  • â € <Programas de controle de qualidade e software - O software de QA é uma parte crítica do controle do processo, pois a garantia da qualidade deve ser usada para confirmar a qualidade geral de um produto e garantir que ele atenda a todos os padrões exigidos. O controle de qualidade também permite que os processos individuais sejam ajustados - se um lote de um produto não atender aos padrões exigidos, por exemplo, cada processo e máquina envolvidos em sua fabricação podem ser examinados por falhas ou o próprio processo pode ser revisado. nos dados coletados pelo sistema de controle de processo.
  • â € <Sistemas de análise e data warehousing - Armazenamento e análise de dados de longo prazo garantem que todos os dados coletados por um sistema de controle de processo possam ser armazenados para arquivamento a longo prazo. Se um produto acaba sendo defeituoso, por exemplo, os dados do lote de produção podem ser examinados para determinar a causa e para garantir que o problema não ocorra novamente. A análise de dados de longo prazo também pode ser usada para melhorar a eficiência dos sistemas de controle de processo.

Dependendo da empresa, indústria, aplicação e tipo de sistema de controle de processo, os produtos e sistemas usados ​​para implementar o controle do processo podem variar muito. É por isso que a maioria das grandes empresas recorre a empresas de engenharia de processos especializadas para desenvolver suas próprias ferramentas e sistemas de controle de processos personalizados. A complexidade do desenvolvimento de um sistema de controle de processos significa que a maioria das empresas não consegue lidar com todo o processo "internamente".

Indústrias-chave para controle de processo

Como mencionado acima, o controle de processo é normalmente usado em qualquer setor onde ocorre produção contínua - onde algum tipo de produto ou material é constantemente fabricado, com pouco ou nenhum tempo de inatividade. Então, com isso em mente, vamos dar uma rápida olhada em alguns dos principais setores de sistemas de controle de processos - e como eles são usados.

  • â € <Pharmaceuticals - Extrema precisão é necessária ao criar medicamentos farmacêuticos. Mesmo pequenos erros podem tornar um lote de medicação ou outros produtos completamente inutilizáveis ​​- portanto, as empresas farmacêuticas devem minimizar a intervenção humana e o erro, tanto quanto possível. Isso significa que a maioria das empresas farmacêuticas utiliza sistemas avançados de controle de processos - permitindo o controle granular do processo de fabricação, minimizando o desperdício de produtos e garantindo a segurança de todos os medicamentos fabricados na fábrica.
  • â € <OEM e fabricação - Empresas de manufatura de todos os tipos podem fazer uso de controle de processo. Uma empresa que fabrica aço estrutural, por exemplo, provavelmente utilizará controles de processo para tarefas como garantir a temperatura adequada dos altos-fornos, controlar a viscosidade do metal fundido e outras tarefas que ajudem a garantir a qualidade geral correta dos produtos. .
  • â € <Polpa e papel - O controle de processo é extremamente importante na indústria de celulose e papel. Isso ocorre parcialmente porque a matéria-prima (madeira) usada para celulose e papel pode variar muito em qualidade, e ajustes regulares e constantes nos processos de fabricação são necessários para levar isso em conta - garantindo que uma entrada variada (madeira) sempre crie uma produção consistente (produtos de celulose e papel).
  • â € <Empresas de semicondutores - Fabricantes de semicondutores (microchips), como Intel, AMD, Nvidia e outros, fazem uso extensivo do controle de processo. Os ambientes em que os microchips são criados devem ser controlados a um grau incrivelmente preciso - caso contrário, lotes inteiros de semicondutores poderiam ser completamente destruídos e inutilizados.
  • â € <Petrochemicals - A consistência é absolutamente fundamental na indústria petroquímica, especialmente ao criar produtos como borracha de alta qualidade e plásticos derivados de petróleo. O controle de processo pode ser usado para monitorar de perto os produtos durante o processo de refino e produção, garantindo qualidade consistente e produção contínua ininterrupta de determinado produto petroquímico.
  • â € <A geração de energia - As usinas de energia não geram um produto físico, mas geram eletricidade e energia para serem usadas em outro lugar - e devem fazê-lo constantemente, de modo que sempre utilizam vários sistemas de controle de processo. Esses sistemas são usados ​​para controlar a produção de energia, garantindo que o excesso de energia não seja gerado - e que a usina não sub-produza energia. Combustível, a temperatura da planta, entrega de refrigerante e outros fatores devem ser constantemente ajustados para garantir a geração de energia adequada.
  • â € <Alimentos e laticínios - Anteriormente, demos um exemplo do uso do controle de processo na pasteurização do leite. Usar o controle de processo para automatizar a produção de alimentos e produtos lácteos é uma ótima maneira de garantir que a comida seja segura e de qualidade consistente - e maximizar a produção total de uma fábrica de alimentos ou de uma fábrica de processamento de alimentos.
  • â € <água - O tratamento de água é uma aplicação ideal para o controle do processo, pois a entrada (águas residuais, água do mar, etc.) nunca pára - e pode variar bastante na composição. Não só isso, mas a saída (água potável) também deve ser liberada em um fluxo constante, e ser de alta qualidade suficiente para ser consumível. Os controles de processo ajudam a ajustar automaticamente os processos de tratamento para manipular insumos variados e garantir que a água potável saudável, segura e potável seja o resultado do processo de tratamento.
  • â € <Gás de petróleo - Os oleodutos e gasodutos devem fornecer um fluxo constante e constante de óleo ou gás e devem ser mantidos à pressão adequada. Os controles de processo podem ajudar a ajustar automaticamente os dutos e a produtividade do produto - mantendo o duto confiável, seguro e garantindo um fluxo constante de óleo ou gás. As refinarias também fazem uso de controles de processo para garantir a segurança, a qualidade do produto e a produção ininterrupta.

