Aquisição de Dados em Tempo Real e Sistema de Controle Auxilia o Construtor de Barcos a Manter o Peso e a Espessura do Casco Dentro do Especificado

No mercado de barcos de lazer altamente competitivo, entregar produtos que correspondam às suas especificações técnicas é crítico tanto para a satisfação do cliente quanto para os custos de produção. Um das especificações mais importantes é o peso do barco. Também é importante que o peso seja distribuído de forma apropriada para evitar a criação de deficiências estruturais. Na empresa de Compósitos Avançados do Brunswick Boat Group, os engenheiros estão desenvolvendo e refinando a aquisição de dados e ferramentas de controle projetadas para dar aos trabalhadores responsáveis pela pulverização de fibra de vidro nos cascos e em outras partes, o feedback constante que precisam para evitar adicionar peso desnecessário ao barco acabado e para garantir que cada área receba a espessura especificada de fibra de vidro.

O casco em fibra de vidro do barco

To grasp the Material Monitoring System (MMS) for data acquisition and control that Sea Ray’s engineering team developed, it’s first necessary to understand the process the company uses to create a fiberglass boat hull or other fiberglass part. Parts are formed using a female mold; for Sea Ray’s largest yachts, this mold can be up to 60 feet long, 16 feet wide, and 10 feet deep; a finished yacht hull should weigh 14,000 pounds. The first step in the process is applying a thin layer of mold release compound by hand, which allows pulling the completed hull out of the mold like an ice cube out of a tray. A worker sprays a pigmented resin gel coat inside the mold, which gives the hull its slick surface, deep color and high gloss. The next, and most critical, step is to apply the correct amount of “chop spray” to the part in precise layers. A chopper gun chops fiberglass filaments from a spool into sprayable pieces from 10 to 40 millimeters in length, then combines them with a thermosetting vinyl ester or polyester resin for application to the gel coat. However, without concrete feedback on the amounts of fiberglass and resin being consumed for each area, the quality of the chop spraying process depended in part on an individual worker’s ability to gauge the level of material being applied visually. This made it difficult to ensure that each section of the hull received the exact amount of fiberglass intended for it. Over-spraying not only added to the weight of the hull, but wasted fiberglass and resin.

Para compreender o Sistema de Monitoramento de Material (MMS - Material Monitoring System) para aquisição e controle de dados que a equipe de engenharia Sea Ray desenvolveu, primeiro é necessário entender o processo que a empresa usa para criar um casco de barco em fibra de vidro ou qualquer outra peça do mesmo material. As peças são formadas usando um molde tipo fêmea; para o maiores iates da Sea Ray, este molde pode ter até 60 pés de comprimento, 16 pés de largura e 10 pés de altura; um casco de iate acabado pesa mais de 6.000kg. O primeiro passo no processo é a aplicação de uma fina camada de um componente para liberar o molde manualmente, o que permite puxar o casco totalmente para fora do molde como um cubo de gelo de uma fôrma. Um trabalhador pulveriza um gel de cobertura com resina pigmentada dentro do molde, o que dá ao casco a superfície lisa, de cor profunda e alto brilho. O próximo passo, e mais crítico, é aplicar a quantidade correta do “spray de laminação” na peça em camadas precisas. Um triturador corta filamentos de fibra de vidro laminados a partir de uma bobina em pedaços “pulverizáveis” de 10 a 40 milímetros de comprimento e, em seguida, os combina com um verniz térmico ou resina de poliéster para aplicação na camada de gel. Entretanto, sem um feedback consistente nas quantidades de fibra de vidro e de resina que são consumidas por cada área, a qualidade do processo de pulverização de laminação dependerá, em parte, na habilidade individual do trabalhador para medir o nível do material sendo aplicado visualmente. Isso tornar difícil garantir que cada seção do casco receba a exata quantidade de fibra de vidro destinada a ela. O excesso de pulverização não apenas aumenta o peso do casto, mas também o desperdício de fibra de vidro e de resina.

