Engenharia modular e padronização com Eplan: o papel da estruturação de produto

A crescente complexidade dos sistemas industriais e a pressão para reduzir os prazos de entrega exigem uma mudança de paradigma na engenharia eletrotécnica e de automação. A estruturação de produto (Product Structuring), suportada pela Plataforma Eplan e baseada em normas como a IEC 81346 e a IEC 81355, disponibiliza uma metodologia clara para decompor sistemas técnicos em módulos funcionais reutilizáveis. Esta abordagem constitui um caminho comprovado para alcançar melhorias tangíveis em eficiência, qualidade e competitividade no contexto da Indústria 4.0.

O problema: engenharia baseada no copiar e colar

Na prática industrial atual, os novos projetos são frequentemente construídos a partir de fragmentos de projetos anteriores, copiando e colando esquemas elétricos existentes com pequenas adaptações. O conhecimento individual do projetista determina quais os modelos mais adequados, enquanto erros antigos são frequentemente replicados e apenas se tornam evidentes em fases posteriores, como a aquisição de materiais, a montagem ou o arranque. O resultado é previsível: atrasos, retrabalho e custos acrescidos.

Quando a gama de produtos cresce e incorpora variantes, opções e soluções especiais, a prática do copiar e colar torna-se insustentável. Imagine um sistema com apenas quatro parâmetros, cada um com dez variantes possíveis: o número de combinações atinge as 10.000 configurações. Sem uma estrutura modular, cada configuração exige trabalho de engenharia específico, multiplicando exponencialmente os tempos e os custos.
 

Estruturação de sistemas técnicos: os três aspetos da norma IEC 81346

A norma IEC 81346 define três aspetos fundamentais para a estruturação de qualquer sistema técnico. Cada um responde a uma questão de engenharia distinta:

• Aspeto funcional (identificador "="): descreve o que o sistema deve fazer. Por exemplo, transportar uma peça, maquinar um material ou ativar uma proteção.
• Aspeto de produto (identificador "-"): define com que componentes essa função é implementada.
• Aspeto de localização (identificador "+"): determina onde os componentes estão fisicamente instalados, seja num quadro elétrico, armário de controlo ou máquina.

A separação rigorosa destes três aspetos constitui a base da engenharia modular. Uma função pode estar distribuída por várias localizações e uma mesma localização pode conter várias funções. Esta independência permite adicionar, remover ou modificar módulos funcionais sem afetar a estrutura do restante sistema, um requisito essencial para gerir alterações de última hora, adaptações e modernizações.
 

Métodos de conceção: da produção à orientação funcional

Método orientado para a produção

Neste método, os esquemas elétricos são organizados de acordo com a sequência de fabrico: primeiro a alimentação, depois o circuito de potência, o circuito de controlo e, por fim, o PLC. A estrutura documental reflete o processo produtivo e, frequentemente, a numeração das páginas inclui a identificação dos dispositivos. Embora permita que a produção trabalhe folha a folha, este método dispersa as funções por várias páginas, dificultando a localização de avarias e complicando significativamente ampliações e alterações posteriores.

Método orientado para a função

No método orientado para a função, os circuitos são agrupados conforme a tarefa que desempenham. Cada unidade funcional reúne o circuito de potência, sensores, entradas e saídas do PLC e circuitos de segurança numa estrutura coerente. A identificação segue a norma IEC 81346 (aspeto funcional e de localização), enquanto a classificação documental se baseia na norma IEC 81355. Esta abordagem modular permite tratar cada função de forma independente durante o projeto, acelerar a resolução de avarias na manutenção e adicionar ou remover funções sem afetar a estrutura existente. É também a base para a criação de bibliotecas modulares.
 

Ferramentas Eplan para a modularização

Projetos de macros e variantes de circuitos

No Eplan, os módulos funcionais são implementados através de macros, geridas em projetos de macros que funcionam como repositórios centrais onde os circuitos parciais são criados, validados e mantidos. Cada macro pode conter múltiplas variantes, como por exemplo um arranque direto ou um arranque com variador de velocidade. A manutenção é centralizada, permitindo que uma atualização da biblioteca seja propagada automaticamente para todas as aplicações onde é utilizada.

Técnica de placeholders e conjuntos de valores

Para gerir a variabilidade do portefólio de produtos, o Eplan permite definir variáveis e tabelas de valores que controlam dimensões, fabricantes, descrições e características tecnológicas. A substituição entre componentes ou fabricantes alternativos é realizada através de placeholders, permitindo implementar corretamente dependências técnicas e ampliar a gama de produtos sem necessidade de redesenhar os circuitos base.

Configuradores

No nível mais avançado, os configuradores combinam a biblioteca de macros com regras de configuração para gerar automaticamente toda a documentação do projeto a partir de uma seleção de opções. O processo é direto: a partir de uma configuração comercial são gerados automaticamente esquemas elétricos, listas de materiais, diagramas de cablagem e documentação de produção. Esta abordagem facilita a transição de modelos Engineer-to-Order (ETO) para modelos Configure-to-Order (CTO).

Impacto na eficiência, qualidade e competitividade

Eficiência operacional

A reutilização sistemática de módulos validados pode reduzir os tempos de engenharia entre 30 % e 60 %. A geração automática de relatórios com filtros, agrupamentos e critérios de ordenação predefinidos elimina tarefas manuais repetitivas. Além disso, a integração com sistemas ERP e PDM permite que alterações no projeto sejam refletidas automaticamente nas áreas de compras, produção e logística. Também possibilita a pré-fabricação parcial, uma vez que módulos normalizados podem avançar para produção antes da conclusão do projeto completo.

Qualidade

Os módulos validados possuem um histórico comprovado de fiabilidade. As verificações automáticas do Eplan, como a deteção de designações duplicadas, ligações abertas, incompatibilidades de secções de cabo ou erros em referências cruzadas, funcionam como uma rede de segurança que ajuda a evitar erros antes de chegarem à fase de produção. Por outro lado, a consistência documental facilita a certificação segundo normas como a ISO 9001, enquanto a classificação documental baseada na IEC 81355 assegura que cada departamento dispõe da informação adequada sobre o produto.

Competitividade

A capacidade de responder rapidamente a pedidos de orçamento, reduzir prazos de entrega e garantir coerência entre múltiplos projetos simultâneos constitui um fator diferenciador fundamental. A engenharia modular permite aumentar a capacidade de projeto sem necessidade de aumentar proporcionalmente os recursos. Além disso, o conhecimento deixa de depender de pessoas específicas e passa a estar incorporado em bibliotecas reutilizáveis, reduzindo a curva de aprendizagem de novos colaboradores. No contexto da Indústria 4.0, as estruturas normalizadas constituem ainda a base para a criação de gémeos digitais e para o comissionamento virtual.

Conclusão: o papel da estruturação de produto

A estruturação de produto não é uma melhoria pontual, mas sim uma transformação estrutural. Exige uma definição clara do portefólio de produtos, a decomposição funcional segundo a IEC 81346, a transição para um método de conceção orientado para a função e a criação progressiva de uma biblioteca de macros, placeholders e configuradores em Eplan. Este processo requer o envolvimento de diferentes departamentos e objetivos claramente definidos. No entanto, os resultados obtidos, através de uma documentação mais rápida, fiável e escalável, justificam amplamente o investimento. Para as empresas que pretendem competir na linha da frente da automação industrial, a engenharia modular e normalizada deixou de ser uma opção para se tornar uma necessidade.