Otimizando Processos Industriais: Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos

Primeiro se automatiza, depois se otimiza, essa é uma premissa utilizada na área de automação industrial, uma vez que o investimento inicial se dá para a implantação da plataforma de controle operacional, visando a produção planejada da indústria.

Otimização de processos é a colocação de instrumentos, equipamentos, limites operacionais e de capacidade em um ponto ótimo de operação, normalmente acima das regiões de conforto operacional, entregando aumento de produção com a mesma plataforma existente, no mesmo nível de segurança.

A utilização de uma plataforma de otimização de processos, como foco no aumento da produção é o primeiro degrau de investimento dentro da área de O&M (Operação e Manutenção), para que se justifique dentro da área de automação industrial, chamamos de Controle Avançado de Processo.

Os primeiros centros de operação de processos tinham o foco na operação e no controle de malhas, normalmente limitados aos controles PID convencionais, formando conjuntos de malhas, comandadas individualmente.

Na evolução os centros de operação hoje além desta função de comando e controle dispõem de tecnologia de Controle Avançado, operando com multivariáveis correlacionadas, com algoritmos que aperfeiçoam os controle de processos, utilizando-se de tecnologias de IA (Inteligência Artificial), levando os processos a limites ótimos de operação.

A Variabilidade de Processos é um dos maiores desafios nas operações de plantas, ele se dá por diversos motivos, que ocasionam a dificuldade de colocar o processo num ponto ótimo de operação, provocando perdas e elevação de custos produtivos.

A utilização de malhas de controle com PID convencionais coloca o processo em limites que não deixam subir o nível de operação, dentre os motivos é que as malhas não são interligadas para análise do comportamento do processo em conjunto, com isso, ruídos, variabilidade e sintonia passam a ser dificultadores nestes tipos de malhas.

Mas o que é Controle Avançado?

Na prática podemos definir Controle Avançado como:

• Uma técnica preditiva, isto é, um sistema capaz de prever por antecipação a variabilidade do processo, através da utilização de modelos;
• Ser multivariável, o controle passa a ter leitura de duas ou mais variáveis para obter comportamento e promover uma saída de controle;
• Atuar no nível acima do regulatório, este é um modelo que atua de forma complementar ao Controle Avançado em um nível acima desta camada.

Com estas definições, o Controle Avançado deve pelo menos atender dois destes itens.

Há diversas tecnologias para Controle Avançado, vamos entender como elas atuam no processo, o APC – Advanced Process Control, que é o Controle Avançado de Processo é uma técnica que tem como foco a diminuição da Variabilidade do Processo, comentado anteriormente como um grande desafio na produção.

O RTO – Real Time Optimization (Otimização em Tempo Real), ele atua juntamente com o APC, porém seu objetivo principal é elevar o ponto de operação, com isso se ganha diretamente na produção.

Com o MPC – Model Predictive Control (Controle Preditivo com Modelo), tem-se o Controle, a Predição e a Otimização, onde através do conjunto Operação e Engenharia, consegue-se obter o máximo do ponto ótimo de operação, utilizando-se as técnicas comentadas.

O funcionamento de um sistema de Controle Avançado, por exemplo, do tipo MPC, possui modelos matemático pré-definidos, conhecidos do processo e seu comportamento, para tomada de ações de controle.

Os Controles Avançados atuam de forma inferencial, isto é utilizam-se modelos de conhecimento de processo de cada malha, interessante observar que em sua atuação ele elimina o que não está no modelo, integrando o processo.

Com este modelo o processo é levado a limites antes não explorados, onde o operador não colocar mais o SP (Set Point) e sim os limites de operação, mudando a forma operacional.

Os benefícios na utilização dos controles avançados podem destacar:

• Aumento da Produção / Rendimento
• Melhoria na Qualidade dos Produtos
• Redução dos Custos de Produção
• Aumento da Eficiência Energética

Para implantar um sistema de Controle Avançado na planta, podemos ter uma visão geral de como deve ser seguido:

• Planejamento – foco em Rentabilidade, o que quero ganhar?
• Projeto – foco no que se tem, entender como são as malhas atuais;
• Implantação – infraestrutura de comunicação, analisar o que se tem e o que se deve ter para colocar em funcionamento;
• Comissionamento – pré-operação e treinamento, iniciar as operações com cada malha testando os modelos e treinando os operadores para este novo tipo de operação;
• Partida – liberação no modo Avançado e manutenção, colocar as malhas em operação em modo avançado e iniciar o ciclo de melhorias, que é constante e é a manutenção do sistema, pois não é estático.

Como esta tecnologia é baseada em carga computacional, isto é, necessita de hardware robusto para processamento matemático, houve uma evolução na aplicação das mesmas, visto temos um grande crescimento na potência de processamento nos últimos anos.

Os próprios DCS e PLC são uma tendência em ter os cartões de Controle Avançado já incorporados, visando já uma implantação direta no controlador.

Com estas facilidades e benefícios há uma tendência de cada vez mais as Especificações Técnicas (ET) de automação ter a premissa da colocação de Controles Avançados já previstos em plantas.

Concluímos que a utilização de Controle Avançado é benefício direto e imediato na produtividade industrial, representando a fronteira da diminuição do custo relacionado com o aumento da produção, utilizando-se a mesma estrutura física de malhas de planta com modelos convencionais.