Os testes de conformidade dos sistemas de automação industriais

A automação industrial é o uso de sistemas de controle, como computadores ou robôs, e tecnologias da informação para lidar com diferentes processos e máquinas em uma indústria para substituir um ser humano. É o segundo passo além da mecanização no âmbito da industrialização. Esses sistemas passam por testes de aceitação em fábrica (TAF), testes de aceitação em campo (TAC) e os testes de integração em campo (TIC) para demonstrar que o sistema de automação está de acordo com as especificações técnicas.

automação2Da Redação –

No seu início, o objetivo da automação era aumentar a produtividade, pois os sistemas automatizados podem funcionar 24 horas por dia e reduzir o custo associado dos operadores humanos, ou seja, os salários e os benefícios). No entanto, hoje, o foco da automação mudou para aumentar a qualidade e a flexibilidade em um processo de fabricação.

Na indústria automobilística, a instalação de pistões no motor era realizada manualmente, com uma taxa de erro entre a 1% a 1,5%. Atualmente, essa tarefa é executada usando máquinas automatizadas com uma taxa de erro de 0,00001%. Assim, essa tecnologia vem ofertando menor custo operacional, pois a automação industrial elimina os custos com assistência médica e férias remuneradas associadas a um operador humano.

Além disso, não exige outros benefícios aos funcionários, como bônus, cobertura de pensão, seguro, etc. Acima de tudo, embora esteja associada a um alto custo inicial, economiza os salários mensais dos trabalhadores, o que leva a uma economia de custos substanciais para a empresa.

O custo de manutenção associado às máquinas usadas para automação industrial é menor porque muitas vezes não falha. Se falhar, apenas os engenheiros de computação e manutenção são necessários para repará-lo.

Embora muitas empresas contratem centenas de trabalhadores da produção por até três turnos para operar a fábrica pelo número máximo de horas, a produção ainda precisa ser fechada para manutenção e feriados. A automação industrial cumpre o objetivo da empresa, permitindo que ela administre uma fábrica por 24 horas por dia, sete dias em uma semana e 365 dias por ano. Isso leva a uma melhoria significativa na produtividade da empresa.

A automação alivia o erro associado a um ser humano. Além disso, diferentemente dos seres humanos, os robôs não envolvem fadiga, o que resulta em produtos com qualidade uniforme fabricados em momentos diferentes.

Adicionar uma nova tarefa na linha de montagem requer treinamento com um operador humano, no entanto, os robôs podem ser programados para executar qualquer tarefa. Isso torna o processo de fabricação mais flexível.

A adição automática de coleta de dados pode permitir a coleta de informações importantes de produção, melhorar a precisão dos dados e reduzir os custos de coleta de dados. Isso fornece os fatos para se tomar as decisões corretas quando se trata de reduzir o desperdício e melhorar seus processos. A automação industrial pode tornar a linha de produção segura para os funcionários, implantando robôs para lidar com condições perigosas.

Há algumas desvantagens da automação industrial. Um deles á o alto custo inicial, já que o investimento inicial associado à mudança de uma linha de produção humana para uma linha de produção automática é muito alto. Além disso, custos substanciais estão envolvidos no treinamento dos funcionários para lidar com este novo equipamento sofisticado. Mesmo assim, a automação industrial encontrou recentemente uma aceitação cada vez maior de várias indústrias devido aos seus enormes benefícios, como aumento da produtividade, qualidade e segurança a baixos custos.

A NBR IEC 62381 de 09/2019 – Sistemas de automação de processos industriais – Testes de aceitação em fábrica (TAF), testes de aceitação em campo (TAC) e testes de integração em campo (TIC) define os procedimentos e especificações para os testes de aceitação em fábrica (TAF), testes de aceitação em campo (TAC) e os testes de integração em campo (TIC). Estes testes são realizados para demonstrar que o sistema de automação está de acordo com as especificações técnicas.

