Estudo de indicadores de eficiência energética na usinagem integrando monitoramento de energia com sistema de execução de manufatura

A eficiência energética na manufatura é um assunto cada vez mais discutido na busca da redução de custos com energia e redução do impacto ambiental negativo dos processos industriais. Com isto, busca-se produzir mais com menos energia e para isto é essencial ter o conhecimento das informações de consumo na produção. Para se trabalhar na melhoria da eficiência energética na manufatura é necessário ter uma gestão da energia e para isto é importante que se tenha um monitoramento energético dos recursos produtivos. Para avaliação de dados coletados pelo monitoramento, são necessários indicadores de desempenho (KPIs) que tragam subsídios para a tomada de decisão em relação às melhorias de processo fomentando melhor eficiência energética. Estes KPIs de eficiência energética podem receber informação cruzando bases de dados de sistemas de monitoramento energético com sistemas de monitoramento de produção, como o Manufacturing Execution System (MES), que possuem informações de status dos recursos produtivos em tempo real. Neste contexto, este trabalho propôs a aplicação de oito KPIs que pudessem ser utilizados integrando dados de um sistema de monitoramento energético com um MES. Foi realizado um estudo dos principais KPIs de energia na manufatura e, para validação destes indicadores, foi realizado um estudo experimental que gerou dados para alimentar os indicadores e que permitiu uma avaliação e discussão da sua relevância. O estudo experimental foi dividido em duas partes, sendo a primeira para validação dos indicadores a nível de produto e processo e a segunda a nível de produção em um processo de usinagem. A construção do estudo experimental foi realizada com a metodologia de Design of Experiments (DOE) de Taguchi em nove amostras com diferentes combinações de valores para três diferentes parâmetros de corte (profundidade de corte (Ap), avanço (Fn) e velocidade de corte (Vc)). Os resultados obtidos mostram que os KPIs de maior relevância foram o indicador de energia direta e o indicador de eficiência energética no desempenho. O KPI de energia direta tem a amostra com condições de corte mais severas e com menor tempo de ciclo como a de melhor eficiência energética, com um consumo de energia 167 Wh menor que a amostra de condições de corte mais brandas. Já o indicador de eficiência energética no desempenho apresentou o impacto do desperdício de energia quando se tem baixo desempenho na produção e o resultado da amostra com tempo de ciclo mais curto apresentou eficiência de 64 pontos percentuais maior que a amostra com tempo de ciclo mais longo.