Modelagem da Informação usando Asset Administration Shell para um Sistema de Manufatura Flexível Legado

Abstract

A Indústria 4.0 trouxe inúmeros benefícios em termos de conectividade e automação, mas também apresentou desafios significativos, especialmente no que diz respeito à padronização para interoperabilidade, essencial para integrar sistemas legados em ambientes industriais modernos. Para enfrentar esses desafios, foi desenvolvido o Modelo de Arquitetura de Referência da Indústria 4.0 - Reference Architectural Model Industry 4.0 (RAMI 4.0), que organiza a digitalização de ativos industriais. Dentro desse modelo, destaca-se o Shell de Administração de Ativos - Asset Administration Shell (AAS), uma representação digital padronizada que facilita a comunicação e integração de informações entre máquinas e sistemas. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação do AAS em um Sistema de Manufatura Flexível - Flexible Manufaturing System (FMS) legado da Festo, demonstrando como a modelagem de dados pode estruturar a comunicação entre componentes heterogêneos. A metodologia incluiu o uso do software Eclipse AASX Package Explorer para criar submodelos do AAS, e a integração com um servidor OPC UA foi realizada utilizando a ferramenta Node-RED. O principal desafio identificado foi a adaptação do sistema legado para suportar a virtualização dos ativos e realizar os testes necessários, evidenciando as dificuldades técnicas inerentes à integração de tecnologias modernas com equipamentos antigos. Os resultados demonstram que o AAS é uma ferramenta promissora para facilitar a interoperabilidade em sistemas industriais, permitindo a troca padronizada de dados e promovendo maior flexibilidade nos processos de produção. Conclui-se que, apesar do seu potencial, a implementação do AAS ainda enfrenta desafios, particularmente relacionados à compatibilidade com equipamentos legados e à necessidade de adaptar protocolos de comunicação mais antigos, como o OPC UA, para suportar a nova infraestrutura digital. No entanto, os ganhos em termos de eficiência operacional e integração de dados indicam que o AAS pode desempenhar um papel crucial na transformação digital da indústria, contribuindo para a modernização dos processos produtivos e a adoção plena dos conceitos da Indústria 4.0.

Industry 4.0 has brought numerous benefits in terms of connectivity and automation, but it has also posed significant challenges, particularly regarding the standardization for interoperability, which is essential for integrating legacy systems into modern industrial environments. To address these challenges, the Reference Architectural Model Industry 4.0 (RAMI 4.0) was developed, organizing the digitalization of industrial assets. Within this framework, the Asset Administration Shell (AAS) stands out as a standardized digital representation that facilitates communication and integration of information between machines and systems. This study aims to explore the application of AAS in a legacy Flexible Manufacturing System (FMS) from Festo, demonstrating how data modeling can structure communication between heterogeneous components. The methodology involved the use of Eclipse AASX Package Explorer to create AAS submodels, and the integration with an OPC UA server was carried out using the Node-RED tool. The main challenge identified was the adaptation of the legacy system to support asset virtualization and conduct the necessary tests, highlighting the technical difficulties inherent in integrating modern technologies with older equipment. The results show that AAS is a promising tool for facilitating interoperability in industrial systems, enabling standardized data exchange and promoting greater flexibility in production processes. In conclusion, although AAS has significant potential, its implementation still faces challenges, particularly concerning compatibility with legacy equipment and the need to adapt older communication protocols, such as OPC UA, to support the new digital infrastructure. However, the gains in operational efficiency and data integration indicate that AAS can play a crucial role in the digital transformation of the industry, contributing to the modernization of production processes and the full adoption of Industry 4.0 concepts.