USINA 4.0, a transformação digital da indústria

Em um segmento tão competitivo, os custos, a produtividade e a eficiência são determinantes para a sobrevivência das usinas. Para fazer frente a esses desafios, amplificados pelas demandas geradas pela pandemia da Covid-19, está acontecendo uma aceleração do processo de transformação digital da indústria bioenergética.

A princípio, a proposta da Indústria 4.0 é revolucionar a maneira com que produtos e serviços são gerados.

Isso através da conexão e otimização de toda a cadeia de valor — informações, pessoas e equipamentos — com uso intensivo de tecnologia digital. Uma das razões do interesse de gestores de usinas deve-se a estudos e levantamentos de consultorias internacionais, como a Mckinsey, que indicam um potencial de redução de custo de manutenção, consumo de energia e aumento de eficiência.

Uma Usina 4.0 pode obter reduções expressivas nos custos de manutenção, em até 40%, e no consumo de energia, em até 20%, ao passo que também se pode aumentar a eficiência da operação em até 25%. Esse conceito já está presente nas usinas e tem feito diferença na performance, sobretudo industrial, das plantas.

Seus resultados atualmente são largamente mensurados e compartilhados por usinas situadas em todas as regiões do Brasil.

Mas o que é preciso para implantar e transformar uma planta comum em Usina 4.0? Um time de gestores com experiência e com cases de resultados esmiuçou em detalhes como é feita a transformação da indústria digital em suas companhias durante o Webinar USINA 4.0 – A Transformação Digital da Indústria, realizado pelo JornalCana no último dia 8 de julho.

O evento digital, que teve moderação de Josias Messias, presidente da ProCana Brasil, apresentou cases dos Cenário atual acelerou o processo de transformação digital das usinas grupos Adecoagro, Pedra e das usinas Bevap e Pitangueiras, que mostraram como a inteligência artificial, internet das coisas (IoT), PDCA Online e outras tecnologias integradas estão maximizando a gestão e a operação de suas plantas.

Grupo Pedra Agroindustrial consolida a implantação da Usina 4.0

Alexandre Menezes, gerente de divisão industrial do Grupo Pedra Agroindustrial, um dos mais tradicionais grupos do setor, afirma que é preciso iniciar com foco na cogeração para obter resultados expressivos também em processos:

“Usamos o software S-PAA para controlar a geração de vapor e a cogeração de energia com resultados significativos. Seria impossível atingir os limiares que conquistamos sem auxílio de ferramentas digitais de alto padrão como as que temos utilizado”, disse.

Menezes citou os projetos recentes que consolidaram a implantação da Usina 4.0 na companhia, que controla três unidades no estado paulista: Pedra, Buriti e Ipê.

Nas unidades do grupo, entre outros softwares, usam o S-PAA com laço fechado. “O S-PAA traz ganhos onde a usina tem mais dificuldade, no nosso caso, iniciamos pela unidade Pedra por ser uma planta mais complexa na geração de vapor e os resultados foram fantásticos”, explica.

Com o êxito na unidade de Serrana, o S-PAA foi estendido para a unidade Buriti e finalmente para a unidade Ipê, localizada em Nova Independência (SP).

Tecnologia eleva processo ao nível da excelência Fábio Ramos, Gestor Executivo da Bevap, afirmou que o uso da tecnologia passou a ser essencial para a sobrevivência das usinas, principalmente para enfrentar os desafios internos e fatores externos como mercado, economia, política e demais intempéries como a Pandemia em 2020.

Na Bevap, que já nasceu automatizada, o uso da big data tem sido fundamental para os bons resultados que a unidade produtora tem alcançado.

“A tecnologia Big Data serve para gerar valor para os negócios a partir da análise e interpretação de dados em uma velocidade nunca vista antes. O que inclui dados-não estruturados, ou seja, que não têm nenhuma relação e estrutura definida”, explica.

“Hoje usamos na Bevap um Big Data híbrido, nesse modelo as tecnologias on-premise e cloud trabalham de forma integrada e nesse ambiente consolidamos os dados da automação industrial, dados dos sistemas automatizados, dados de sensoriamento, dados de sistemas de gestão. Todos são automatizados online o que trouxe melhoria na extração, na geração de vapor e eficiência industrial, entre outros”, contou.

Ramos, que foi eleito em 2020 pelo segundo ano consecutivo como Executivo de TI do Ano pela IT Forum, ressalta ainda que a sinergia entre a área de tecnologia e a área de negócio é determinante para o sucesso do projeto.

