Desenvolvimento de um sistema embarcado capaz de mensurar desgaste de componentes em máquinas de estamparia

Development of an embedder system capable of measuring component wear in stamping machines

Arthur da Costa Holanda^[1]

Daniel Nascimento^[2]

Joanderson Luan da Silva Linhares^[3]

Maycon Alexsander da Silva^[4]

Mozart Lima do Nascimento^[5]

Filipe de Carvalho Pinto Raulino ^[6]

Ivanilson França Vieira ^[7]

João Moreno Vilas Boas de Souza Silva ^[8]

Resumo

Na indústria, a manutenção do maquinário tem tomado cada vez mais protagonismo dentro das empresas, sendo de suma importância para evitar paradas inesperadas que podem causar perdas na produtividade. Buscando minorar as paradas inesperadas, o presente trabalho busca fazer a detecção antecipada de falhas nos equipamentos. Este trabalho foi realizado em caráter experimental e apresenta um protótipo de uma solução em manutenção preditiva em máquinas de Silk Screen industriais. O objetivo é identificar desgastes prematuros em determinados componentes adotando ferramentas da Indústria 4.0 para um monitoramento online do equipamento. O sistema desenvolvido é conectado em rede com servidor local, onde as anomalias podem ser acompanhadas em qualquer terminal alocado no setor de manutenção da fábrica.

Palavras-chave: IoT; Manutenção Preditiva; Análise; Monitoramento; Indústria 4.0.

Abstract

In the industrial sector, machinery maintenance has increasingly assumed a prominent role within companies, being of paramount importance to prevent unexpected downtime that may lead to productivity losses. In an effort to minimize unforeseen interruptions, the present study aims to perform the early detection of equipment failures. This work was conducted on an experimental basis and presents a prototype solution for predictive maintenance in industrial Silk Screen machines. The objective is to identify premature wear in specific components through the adoption of Industry 4.0 tools for real-time online equipment monitoring. The developed system is network-connected to a local server, allowing anomalies to be monitored from any terminal allocated within the factory maintenance sector.

Keywords: IoT; Predictive Maintenance; Analysis; Monitoring; Industry 4.0.

1 INTRODUÇÃO

O objetivo da manutenção é sempre maximizar a disponibilidade dos equipamentos, seja nas suas condições originais ou, ao menos, nas condições necessárias para operação. A manutenção preditiva tem como finalidade definir os parâmetros a serem medidos e determinar os limites a serem tolerados. Assim, com essas informações, são tomadas ações para antecipar possíveis falhas mais graves, minimizando o tempo de parada de um equipamento ou planta e diminuindo o custo do reparo (Baldissarelli, 2019).

Nos últimos anos, algumas tecnologias vêm se tornando cada vez mais comuns em ambientes industriais, dentre elas podemos apontar a Internet das Coisas (IoT) e sistemas embarcados. Conforme Wolf (2017), de maneira geral, um sistema embarcado é caracterizado como qualquer dispositivo que incorpora um computador programável, embora seu propósito não seja ser um computador de propósito geral. Sistemas embarcados como sistemas eletrônicos microprocessados cuja função específica, uma vez programada, geralmente não pode ser alterada (Almeida; Moraes; Seraphim, 2021).

A Internet das Coisas, por sua vez, nada mais é que uma extensão da Internet atual, que proporciona aos objetos do dia a dia (quaisquer que sejam), mas com capacidade computacional e de comunicação, se conectarem à Internet (Santos, 2016). Portanto, o uso destas tecnologias pode assumir protagonismos no setor de manutenção em indústrias.

Nesse sentido, o desafio proposto à equipe do Desafio 01 é evitar o desgaste prematuro da longarina, um componente situado na máquina de estamparia (Carrossel), cuja importação é de alto valor e demorada, de modo a reduzir os custos e o tempo de inatividade com a manutenção corretiva. Com isso, esse desafio torna-se de grande relevância dentro do processo de produtividade na companhia.