Estas são algumas das indústrias nas quais o controle de processo é o mais usado - mas toda empresa industrial faz uso de controle de processo de alguma forma.

3 Exemplos de aplicações para controle de processo

Para simplificar as coisas, o controle de processo usa sensores, programas e computadores automatizados para ajustar qualquer "loop de feedback". Por exemplo, controlar a temperatura de um composto de borracha durante a fabricação, impedi-lo de "ajustar" e garantir que seja maleável .

O controle de processo pode envolver apenas um desses ciclos de feedback - ou ser usado em uma planta inteira, consistindo de milhares de loops de feedback individuais, porém interligados, que devem ser interoperáveis ​​entre si para garantir máxima segurança e eficiência.

Interessado em aprender mais sobre controle de processo com exemplos concretos? Aqui estão alguns exemplos de aplicativos de controle de processo, como eles são usados ​​e por que são tão importantes.

  • â € <Hastes de controle da usina nuclear - As hastes de controle são um exemplo de controle de processo muito fácil de entender e um ciclo de feedback. A potência de um reator nuclear é, em parte, controlada por hastes de controle. As barras de controle são construídas de um material, como o boro, que absorve prontamente a energia liberada pela fissão nuclear.

    Quando a potência de um reator sobe, sensores automatizados são usados ​​para abaixar essas hastes de controle no reator. Por sua vez, eles absorvem energia e reduzem a produção de energia para o nível adequado. Então, se o nível começar a cair muito rapidamente, as hastes de controle serão automaticamente ajustadas novamente.

    Esse feedback ocorre continuamente - e geralmente sem a intervenção de um humano. Fazendo pequenos ajustes nas hastes de controle, o sistema de controle do processo mantém a saída de energia dentro do nível especificado. No entanto, os operadores usam um sistema de monitoramento de controle de processo para garantir que o reator esteja funcionando adequadamente - e para garantir que as barras de controle não falhem.
  • Dessalinização - A dessalinização é usada para converter água do mar ou água salgada em água potável, através do processo de remoção de sal e outras impurezas.

    A dessalinização por osmose reversa é o tipo mais comum de dessalinização, consistindo de uma membrana especializada através da qual a água é “empurrada”. A água é capaz de passar através da membrana, enquanto sais e contaminantes são deixados para trás.

    Um exemplo simples de controle de processo na dessalinização por osmose inversa seria o processo de limpeza. Conforme o tempo passa, a membrana usada para filtrar os contaminantes deve ser limpa. Um sistema de controle de processo pode monitorar o desempenho da membrana, detectar automaticamente quando deve ser limpo - e desligar o sistema para lavá-lo com água limpa e fresca, removendo esses contaminantes e restaurando a membrana automaticamente.
  • Cozinhar de um produto de carne - Como mencionado, o controle de processo é comumente usado na indústria alimentícia. Tome um produto de carne como um cachorro-quente como exemplo. A carne deve ser cozida à temperatura adequada para garantir que ela seja comestível e livre de contaminantes de origem alimentar - mas não deve ser cozida demais ou o produto pode estar estragado.

Um sistema de controle de processo poderia ser usado para analisar o volume de produtos alimentícios em um determinado forno ou área de cozimento, e a temperatura do forno - e calcular o tempo ideal para a comida permanecer na área de cozimento. Em seguida, o produto é colocado no forno, cozido e removido automaticamente. Isso garante um rápido processamento em lote sem intervenção humana e resultados perfeitamente consistentes sempre que o sistema é usado.

Entenda o controle de processos - e por que é importante para sua empresa!

Espero que este artigo tenha sido útil e tenha sido útil para aprofundar sua compreensão do controle do processo, seus benefícios, as disciplinas nas quais ele é usado e nas indústrias em que é mais importante.

Ao implementar melhores controles de processo, empresas de todos os tipos, tamanhos e especialidades - em qualquer setor - podem se beneficiar de um processo de produção mais eficiente, melhor qualidade do produto, maior produção e várias outras vantagens. Então comece a pensar em como você pode melhorar seus próprios controles de processo hoje - e obter uma vantagem competitiva!

Informador de Indústria de Processos

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