As atividades de engenharia e de fabricação que precedem estes testes não são incluídas nesta norma. Para aplicações na indústria farmacêutica ou em outras indústrias altamente especializadas, orientações, definições e requisitos adicionais (por exemplo, as boas práticas de automação da manufatura ‒ GAMP ‒ Good automated manufacturing practice) podem ser aplicáveis, de acordo com normas aplicáveis existentes, como, por exemplo, a GMP Compliance 21 CFR (FDA) e a Standard Operating Procedure of the European Medicines Agem (SOP/INSP/2003).

Existe uma crescente tendência na indústria de processo na redução do período de tempo para a execução da etapa dos projetos. Ao mesmo tempo, a complexidade dos sistemas de automação está aumentando, devido ao aumento da quantidade de sistemas conectados, bem como pela utilização de novas tecnologias, como os sistemas com redes de comunicação de campo (fieldbus). A experiência tem mostrado que os proprietários, as empresas contratadas e as empresas vendedoras de sistemas de automação têm feito grandes discussões entre si para a definição, de forma clara, do escopo de suas atividades e de suas responsabilidades, a fim de atingir o prazo especificado de fornecimento e a aceitação dos sistemas de automação.

Esta norma é destinada à obtenção de melhoria e aceleração da fase de negociação sobre um sistema de automação e a um entendimento mútuo sobre o escopo das atividades de cada uma das partes envolvidas nesta negociação. Os anexos apresentam exemplos de formato e conteúdo de formulários que podem ser utilizados nos procedimentos de testes. Os compradores desta norma podem copiar estes formulários para as suas próprias finalidades, porém somente nas quantidades requeridas.

Antes do início das atividades de TAF, o vendedor deve concluir totalmente os testes internos de fabricação. Os relatórios destes testes devem estar disponíveis para a etapa de inspeção. Todos os documentos aplicáveis devem estar disponíveis para utilização durante o TAF. A lista indicada nessa norma apresenta os documentos que são tipicamente utilizados. É recomendado que esta lista seja adaptada para cada projeto em particular.

O TAF deve ser executado pelo vendedor. É recomendado que o comprador testemunhe as atividades destes testes. Existem compradores que requerem que a execução de algumas partes do TAF seja realizada por eles próprios. Isto tem que ser definido com base no estabelecido no projeto.

O TAF deve compreender os seguintes requisitos: escopo de fornecimento do projeto pertinente; funções relacionadas com a aplicação do sistema de automação, a partir dos sinais de entrada; funções relacionadas com o sistema; a infraestrutura adequada a ser fornecida pelo vendedor. O TAF deve ser conduzido utilizando o relatório de testes apresentado no Anexo A. Tendo como base os requisitos das especificações técnicas, qualquer trabalho incompleto ou não conformidades detectadas durante o TAF devem ser registradas em uma lista de pendências (Anexo H).

Os itens da lista de pendências são categorizados da seguinte forma: pendências a serem resolvidas de imediato, somente continuar o TAF após a correção; correção durante a execução do TAF; TAF a ser repetido; modificações a serem executadas após o TAF, antes dos equipamentos e sistema serem despachados para o campo; trabalhos restantes a serem corrigidos, isto é, no local (campo). O TAF deve ser considerado concluído quando o vendedor tiver demonstrado de forma satisfatória todas as funções, de acordo com os procedimentos e as especificações do TAF, com a exceção de itens remanescentes de comum acordo, indicados na lista de pendências. Após a conclusão satisfatória do TAF, representantes autorizados do comprador e do vendedor devem assinar o certificado do TAF (por exemplo, ver o Anexo D).

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De acordo com um ou mais dos seguintes cenários típicos, devem ser executados testes completos. O cenário indicado é o mais rotineiro. Forçar e monitorar os sinais dos pontos de I/O (locais e remotos), por meio de dispositivos de simulação conectados aos módulos de I/O. Os cenários descritos dependem dos requisitos dos contratos ou especificações.

