CONTROLADOR INDUSTRIAL COM LÓGICA NEBULOSA APLICADA A EXTRUSORAS PARA FABRICAÇÃO DE PNEUS

Autores

  • Wagner Comenale UNITAU
  • Filipe Wiltgen UNITAU | FATEC | IFSP

Palavras-chave:

Manufatura Avançada, Extrusão, Fabricação de Pneus, Lógica Nebulosa, Sistemas de Controle e Automação

Resumo

Esta pesquisa é aplicada em processos de automação e controle industriais utilizando como técnica de controle a lógica nebulosa. A utilização de sistemas de controle e automação com uso de técnicas de inteligência artificial na indústria abre caminho para a manufatura avançada (indústria 4.0) no âmbito nacional. O presente artigo tem como objetivo mostrar os avanços na pesquisa do desenvolvimento de um sistema de controle industrial baseado na técnica de lógica nebulosa (Fuzzy Logic) capaz de atuar em tempo real no controle de uma extrusora de parafuso na fabricação de pneus automotivos. Por se tratar de um processo considerado não linear, a construção de objetos de borracha por estar submetido a diferentes tipos de perturbações externas, o processo de extrusão depende do conhecimento intrínseco do operador nos operacionais das extrusoras. A pesquisa visa substituir o sistema de controle tradicional e atualmente manual por um sistema de controle em inteligência artificial autônomo industrial, que permite modelar matematicamente problemas complexos e não lineares através de regras simples de funções de pertinência implementadas em um algoritmo de controle implementado em um controlador lógico programável industrial. Esta pesquisa foi realizada em ambiente industrial, utilizando uma extrusora de parafuso simples com ~200mm de diâmetro destinada a fabricação de pneus automotivos. Este artigo apresenta o desenvolvimento e os resultados de um sistema de controle ininterrupto da velocidade do parafuso da extrusora, a fim de estabelecer um fluxo constante de borracha e indiretamente garantir a estabilização do peso final do produto extrudado, com variações inferiores a ~3% de variação em relação ao valor do peso ajustado permitindo a uniformidade na fabricação.

Referências

ABEYKOON, C.A. Novel Soft Sensor for Real-Time Monitoring of the Die Melt Temperature Profile in Polymer Extrusion.

IEEE Transactions on Industrial Electronics. v.61(12)12, p.7113-7123, 2014A.

ABEYKOON, C.A. Novel Model-Based Controller for Polymer Extrusion. IEEE Transactions on Fuzzy Systems. v.22(06),

p.1413-1430. 2014B.

ABEYKOON, C.A. Single Screw Extrusion Control: A Comprehensive Review and Directions for Improvements. University

of Manchester. v.1, p. 1-13. 2016.

ALBERTIN, M.R., ELIENESIO, M.L.B., AIRES, A.S., PONTES, H.L.J. e JÚNIOR, D.P.A. Principais Inovações Tecnológicas da

Indústria 4.0 e suas Aplicações na Manufatura. XXIV Simpósio de Engenharia de Produção - SIMPEP2017. Bauru, 08-10

de novembro, p.01-13, 2017.

ARBIX, G., SALERNO, M.S., ZANCUL, E., AMARAL, G. e LINS, L.M. O Brasil e a Nova Onda de Manufatura Avançada. Centro

Brasileiro de Análise e Planejamento. v.36(03), p.29-49, 2017.

BENTO, A.R. e MALAGUTTI, T.F. Aplicação da Indústria 4.0 como Forma de Melhoria nos Processos de Manufatura no

Setor Automotivo. Revista Linguagem Acadêmica. v.10(01), p.09-27, 2020.

BILOBROVEC, M., MARÇAL, R.F.M. e KOVALESKI, J.L. Implementação de um Sistema de Controle Inteligente Utilizando a

Lógica Fuzzy. XV Simpósio de Pós-Graduação em Engenharia de Processos. Bauru, 06-08 de novembro, p.01-07, 2004.

CAMBOLM, W.L.L., SILVA, S.A. e GOMES, H.P. Aplicação de Técnicas Fuzzy no Controle de Pressão em Sistemas de

Abastecimento de Água. Revista Eng. Sanitária Ambiental v.19(01), p.67-77, 2014.

COMENALE, W. e WILTGEN, F. Automação Industrial para a Manufatura Avançada com Apoio da Engenharia de Sistemas

& Requisitos. 11° Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação. Curitiba, 26-24 de maio, p.01-08, 2021.

COMENALE, W. e WILTGEN, F., Controlador Nebuloso para Extrusoras de Borracha. XI CONEM - Congresso Nacional de

Engenharia Mecânica. Teresina, 07-11 de agosto, p.01-10, 2022A.

COMENALE, W. e WILTGEN, F., Controlador Nebuloso Aplicado na Fabricação de Pneus. XI CICTED - Congresso

Internacional de Ciência, Tecnologia e Desenvolvimento. 18-20 de outubro, p.01-18, 2022B.

COMENALE, W., WILTGEN, F. e ALMEIDA, L.F., Lógica Nebulosa para o Controle de Extrusoras de Parafuso Simples

Aplicada ao Processo de Fabricação de Pneus. Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão. v.01(01), p.01-21, 2022.

COMENALE, W. e WILTGEN, F. Inteligência Artificial Aplicada na Fabricação de Pneus - Um Caminho para a Manufatura

Avançada. 12° Congresso Brasileiro de Fabricação. Brasília, 10-12 de maio, p.01-10, 2023.