O desafio: Um novo sistema de monitoramento de material

Sean Minogue, engenheiro estrutural no grupo de desenvolvimento e engenharia de produto da Sea Ray, embarcou em 2012, encarregado de atualizar muitos dos processos de chão de fábrica nas várias instalações de construção de barco em Brunswick, todos focados na economia de custos e de peso e na permissão da construção de barcos com tolerâncias maiores. Os métodos anteriormente usados para monitorar o consumo de fibra de vidro e de resina estavam abaixo do ideal. Por exemplo: para acompanhar o consumo de fibra de vidro era necessário o monitoramento do eixo onde os filamentos de fibra de vidro estavam enrolados; o consumo de resina era calculado com base na saída de um contador de impulsos conectado a uma bomba pneumática. Mesmo quando ambos os dispositivos estavam operando, eles tendiam a ser ineficientes e não exatos. Em sua proposta para um novo sistema, Minogue explicou: “O sistema irá monitorar resina, a laminação e outros materiais a granel por partes. Fornece a visibilidade a muito necessária de nosso trabalho em progresso, pela comparação entre dados medidos e requisitados em tempo real. O sistema é expansível para rastrear e extrair dados de peso, SKUs, horas de trabalho, ciclos de cura, tempo de ciclo (tempo médio entre o início da produção de uma unidade e o início da produção da próxima), dados históricos de peso e, acima de tudo, fornece dados em tempo real aos operadores.”

O coração do novo sistema de monitoramento de materiais: O sistema modular amplificador de medição PMX

Hoje, o novo MMS da Sea Ray, agora no último estágio de um ano de testes da versão beta na linha de produção de iates, dispensa o contador de giros e de impulsos. Em vez disso, Minogue conectou um sistema de condicionamento de sinal PMX (Fig. 1) às células de carga a partir de uma balança de alta precisão a um palete que prende as bobinas de fibra de vidro e a um transmissor de fluxo conectado a um medidor de fluxo que controla a quantidade de resina que vai para cada uma das duas pistolas pulverizadoras. Um monitor de laminação (Fig. 2), um sistema Power over Ethernet personalizado com leitores de código de barras Honeywell conectados, fornecem atualizações constantes sobre o progresso aos operadores das pistolas pulverizadoras. Cada operador simplesmente lê o código de barras associado a cada seção do casco, que aparece na tela do monitor de laminação. Conforme o operador aciona o gatilho da pistola pulverizadora, o monitor de laminação mostra o material usado e o compara com a quantidade especificada em tempo real. O sistema de monitoramento de laminação, desenvolvido de forma personalizada pela DragonPoint Software, Inc., fornece atualizações de status sobre o progresso do trabalho aos gerentes, atualização de inventários, etc., bem como os resultados de relatórios aos engenheiros da fábrica e um banco de dados de qualidade (Fig. 3).

Diversos fatores pesaram na decisão de Minogue para escolher uma solução modular de condicionamento de sinal como base para seu Sistema de Monitoramento de Material. Incialmente foi considerado o uso de condicionadores de sinal individuais para ler os sinais do equipamento analógico, principalmente porque estão disponíveis e são baratos. Entretanto, ele foi motivado a escolher um sistema que pudesse oferecer a flexibilidade para adicionar facilmente mais canais de sinal para um equipamento adicional para medir a camada de gel usada, temperatura, umidade e outros fatores. Quando se mede apenas peso e sinais de fluxo, um único sistema PMX de 16 canais possui a capacidade de medir oito pistolas pulverizadoras. Minogue comenta: “Temos usado o equipamento robusto para aquisição de dados móveis Somat da HBM em nossos ensaios em laboratórios por anos, logo, estava bem familiarizado com o que poderíamos ou não fazer. Optei pelo PMX porque precisava de um equipamento que fosse avançado e possuísse uma API (Application Programming Interface) quer me permitisse construir uma base de dados para ler sinais de todos os equipamentos.” O MMS de Minogue tem se mostrado inestimável ao longo de um ano na versão beta na linha de produção de iates da Sea Ray nas instalações de Merritt Island, auxiliando os operadores a reduzir os custos dos materiais, trabalhar de forma mais eficiente através do aumento do controle de processo e mantendo as peças acabadas em conformidade com as especificações de peso. Para o casco do Sea Ray 590, o uso desta tecnologia resultou em uma economia de 450kgs no vidro picado e resina. Atualmente o MMS está programado para se expandir para as linhas de produção do Bayliner, Boston Whaler e outros modelos da Sea Ray em outras instalações da Brunswick nos próximos dois anos. null

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