Forçar e monitorar os sinais dos pontos de I/O por meio de simulação de software. Forçar e monitorar os sinais dos pontos de I/O por meio de simulação de software nos módulos de I/O. Forçar e monitorar os pontos de I/O por meio de dispositivos de simulação conectados aos terminais de campo (de forma a testar inclusive os painéis de rearranjo, interfaces de processo (Ex “i”), fiação de interligação, sistema de cabeamento, módulos de I/O).

Um teste genérico deve ser executado para cada tipo especificado de dispositivo de campo, de acordo com a norma pertinente. Estes testes devem abranger a interoperabilidade do sistema de automação e o dispositivo. Um segmento da rede deve ser montado e testado com todos os dispositivos associados conectados a este segmento. A seleção do segmento deve ser mutuamente acordada.

No caso de funcionalidades de controle distribuídos, todos os segmentos conectados devem ser estados. Os sinais relacionados aos segmentos não montados devem ser simulados. Todos os documentos pertinentes, como folha de dados, figuras (carregamento das redes, tempo de ciclo e arquitetura de redes) devem ser avaliados para todos os segmentos.

O cenário indicado a seguir é o mais rotineiro. É recomendado que os testes dos links de comunicação com subsistemas e de malhas selecionadas sejam executados por meio de um dispositivo de simulação. Os valores dos sinais são forçados e monitorados no sistema de automação ou dispositivo de simulação. É recomendado que a arquitetura especificada, por exemplo, redundância, meio físico de conexão, fibra de vidro ou conexão por cabos de cobre, etc., esteja instalada para testes, tanto quanto possível.

Outros cenários, como os indicados a seguir dependem dos requisitos dos contratos ou especificações. O subsistema é emulado no sistema de automação; os sinais são forçados ou monitorado no sistema de automação. Subsistemas com configuração limitada (somente dispositivos de processamento e link de comunicação) estão disponíveis para verificação real de comunicação e os sinais são simulados nos subsistemas.

Os subsistemas completos, os dispositivos de link de comunicação e o sistema de automação estão disponíveis para forçar ou monitorar os sinais dos pontos de I/O no subsistema ou sistema de automação. A forma de execução dos testes deve ser definida para cada subsistema individualmente, após serem levados em consideração os requisitos de projeto.

Antes do início dos testes das malhas e dos loops, devem ser testadas as partes estáticas das telas da IHM. As seguintes funcionalidades (estáticas) de tela devem ser verificadas: os símbolos para vasos, linhas de processo, válvulas, transmissores, motores, bombas, etc.; as cores dos itens estáticos, por exemplo, válvulas manuais, linhas de processo, etc.; a direção do fluxo de processo, ou seja, devem ser verificados os sentidos das setas nas linhas de processo. Devem ser verificadas as corretas inter-relações dos controles do tipo split-range, verificadas as hierarquias e correlações das telas e as mudanças de cores, preenchimentos das figuras, bem como os pontos de entrada de dados.

Um documento-mestre deve ser considerado antes do início da execução do TAF de forma a assegurar que estão abrangidos todos os tags do sistema de automação. A lista de malhas ou de loops, incluindo todos os tags conectados ao sistema digital de controle distribuído (SDCD) e todos os subsistemas (ESD, SIS, PLC, controladores, analisadores etc.), pode ser considerada como o documento-mestre preferível.

Todos os tags (identificadores alfanuméricos que identificam de forma inequívoca um dispositivo sensor ou atuador) devem ser testados, conforme descrito a seguir. Os dados de identificação ou de máscara, por exemplo, funcionalidades, texto de serviços, faixa de ajustes, unidades, etc. devem ser verificados, o link para o nível de I/O, os grupos de telas relacionados, os gráficos relacionados das tendências. Também deve ser verificado se os tags nos gráficos e telas estão nos locais corretos e que as alterações de cores dos objetos dinâmicos estão corretas, por exemplo, válvulas, motores, gráficos de barras, etc.