GOMIDE, F.A.C. e GUDWIN, R.R. Modelagem, Controle, Sistemas e Lógica Fuzzy. SBA Controle & Automação. v.4(03),

p.97-115, 1994.

GOMIDE, F.A.C., GUDWIN, R.R. e TANSCHEIT, R. Conceitos Fundamentais da Teoria de Conjuntos Fuzzy, Lógica Fuzzy e

Aplicações. Proc. 6th IFSA Congress – Tutorials. São Paulo, XX-XX julho, p.01-38, 1995.

GUERRA, B.B., FURTADO, C.R.G. e COUTINHO, F.M.B. Avaliação Reológica de Elastômeros e suas Composições. Polímeros:

Ciência e Tecnologia. v.14(04), p.289-294, 2004.

JUNIOR, M.A.B., SOARES, V.A., GONÇALVES, G.J.C., MUNHOZ, M.R., DIAS, L.G., BARBARA, G.V. e BREGANON, R.

Implementação de um Controlador Fuzzy para Controle de Temperatura. Brazilian Journal of Development. v.6(06),

p.38231-38245, 2020.

LEÃO, N.S.M.S. e ANDRADE, J.J.O. Aplicação da FMEA a Análise de Falhas em um Equipamento de Trefilagem para

Estabelecimento de Estratégias de Manutenção: Estudo de Caso. Revista Espacios. v.36(08), p.01-10, 2015.

MAHTO, P.K. e MURMU, R. Temperature Control for Plastic Extrusion Process. International Journal of Innovative

Research in Science, Engineering and Technology. p.5748-5658, 2015.

MCT&I. Plano de CT&I para Manufatura Avançada no Brasil. Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações

- MCTIC. Brasília. 2017. 68p.

MENDES, C.R., SIEMON, F.B. e CAMPOS, M.M. Estudo de Caso da Indústria 4.0 Aplicados em uma Empresa Automobilística.

Pós-Graduação em Revista. v.1(04), p.15-25, 2017.

OLIVEIRA, D.N., BRAGA, A.P.S. e ALMEIDA, O. M. Fuzzy Implementado em Ladder com Funções de Pertinência

Descontínuas. XVIII Congresso Brasileiro de Automática. Bonito, 12-16 de setembro, p.411-416, 2010.

PONTES, J. e ARCURI, A.S.A. A Manufatura Avançada entre Dois Extremos. Revista Administracion Publica y Sociedad.

v.01(05), p.26-37, 2018.

PREVIDI, F., SARAVESI, S. e PANAROTTO, A. Design of a Feedback Control System for Real-Time Control of Flow in a Single-

Screw Extruder. 16th Triennial World Congress. Praga, 03-08 July, p. 1111-1121, 2005.

QUELHO, P.E.Q. Desenvolvimento de Extrusora Experimental e Software para Controle e Supervisão das Variáveis de

Extrusão do ABS. 150f. Dissertação de Mestrado no Centro Universitário de Volta Redonda. 2018.

RAUWENDAAL, C. Polymer Extrusion. Editora Munich, 2013. 934p.

SALES, J.C., SANTOS, M.C., BRANDÃO, F.S., BRAGA, W.A., MORAIS, J.E.V., SALES, A.J.M. e SOMBRA, A.A. Extrusão na

Indústria de Cerâmica Vermelha no Ceará. 58° Congresso Brasileiro de Cerâmica. Bento Gonçalves, 18-21 maio, p.01-11,

SAMPAIO, L.M.D., OLIVEIRA, M.J.F. e IGNACIO, A.A.V. Lógica Nebulosa: Aplicações e Tendências. Simpósio de Pesquisa

Operacional e Logística da Marinha. Marinha do Brasil, p.01-15, 2007.

SANTOS, D.M., BUKZEM, A.L., COUTINHO, N.D., ASCHERI, J.L.R. e ASCHERI, D.P.R. Principais Considerações da Extrusão

Termoplástica de Alimentos. Revista Processos Químico. v.1, p.38-44, 2010.

SELLITTO, M.A. Inteligência Artificial: Uma Aplicação em uma Indústria de Processo Contínuo. Gestão & Produção.

v.9(03), p.363-376, 2002.

SILVA, M.L., SANTOS, L. e CHOUPINA, A. A Extrusão em Tecnologia Alimentar: Tipos, Vantagens e Equipamentos. Revista

de Ciência Agrária, v.38(01), p.03-10, 2014.

SIMÕES, M.G. e SHAW, I.A. Controle e Modelagem Fuzzy. Editora São Paulo. 2007. 186p.

TROPIA, C.E.Z., SILVA, P.P. e DIAS, A.V.C. Indústria 4.0: Uma Caracterização do Sistema de Produção. XVII Congresso

Latino-Ibero-americano de Gestión Tecnologica. Cidade do México, 16-18 october, p.1-14, 2017.

VERMULM, R. Políticas para o Desenvolvimento da Indústria 4.0 no Brasil. Instituto de Estudos para o Desenvolvimento

Industrial -IEDI. São Paulo. 2018. 31p.

WERLANG, R.B. e SILVEIRA, F.L. A Física dos Pneumáticos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. v.30(03), p.614-627, 2013.

WILTGEN, F. A Manufatura Avançada Precisa de uma Engenharia Avançada. Revista Tecnologia. v. 41, n. 2, p. 1-11. 2020.

Downloads

Publicado

2023-08-16

Edição

Seção

Artigos