Este trabalho reuniu elementos do conceito de Manufatura Remota via internet, como a teleoperação, e das tecnologias de monitoramento disponíveis, associados às propostas tecnológicas para a manufatura da quarta revolução industrial (Indústria 4.0) com o propósito de conceber uma arquitetura de um framework que integrasse monitoramento, supervisão e teleoperação através da internet e estivesse em conformidade o esse novo paradigma da indústria de manufatura. Nesse sentido, foi implementado um sistema web com base nessa arquitetura, de forma que essa plataforma pudesse ser implementada e testes de validação pudessem ser efetuados.
Com o propósito de fornecer uma visão ampla das funções previstas na arquitetura foi empregada a modelagem IDEF0. Este recurso deu ao framework um aspecto modular em que cada elemento nos dife- rentes níveis desse diagrama correspondesse a um serviço ou atividade a ser implementada. A arquitetura geral definida pelo IDEF0 auxiliou na definição das necessidades dos clientes do projeto, informações bá- sicas para iniciar o processo de projeto axiomático. Durante a implementação dessa metodologia aqueles conjuntos de parâmetros de projeto identificados como classes foram tratados dentro de uma abordagem de projeto axiomático de software, tendo como referência o modelo V para o projeto de software orientado a objeto.
O uso do projeto axiomático para projeto detalhado do sistema possibilitou que fosse definida uma sequência de implementação. Também foi obtido como resultado a relação entre os módulos que formam as principais classes do Adaptador MTConnect. Como produto final esses módulos foram reunidos em um diagrama classes.
O AD (Axiomatic Design) é geralmente aplicado em projetos complexos que envolvem muitos módu- los, gerando bons resultados no projeto inicial de sistemas que envolvem apenas dispositivos, dispositivos e software, ou apenas software, mas que as informações e referências sobre o produto são muito poucas ou inexistentes. Com base nisso e nos resultado obtido com aplicação do AD no âmbito do projeto sistema implementado, é possível qualificar o projeto axiomático como adequado para o desenvolvido de sistemas no contexto da Indústria 4.0.
A implementação do serviço de monitoramento da arquitetura envolveu uma adequação dos recursos disponíveis em termos equipamentos e software, como a API e driver de comunicação com CNC Fanuc 18i, o Focas 1, que é compatível apenas com sistemas operacionais Windows, em versão não superior ao Windows XP. Foi necessário conciliar essas restrições com fato de viabilizar a operação de um serviço em que a velocidade de processamento e transmissão de dados são fatores-chave que influenciam na qualidade dos dados fornecidos. Observando isso, verificou-se que esse era um contexto ideal para explorar a versati- lidade do padrão MTConnect. Um Adaptador pode ser desenvolvido em várias linguagens de programação, neste trabalho o Adaptador foi programado em linguagem C#.Net, escolha parcialmente motivada pelo fato do driver (fwlib32) para comunicação com o CNC Fanuc 18i ser projetado para plataforma Windows, visto que a plataforma .Net (Dot Net) foi originalmente projetada para sistemas operacionais Microsoft. Dessa forma, foi possível obter um Adaptador estável, sem problemas de compatibilidade.
Ainda tratando do serviço de monitoramento, a implementação do software Agente requereu conheci- mento sobre o funcionamento e a configuração de um Agente MTConnect, pois o software foi projetado de maneira a permitir a configuração para operar com um número limitado de estruturas de dados de dis- positivos CNC. Com isso, houve a necessidade de configura-lo manualmente no diretório de instalação, sendo necessário a alteração de parâmetros no arquivo Agent.cfg, que contem parâmetros do Agente e do Adaptador, e a modificação da estrutura do arquivo Devices.xml, que possui a estrutura de dados CNC do centro de torneamento. Esse esforço de configuração resultou na comunicação esperada entre Agente e Adaptador.
O procedimento de teste do serviço MTConnect envolveu diferentes clientes Web acessando o Agente. Nesse teste de conectividade verificou-se que mais de um cliente conectou-se ao software e dele requisitou e recebeu como resposta o streaming com dados de fabricação provenientes do CNC Fanuc 18i-Ta. Esse teste validou o sistema como uma aplicação multiplataformas, pois o Agente transmitiu dados para clientes web em um browser, um cliente desenvolvido com applets Java e uma aplicação para dispositivo móvel.
O serviço de supervisão proposto tem uma relação com o servidor de monitoramento, pois ambos fornecem dados úteis com potencial de alimentar bancos de dados em serviços de supervisão mais robustos, que envolvam processamento e análises de dados com estatísticas sobre os processos de fabricação e a planta como um todo. Neste trabalho, um dos desafios foi desenvolver um serviço em que um servidor OPC estivesse acessível via Internet e possuísse características que funcionalmente fossem similares as de um servidor OPC-UA, que é um padrão declarado como que reúne os atributos para um padrão da Indústria 4.0. Para isso, foram propostas duas soluções alternativas, a primeira envolve o uso de um Web Service RESTful como elemento gateway entre o servidor OPC e o cliente na Web. A segunda solução envolveu a utilização da API OpenOPC para Python, em que a comunicação com o servidor OPC e, consequentemente, com o CLP do centro de torneamento, baseia-se em requisições HTTP associadas a
programas escritos em python que são executados através de mecanismo CGI. Essa segunda alternativa foi a de implementação mais rápida e prática, e também a que garantiu o adequado funcionamento do serviço de supervisão do sistema.
No que se refere a teleoperação, a maioria dos módulos de software foram herdados de projetos an- teriores, como o programas CGI utilizada na execução de comandos DNC remotamente, e o servidor de imagem (WebCam) da FMC. Nas funções implementadas usando mecanismo CGI o tempo de resposta não é considerado um fator crítico, de forma que as limitações desse protocolo nesse ponto não afetaram a usabilidade do sistema. O servidor WebCam, através de uma avaliação restritamente visual, demonstrou-se adequado para a atividade de teleoperação.
A integração de todos os servidores e serviços implementados em uma página Web requereu majoritari- amente o uso de linguagens de programação para Web. O uso de HTML com CSS possibilitou a construção de um layout de interface que deu a GUI aspecto mais amigável ao usuário, fazendo com que os diferentes tipos de serviço fossem organizados em área específicas da página. O uso de JavaScript com plugin JQuery e aplicação de programação Ajax deu a aplicação um modo de operação mais lógico e mais usabilidade, uma vez que com Ajax o usuário não necessita recarregar a página para que uma atualização seja efetuado no HTML. O uso de uma arquivo proxy desenvolvido em PHP foi o que viabilizou a requisição e recepção streaming de dados provenientes do Agente MTConnect, uma vez que Ajax sem o auxílio de um proxy não faz requisições a arquivos externos ao diretório da aplicação. A opção por usar exclusivamente linguagens script e interpretadas, sem a necessidade de compiladores, no desenvolvimento de todo esse cliente Web serviu para ilustrar a versatilidade do sistema.