Para fins de organização e validação técnica, o desenvolvimento deste projeto foi estruturado em duas etapas distintas: a Fase 1, focada na prototipagem e validação de conceito em ambiente controlado (bancada); e a Fase 2, destinada à implementação industrial com componentes robustos (chão de fábrica).

Ao longo deste documento serão detalhados quais componentes serão adotados, o que são, sua aplicação no protótipo na Fase 1, bem como o comportamento geral do protótipo.

1.2 OBJETIVO GERAL

Desenvolver um sistema de monitoramento preditivo para o carrossel de impressão, que é a máquina responsável pelo processo de Silk Screen na empresa, de acordo com o modelo de manutenção preditiva.

1.3 OBJETIVO ESPECÍFICO

• Modelagem do Sistema e Levantamento de Requisitos
• Elicitar e documentar requisitos funcionais e não funcionais do sistema, priorizando funcionalidades críticas como leitura de sinais, cálculo de desgaste e geração de alertas.
• Prova de Conceito (Fase 1 – Ambiente Controlado)
• Selecionar e integrar componentes de prototipagem (ESP32, sensor VL53L0X, Orange Pi) para validar a arquitetura proposta.
• Implementar o fluxo completo de dados:
  a. Aquisição de sinais de movimento da cabeça de impressão.
  b. Transmissão via protocolo MQTT para um servidor local.
  c. Armazenamento em banco de dados MariaDB.
  d. Visualização em tempo real via dashboard.
• Realizar testes de validação técnica, incluindo:
  a. Testes unitários e de integração da API.
  b. Verificação de latência e estabilidade da comunicação.
• Migração para Ambiente Industrial (Fase 2 – Implementação Robusta)
• Substituir os componentes de prototipagem por equipamentos industriais:
  a. CLP (Controlador Lógico Programável) no lugar do ESP32.
  b. Sensor de proximidade indutivo no lugar do sensor a laser.
• Adaptar a lógica de programação para linguagem Ladder (MasterTool IEC).
• Definir e testar protocolos de comunicação industrial (MQTT).
• Realizar testes em bancada e em campo para calibrar sensores e ajustar limiares de alerta.
• Validação e Escalabilidade
• Coletar dados operacionais reais por um período mínimo de três semanas.
• Ajustar os limiares de desgaste com base em análise estatística e eventos de manutenção registrados.
• Homologar o sistema com as equipes de TI da fábrica, garantindo segurança, backup e integração à rede industrial.
• Documentar a solução para replicação em outras máquinas do parque fabril.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A manutenção, tradicionalmente, é dividida de acordo com a forma de programação e o objetivo das tarefas a serem executadas (Siqueira, 2014).

As manutenções são divididas em duas classes, a manutenção programada e não programada, na qual as atividades são designadas obedecendo critérios de tempo e condições pré-definidas e executadas em função da necessidade, respectivamente.

Tabela 1 – Tipos de manutenção

2.2 MICROCONTROLADORES

Microcontroladores são pequenos sistemas computacionais que englobam em um microchip, interfaces de entrada e saída, analógicas e digitais, e periféricos como memória RAM, memória FLASH, interfaces de comunicação serial, conversores analógicos/digitais (ADC) e temporizadores/contadores. Seu propósito consiste em executar tarefas específicas a partir de programas escritos para eles chamados de firmware, armazenados em sua memória (Chase, 2025).

Os microcontroladores inicialmente se resumiam a interfaces de entrada e saída (I/O) e foram agregando, a cada nova versão ou produto, memória RAM, memória EPROM para programas e dados e circuito de oscilador (clock), interfaces de comunicação (serial, USB), interfaces de rede, Ethernet, WiFi e Bluetooth (Oliveira, 2017).

Ainda de acordo com Oliveira (2017), as aplicações de microcontroladores, inicialmente incipientes e voltadas para a indústria, começaram a se propagar nas diversas áreas de atividade humana, essas funcionalidades agregadas aos microcontroladores inicialmente se resumiam a interfaces de entrada e saída (I/O) e foram agregando, a cada nova versão ou produto, memória RAM, memória EPROM para programas e dados e circuito de oscilador (clock), interfaces de comunicação. Assim, um microcontrolador com todas essas funcionalidades integradas permite desenvolver inúmeras aplicações necessitando de pouca energia.