Deve fazer a verificação dos ajustes dos dados dos alarmes – Critérios de seleção e apresentação (priorização, áreas da planta etc.) e a verificação dos níveis de acesso (logon) dos usuários para operação de controle. Os testes das funcionalidades com nível mais elevado de complexidade e os intertravamentos devem ser executados após a conclusão dos testes orientados aos tags, para os tags relacionados.

O relatório de funcionalidades adicionais deve ser definido de acordo com o projeto e a simulação dos sinais deve ser executada de acordo com o cenário escolhido. As funções relacionadas devem ser verificadas de acordo com as especificações dos testes orientados aos tags. Adicionalmente à realização dos testes relacionados com a aplicação, devem ser testadas características do sistema, como: os tempos de recuperação ou de reconfiguração decorrente de uma falha na rede ou no sistema; as redundâncias; e devem ser verificados os modos alternativos de operação.

Adicionalmente à realização dos testes relacionados com a aplicação, devem ser testadas características do sistema, como: os tempos de recuperação de uma falha no sistema; as redundâncias; as estratégias e níveis de acesso ao sistema (logon); as estratégias de processamento e de reconhecimento de alarmes; e deve ser verificado o desempenho garantido para o sistema de automação (tempos de atuação, tempos de atualização etc.).

É recomendado que todos os trabalhos de correção e os trabalhos de novas verificações sejam executados durante o processo do TAF. Caso isto não seja possível, é recomendado que estas atividades sejam executadas após o TAF, tendo como base um acordo mútuo de entendimento entre o proprietário e o vendedor, incluindo os pontos a seguir: identificação dos retrabalhos; plano de ações e cronograma; execução dos retrabalhos; execução de novas verificações; notificação da conclusão dos retrabalhos.

A documentação do TAF, de acordo com o Anexo A, inclui o seguinte: planejamentos impressos e assinados das funções testadas; outros documentos gerados durante o TAF datados e assinados; revisão das listas de pendências; documentação do hardware e de software específicos realmente testados, de preparação do sistema de automação completo e de back-up do software aplicativo; documentação do carregamento do sistema e de sobressalentes; fornecimento de cópias coloridas de todas as telas gráficas aplicáveis, com índice.

O TAC deve ser executado após a entrega e a instalação do sistema no local do comprador. O TAC deve ser executado de forma a evidenciar as funcionalidades do sistema após a entrega e instalação. Antes da execução do TAC, os componentes pertinentes de hardware e software devem ser entregues no local da instalação e devidamente montados e instalados.

As seguintes ações devem ser completadas durante a montagem e instalação do SDCD ou PLC, antes do TAC ser executado: instalação do hardware (controladores, cartões de I/O, painéis de rearranjo, estações de operação ou de engenharia); testes dos sistemas de alimentação elétrica segura para o hardware pertinente; testes dos sistemas instalados de aterramento para o hardware pertinente; instalação das redes de comunicação (por exemplo, hubs, switches, fibras ópticas, redes-padrão Ethernet). Uma lista de verificação para as atividades executadas durante o TAC é apresentada no Anexo B.

O TIC deve ser executado pelo comprador após a conclusão do TAC para cada sistema de automação que tiver sido adequadamente concluído. O TIC é executado para evidenciar a operação integrada de dois ou mais sistemas de automação independentes e interligados com o objetivo de obter as funcionalidades requeridas pela filosofia de controle especificadas no projeto.

Por exemplo, os TIC podem e necessitam ser executados quando da integração dos seguintes tipos de sistemas de automação: as unidades do tipo pacote, as quais possuem seus próprios SDCD/CLP ou unidades de controle; os sistemas de analisadores que se comuniquem com o SDCD/CLP utilizando sinais não convencionais de I/O; os sistemas do tipo ESD; a combinação de SDCD/PLC de diversos fabricantes; a integração do SDCD em um nível superior na estrutura de rede da planta; e podem existir também outras combinações de sistemas que requerem um TIC.



Categorias:Normalização, Qualidade

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