“O projeto implementado traz um conceito disruptivo para essa atividade, aliada a inteligência artificial, IoT, M2M, Machine Learn e Cloud.

O conjunto delas, aplicadas ao negócio, proporcionou redução de custos, aumento de produtividade e eficiência.

Todas as operações foram automatizadas, permitindo uma aplicação adequada e controlada com o uso de automação e monitoramento online para acompanhamento e tomada de decisão em tempo de execução”, explicou.

A Bevap se destaca pelo pioneirismo. Foi a primeira usina de Minas Gerais e a terceira empresa no país a implantar o software S-PAA de Otimização em Tempo Real (RTO), na safra 2016/17 e, recentemente, foi a primeira usina a adquirir o S-PAA Dashboard, ampliando o uso da solução para a computação nas nuvens.

Como viabilizar economicamente a Usina 4.0

Para Heberson Martins, responsável pela área de Geração de Energia e Novos Projetos em Elétrica e Automação da Adecoagro, o primeiro passo para a transformação digital é fazer bem feita a lição de casa. Martins é um profissional com larga experiência no assunto. Ele atuou em 2005 na montagem da unidade Terra Rica, do Grupo Santa Terezinha.

Depois foi para o Mato Grosso do Sul, para a Adeacoagro Angélica — participando das duas fases de projeto e instalação da usina. Até que, finalmente, chegou à unidade Ivinhema, também do Grupo Adeacoagro, onde fez parte desde a fase de projeto e atua neste momento na área de novos projetos e energia elétrica.

“As usinas falam muito em digitalização e em Usina 4.0, mas não fazem bem o dever de casa. Se for bem feito, com a digitalização da indústria, a usina pode, de fato, alavancar e maximizar sua produção”, afirma Martins.

De acordo com ele outro detalhe necessário para a implantação de uma indústria 4.0 em uma usina passa por encontrar mão de obra qualificada.

“Esse tipo de mão de obra é escasso, mas fundamental para conduzir bem o processo”, ressalta. Heberson Martins mostrou no webinar como viabilizar economicamente a Usina 4.0. A utilização da Inteligência Artificial para pequenas otimizações na planta industrial pode gerar ganhos superiores a R$ 4 milhões por safra para uma usina que moe 2,5 milhões de toneladas de cana.

No exemplo apresentado, este ganho é obtido com o uso de Inteligência Artificial na operação, gerando um aumento na produção específica de vapor de 2,05 para 2,1 toneladas de vapor por tonelada de bagaço; elevação do grau GL na fermentação de 9º para 10º; e a redução do consumo de vapor de 400 para 390 quilos de vapor por tonelada de cana e da umidade do bagaço de 50% para 48%.

Sob a liderança de Martins, a unidade Angélica da Adecoagro foi a primeira usina do Mato Grosso do Sul a implantar o S-PAA, sendo que atualmente já são 3 usinas no Estado, incluindo a unidade Eldorado, da Atvos, e a Rio Brilhante, da Biosev.

Usina Pitangueiras usa Inteligência Artificial e NIR online para otimizar a extração na moenda

A Usina Pitangueiras construiu uma relação de sucesso com o conceito Usina 4.0. Isso porque foi a primeira usina do estado de São Paulo a implantar a plataforma de Gestão Industrial Avançada S-PAA, na safra 2015/16.

Atualmente a Pitangueiras possui o software atuando em laço fechado – através dos quais o sistema altera diretamente os set-points no sistema supervisório – na cogeração, na moenda, no controle de fluxo de caldo, na fermentação e na destilaria. Mas a Usina vem se destacando no desenvolvimento e execução do PDCA Online, através do C.R.A. 4.0, projeto que criou um workflow para resolução em tempo Real de todas as Não Conformidades de processo.

No webinar, o diretor vice-presidente da Pitangueiras, João Henrique de Andrade, apresentou detalhes e resultados da utilização do sistema de RTO na Usina Pitangueiras. Segundo ele, o C.R.A. 4.0 veio dar uma tratativa da operação em tempo Real (online) das Não Conformidades de processo, gerando uma operação mais autônoma e responsável pelo seu setor. “Isso fez com que os gestores dos setores trabalhem com maior disponibilidade de tempo em melhorias”, expôs.

