Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited

Liderando na Indústria 4.0 com uma abordagem ágil à engenharia de sistemas

A ASTRI está comprometida em ajudar os clientes a criar equipamentos de fabricação inteligentes rapidamente e acelerar a transformação digital. Com o software IBM Engineering Systems Design Rhapsody, a ASTRI usa processos de Engenharia de Sistemas Baseados em Modelos (MBSE) para criar um “gêmeo” digital do equipamento em que está trabalhando, o que ajuda os engenheiros a desenvolver e testar o software mais cedo e a identificar defeitos com mais antecedência.

Desafio de negócio

Para ajudar a desenvolver tecnologia de fabricação inteligente, a Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited (ASTRI) queria introduzir uma abordagem de desenvolvimento mais ágil para seus clientes.

Transformação

A ASTRI adotou a análise orientada por requisitos e o design baseado em modelos usando o software Engineering Systems Design Rhapsody, resultando em tempo de integração reduzido e diminuição de custos.

Resultados Redução de 40%
no tempo necessário para integrar sistemas de software em equipamentos físicos
Redução de 30%
nos custos de desenvolvimento usando a abordagem de gêmeos físicos e digitais
Reconhecido no Hong Kong Awards for Industries
com o prêmio de Projeto de Equipamentos e Máquinas em 2018
história de desafio de negócios
Uma nova revolução industrial

Estamos no meio de uma revolução industrial. A Quarta Revolução Industrial, ou Indústria 4.0, é o próximo passo na fabricação. É a transformação digital da fabricação tradicional, e envolve adicionar automação, tecnologia inteligente e a Internet das Coisas (IoT) aos equipamentos de fabricação, resultando em máquinas inteligentes que podem colaborar, autodiagnosticar problemas e consertá-los.

A ASTRI foi fundada em 2000 para promover a competitividade de Hong Kong em indústrias baseadas em tecnologia por meio de pesquisa aplicada. O departamento de sistemas físicos cibernéticos da ASTRI dedica-se a usar o MBSE para projetar, sintetizar e validar sistemas de missão crítica para fábricas inteligentes na era da Indústria 4.0. O departamento cria soluções que ajudam seus clientes de produção a otimizar todo o ciclo de vida da engenharia para reduzir o tempo de lançamento no mercado, reduzir os custos de desenvolvimento e aprimorar os padrões de qualidade.

“Acredito que a digitalização é a palavra-chave para viabilizar a Indústria 4.0”, diz o Dr. T. John Koo, Diretor de Sistemas Ciberfísicos da ASTRI. “O mundo digital possibilitou muitas criações excelentes no domínio da tecnologia da informação, mas a digitalização para a manufatura significa que chegou a hora de realmente conectar o mundo físico com o digital”.

No entanto, ao mesmo tempo que adicionar a tecnologia digital aos equipamentos de fabricação traz muitos benefícios, ela também apresenta novos desafios. Os fabricantes não podem se dar ao luxo de desligar uma linha de montagem para corrigir um bug no software do equipamento ou para solucionar uma falha de rede. A ASTRI queria encontrar uma maneira de iterar de forma mais eficaz no desenvolvimento de equipamentos inteligentes que seus clientes de manufatura precisam para otimizar as operações, melhorar a qualidade, aumentar a produtividade e lidar com os custos crescentes de fabricação.

Acredito que digitalização é a palavra-chave para viabilizar a Indústria 4.0. Dr. T. John Koo Diretor de sistemas ciberfísicos Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited
História de transformação
Um gêmeo digital acelera o desenvolvimento

A ASTRI adotou uma abordagem de análise e design orientados por requisitos que permite uma maneira mais ágil de desenvolver equipamentos de fabricação mais inteligentes. A empresa cria versões “gêmeas” do equipamento em que está trabalhando, uma versão física e uma versão digital.