Tabela 2 – Microcontroladores utilizados na Fase 1

2.3 SENSORES

São dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que indica esta grandeza. Quando operam diretamente, convertendo uma forma de energia neutra, são chamados transdutores. Os de operação indireta alteram suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a indutância, sob ação de uma grandeza, de forma mais ou menos proporcional (Costa, 2003).

Tabela 3 – Tipos de sensores

Tabela 4 – Sensores utilizados no projeto

2.4 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP)

É um dispositivo eletrônico com hardware e software que permite comandar aplicações industriais. Dentre os seus componentes estão o processador, a memória, a fonte de alimentação, os módulos de entrada e de saída e os dispositivos de programação. Softwares específicos desenvolvidos pelos usuários permitem que o CLP possa ser utilizado em aplicações para automação, controle e monitoramento de processos e máquinas de diferentes tipos e complexidades. Ele também é mais resistente que um computador convencional e suporta condições extremas como alteração de temperaturas e ambientes agressivos (Altus, 2025).

2.5 ALIMENTAÇÃO

O Suporte Case Porta 2 Pilhas é um dispositivo comumente utilizado em projetos de robótica e tem por finalidade promover a alimentação do dispositivo ou circuito. O Módulo Regulador de Tensão LM2596 trabalha como um conversor DC-DC e é capaz de reduzir uma carga de até 3A. A tensão de saída pode ser ajustada entre 1,5 a 35V, tendo como entrada 3,2 a 40V e pode ser aplicado em circuitos onde a saída de um sensor é superior a 5V. Esses dois componentes foram adotados apenas na Fase 1 do projeto.

2.6 COMUNICAÇÃO

MQTT é um protocolo de mensagens padrão da OASIS para a Internet das Coisas (IoT). Ele foi projetado como um transporte de mensagens de publicação/assinatura extremamente leve, ideal para conectar dispositivos remotos com uma pequena quantidade de código e largura de banda de rede mínima.

2.7 SOFTWARE

Tabela 5 – Softwares utilizados na Fase 1

2.8 TRABALHOS RELACIONADOS

A integração entre manutenção preditiva e tecnologias da Indústria 4.0 tem sido amplamente estudada na academia e aplicada na indústria. Um trabalho relevante nesse contexto é o de Souza et al. (2022), que investigou a "Utilização das tecnologias da indústria 4.0 na manutenção preditiva através do monitoramento de equipamentos e instalações". Os autores realizaram um estudo de caso dividido em duas fases:

• Validação em empresa parceira: Analisaram o funcionamento de um sistema preditivo comercial (fornecido pela empresa Semeq) em uma estação de tratamento de água. O sistema utilizava sensores sem fio para monitorar vibração e temperatura, com transmissão de dados via Bluetooth para um gateway e posterior envio à nuvem. Um dashboard (My Semeq APP) permitia a visualização dos dados e alertas.
• Implementação em ambiente universitário: Instalaram o mesmo sistema em motores de bombas de resfriamento do Centro Universitário. O estudo demonstrou benefícios, como a otimização das atividades da equipe de manutenção e o aumento da confiabilidade do sistema, detectando precocemente uma falha por ressonância em rolamentos.

Este trabalho relacionado estabelece um precedente claro para a viabilidade de sistemas de monitoramento baseados em IoT e sensoriamento remoto para manutenção preditiva, validando o conceito em um ambiente real e não industrial.

Embora a solução apresentada por Souza et al. (2022) seja robusta e comercialmente disponível, ela representa uma abordagem verticalizada e proprietária. Sua arquitetura é fechada, dependente de sensores, gateways e software específicos de um único fornecedor (Semeq). Isso pode implicar em um alto custo de implantação e escalabilidade, dificuldade de personalização para problemas específicos de diferentes máquinas e dependência do fornecedor.