João Henrique mostrou que o laço fechado da destilaria vem apresentando ganhos de 8,58 metros cúbicos por dia. O laço fechado da destilaria faz a integração dos sistemas GATEC (acompanhando os resultados das perdas) e do iFix (instrumentos operacionais, supervisório), faz a análise das condições termodinâmicas da coluna de destilação e modula automaticamente os valores de set–point das pressões das colunas e da temperatura da bandeja A18 da coluna A. “O software vai avaliando as possibilidades de ganho e buscando cada vez mais aumentar a produção do aparelho sem que haja perdas”, explica.

Durante a apresentação de João Henrique, a inovação que mais chamou a atenção pelo ineditismo foi a implantação do laço fechado do S-PAA na moenda, utilizando análises com o sistema NIR Online. O laço fechado faz constantemente uma análise dos dados do bagaço de saída do último terno via “NIR online” e, via balanço estequiométrico, faz o comparativo de ganhos considerando as variações da embebição e qual seu impacto financeiro em relação ao Consumo Específico de Vapor da planta, Extração%Pol da moenda, eficiência da geração de vapor pela variação da Umidade%Bagaço e eficiência da geração na Contra-Pressão vs. Condensação. “O objetivo foi apresentar a inovação, bem como os indicadores que confirmam a melhora na eficiência de extração e os ganhos proporcionados pelo laço fechado da moenda”, disse João Henrique.

“A Usina Pitangueiras vem em um processo crescente de implantação da inteligência artificial nos últimos cinco anos. Fomos a primeira usina a implementar o laço fechado do S-PAA na destilaria, depois o PDCA Online em workflow automático, e agora na moenda com NIR Online, o que vem proporcionando ganhos significativos para a companhia”, concluiu o diretor vice-presidente da Usina Pitangueiras.

Software RTO veio agilizar a transformação digital das usinas

Na última apresentação do webinar, o diretor da Soteica do Brasil, Nelson Nakamura, detalhou os passos para se chegar a uma Usina 4.0, reforçando o mantra de Simon Sinek repetido por toda a equipe da Usina Pitangueiras: “Sonhe grande. Comece pequeno. Mas acima de tudo, comece”.

“Sonhar grande” significa buscar uma solução escalável de Usina 4.0, que contemple a atuação em laços fechados e abertos desde a cogeração até expedição dos produtos finais, mesmo que apenas um setor seja implementado de início. Isto para garantir que o objetivo da maximização global possa ser atendido dentro de uma mesma plataforma e de forma gradual e segura.

“Começar pequeno” no sentido de que seja um projeto com retorno imediato, seguro e atrativo, que gere confiança e credibilidade na equipe. A intenção é direcionar os recursos da empresa para a aquisição de tecnologias realmente úteis, sem precisar, por exemplo, investir ou trocar toda a infraestrutura de TI, TA ou em instrumentação desnecessárias, visto que uma solução RTO como o S-PAA pode calcular variáveis via medidores virtuais, que estimam com alto grau de assertividade variáveis importantes, tal como o ART, por exemplo.

“A experiência indica que atualmente 90% das indústrias do setor possuem nível de instrumentação e automação suficientes para implantação da plataforma S-PAA. O fundamental é que as informações de processos e de laboratório estejam acessíveis” explica Nakamura.

“Começar logo” significa que na indústria 4.0 a tecnologia é utilizada para transformar dados em vantagem competitiva. Uma plataforma de Usina 4.0 como o S-PAA usa a inteligência artificial para incentivar o melhor aproveitamento dos diversos tipos de inteligência e aptidões de cada profissional no processo, visando obter a otimização dos resultados da planta.

Nakamura explicou também os procedimentos para a implementação do S-PAA. “Não é preciso fazer grandes investimentos em melhorias de equipamentos, fazer sintonia de malha, substituir PID´S por controle avançados em todos os setores. O importante é capturar, no primeiro momento, ganhos com o que você tem. A inteligência ajuda a ter resultados a curto prazo”, disse.

A atuação em tempo real é uma característica intrínseca à uma Usina 4.0 e somente um software RTO pode determinar quais os set-points tem que se buscar a cada momento para ter ganho de receita, lucro e redução de custo. “Neste sentido, o S-PAA se destaca por ser o único software RTO para usinas em todo o mundo, que maximiza a cogeração e a eficiência industrial, gerando ganhos superiores a R$ 1 por tonelada de cana em mais de 40 usinas instaladas”, concluiu.