A ASTRI cria o gêmeo digital com seu modelo de sistema usando o software Engineering Systems Design Rhapsody. O software IBM permite o MBSE com seu suporte para linguagem de modelagem de sistemas (SysML) e linguagem de modelagem unificada (UML) para modelagem, simulação, teste e geração de código. Usando o modelo do sistema, os engenheiros de projeto podem realizar simulações e testes no gêmeo digital. Se os engenheiros identificarem defeitos de design, eles poderão analisá-los e resolvê-los usando o software Engineering Systems Design Rhapsody. Assim que o gêmeo digital estiver funcionando bem, o código do aplicativo é compilado e carregado no gêmeo físico.

Testar o gêmeo digital permite que a ASTRI encontre defeitos de design com muito mais antecedência no ciclo de desenvolvimento. “Com a abordagem convencional, não podemos fazer nenhum teste até que tenhamos todo o software e hardware implementados”, diz Koo. “Isso significa que só poderíamos testar o sistema físico finalizado, o que significa que estávamos encontrando defeitos muito mais tarde no ciclo de desenvolvimento”. Além disso, o desenvolvimento de sistemas baseado em modelo permite que a equipe solicite e valide os requisitos do cliente no início do ciclo de vida e permite maior agilidade no tratamento de futuras mudanças de projeto.

O gêmeo digital também facilita a colaboração no desenvolvimento do projeto. Equipes de engenharia que costumavam contar com documentação baseada em texto agora podem usar os ativos digitais do gêmeo digital como base para a colaboração.

História de resultados
Criação de equipamentos inteligentes premiados

Usando o gêmeo digital, os engenheiros da ASTRI reduziram significativamente o tempo necessário para validar o desempenho do software no gêmeo físico. Além disso, o MBSE permite que a equipe solicite e valide os requisitos do cliente no início do ciclo de vida do desenvolvimento e proporciona maior agilidade no tratamento de futuras alterações no projeto. A ASTRI estima que a abordagem de criação de gêmeos reduziu o tempo de integração em 40% e possibilitou um corte de 30% no custo total de desenvolvimento.

Usando essa nova metodologia, a ASTRI criou, em conjunto com um de seus clientes, um equipamento robótico chamado manipulador móvel colaborativo (CMM). O CMM foi projetado para operar de forma autônoma em um ambiente de limpeza sem qualquer intervenção humana. A CMM é equipada com sensores de profundidade, um sistema de visão e um manipulador que permite a navegação no ambiente e a execução de tarefas de pegar e colocar.

Desde o seu desenvolvimento bem-sucedido, o CMM tem funcionado 24x7, fazendo um trabalho que anteriormente exigia cinco operadores em cada turno de trabalho. A ASTRI e seu cliente receberam em conjunto o prêmio de Projeto de Equipamentos e Máquinas no prestigioso Hong Kong Awards for Industries (HKAI) em 2018 para o CMM.

A ASTRI prevê que a demanda por equipamentos inteligentes do setor, como o CMM, continuará aumentando. “A demanda era alta antes, mas é extremamente alta depois da COVID-19”, diz Koo. “O COVID criou todos os tipos de inovações. E há uma demanda crescente por todos os tipos de produtos, como dispositivos médicos. Existem inúmeras razões pelas quais as instalações de fabricação precisariam funcionar 24 horas por dia, então a automação e a robótica serão cada vez mais procuradas”.

Após receber o treinamento da IBM no software Engineering Systems Design Rhapsody, os engenheiros da ASTRI estão posicionados para continuar ajudando os clientes da ASTRI a reduzir o tempo de desenvolvimento, garantindo a qualidade e confiabilidade dos sistemas que estão desenvolvendo.

Logotipo da Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited
Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited

A ASTRI (link fora de ibm.com) foi fundada em 2000 pelo Governo da Região Administrativa Especial de Hong Kong para aumentar a competitividade de Hong Kong em setores baseados em tecnologia por meio de pesquisa aplicada. As atividades de P&D da ASTRI focam em cidades inteligentes, tecnologias financeiras, manufatura inteligente, tecnologias de saúde e circuitos integrados específicos para aplicações. A ASTRI construiu um rico portfólio de propriedades intelectuais e cultivou muitos pesquisadores talentosos para várias indústrias e setores. A ASTRI possui aproximadamente 670 funcionários em suas instalações no Parque Científico de Hong Kong em Shatin.

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