Usinas 4.0 batem recordes de produção

Usinas que utilizam o software S-PAA de Usina 4.0 vem se destacando por recordes de produção e de eficiência! A Usina Cevasa, de Patrocínio Paulista (SP), fechou o mês de junho criando novas marcas na sua história. Entre os recordes registrados estão o de moagem de um milhão de toneladas em menor tempo (81 dias); a melhora na performance em Extração % ART (97,1%) da cana processada; o de aproveitamento de tempo, com 99,83% na área agrícola e 98,09% na área agroindustrial; duplo recorde de produção de açúcar VHP em um mês, que atingiu 31.255 toneladas.

Na área agrícola, foram superados ainda o recorde da qualidade da matéria-prima, com o volume de açúcar total recuperado (ATR) de 134,68 kg por tonelada; e no rendimento máquina com menos perdas em um mês, com registro de 18.315 tc com 2,01% de perdas na colheita.

A usina ainda registrou recorde mensal de eficiência e rendimento com 91,75% de eficiência global industrial (EGI) e 95,09% de rendimento total corrigido (RTC). E de venda de energia elétrica, com 16.661 MWH exportada no mês.

Para Alberto Antônio da Silva, gerente industrial da Cevasa, os recordes são fruto de planejamento, muito treinamento e dedicação da equipe. Ele também lembra que possui um elemento inovador, pois nesta safra a Cevasa iniciou a operação do software S-PAA na área de energia e embebição e tornou-se evidente a atuação do sistema garantindo maior estabilidade no vapor e redução do consumo  de processos, permitindo melhorar os índices de eficiência industrial e de exportação de energia, além da economia de bagaço. “Estamos fechando os indicadores para mensurar os ganhos do S-PAA, mas os resultados já são visíveis”, explica.

Recordes marcam safra da SJC Bioenergia

A safra 2020/2021 está sendo considerada a melhor de toda a história da SJC Bioenergia. A “Safra da Transformação”, como foi titulada, já bateu 32 recordes que envolvem moagem (incluindo diária, semanal, mensal e bimestral), colheita mensal por frente, energia gerada (diária e mensal), etanol anidro, etanol total, disponibilidade industrial e recuperação Total Corrigido – RTC. Há ainda seis recordes relacionados à segurança (anos sem acidente com afastamento) e a certificação multisite da ISO 9001:2015.

A Usina Rio Dourado alcançou quatro marcas com recordes históricos e sem acidentes, em julho. Em cana moída foi 494.488 mil toneladas; etanol 40.333 m3; etanol anidro 39.118 m3 e energia 31.255,73 MW.

A Usina São Francisco conseguiu três marcas com recordes históricos e duas com recordes para o mês de julho: a cana processada foi 770.589 mil toneladas; etanol 28.364 m3 e energia 59.224 MW. Além disso, conseguiu 98,14% de aproveitamento de tempo Industrial e 94,53% de Recuperação Total Corrigido – RTC.

No total, a SJC bateu dois recordes históricos em julho: 1.265.077 de toneladas de cana moída e 90.479 MW de energia produzida.

Os números recordes continuam em agosto, sendo que a SJC alcançou no dia 11 do mês, 5 milhões de toneladas de cana-de-açúcar processada. Os resultados financeiros também são bons. A companhia teve lucro líquido R$ 209,1 milhões, conforme balanço divulgado no final de junho, que ficou 161% acima do valor reportado no exercício passado, de R$ 79,9 milhões.

Assim como o Alberto da Cevasa, o Gerente Industrial Corporativo da SJC, Marcus Lages, lembra que os recordes obtidos na URD foram obtidos com a ajuda do software S-PAA. “Principalmente por garantir a estabilidade da moagem, mantendo a eficiência da extração e a estabilidade de toda a planta industrial”, afirma.

Abel Uchoa, Diretor Geral da SJC, afirmou que estão muito satisfeitos com as transformações que as unidades estão realizando nesta safra.

“A SJC Bioenergia está consolidando, mês a mês, performances que vão nos levar a alcançar a melhor safra de todas as safras. Os recordes que vêm sendo batidos são o resultado da evolução industrial e agrícola que vem sendo construída com consistência em nossa empresa”, disse.

O diretor ainda comentou que isso só é possível porque “é fruto de um trabalho focado em segurança e na engenharia da qualidade, proporcionando alto rendimento operacional, consolidando, desta forma, a verticalização dos processos na SJC”.

Esta matéria faz parte da edição 318 do JornalCana. Leia matéria completa clicando aqui.