2.9 ESTADO DA ARTE

O presente trabalho se posiciona de forma complementar e inovadora no estado da arte ao propor uma solução horizontal, modular e de código aberto. Nossa abordagem, detalhada nas Fases 1 e 2, justifica-se pelos seguintes diferenciais:

• Foco em um problema específico: Enquanto o trabalho relacionado monitora parâmetros gerais de saúde em motores rotativos, nosso sistema foi concebido para resolver um problema específico de desgaste por deslocamento linear em máquinas de estamparia (pastilhas e casquilhos da longarina). Desenvolvemos uma métrica direta correlacionada ao desgaste do componente, o que pode gerar alertas mais precisos e acionáveis para a equipe de manutenção.
• Arquitetura aberta e de baixo custo (Fase 1 - Prova de Conceito): Utilizamos componentes de prototipagem amplamente disponíveis e de baixo custo (ESP32, sensor VL53L0X, Orange Pi/Labrador), protocolos abertos (MQTT) e desenvolvemos nosso próprio backend (API Node.js) e frontend (Dashboard Vue.js). Isso demonstra que é possível construir um sistema funcional de monitoramento preditivo sem depender de soluções caras e fechadas.
• Caminho claramente definido para a industrialização (Fase 2 - Implementação Robusta): Nosso projeto avança além da prova de conceito ao detalhar um plano de migração para componentes industriais. A substituição do ESP32 por um CLP e do sensor a laser por um sensor de proximidade indutivo robusto demonstra uma preocupação com confiabilidade, segurança e integração ao parque fabril existente.
• Desenvolvimento de software personalizado e testado: Desenvolvemos uma API e um Dashboard sob medida para a necessidade do problema. A implementação de testes unitários, análise estática de código garante a qualidade e a manutenibilidade do software, um aspecto crítico muitas vezes negligenciado em protótipos.

Em síntese, este trabalho se alinha ao estado da arte ao confirmar a importância da IoT e do sensoriamento para manutenção preditiva, possui uma abordagem alternativa e evolutiva. Ele parte de uma prova de conceito acessível e replicável, utilizando tecnologias abertas, e traça um caminho prático e detalhado para sua transformação em uma solução robusta e específica para um problema de desgaste mecânico.

Enquanto o trabalho relacionado valida o conceito de monitoramento remoto, nosso trabalho avança no método de desenvolvimento e na aplicação específica para estamparia, podendo ser adaptado para outras máquinas e tipos de desgaste.

3 METODOLOGIA

Projetos podem se beneficiar com o uso de algum tipo de modelagem, pois modelos auxiliam, para ter uma visão mais abrangente, do funcionamento de um sistema. Tornando possível desenvolver os projetos, de forma mais rápida e correta, pois, quanto mais complexo for o sistema, maior será a probabilidade de ocorrência de erros, caso tenha sido elaborado sem uma modelagem prévia (Chwif et al., 2010).

Nessa direção, o projeto baseou-se na criação de um diagrama de estados finitos. Posteriormente, realizou-se a coleta dos Requisitos Funcionais e Requisitos Não Funcionais que o projeto deveria possuir. Neste momento, os residentes se dedicaram ao estudo da problemática.

A partir dessas modelagens, iniciou-se a Fase 1, que consistiu na seleção de componentes para a elaboração do protótipo. Esses itens foram concedidos pelo Laboratório de Pesquisa Allyson Amilcar Angelus (LAICA) da instituição de ensino.

Com a Fase 1 concluída, o passo seguinte foi o desenvolvimento do protótipo com componentes mais robustos, componentes esses que são amplamente empregados em soluções industriais e que foram fornecidos pela Guararapes Confecções para o desenvolvimento do protótipo.

3.1 AUTÔMATO DO SISTEMA

Figura 1 – Modelagem por meio de um autômato

3.2 REQUISITOS FUNCIONAIS (RF)

Tabela 6 – Requisitos Funcionais

3.3 REQUISITOS NÃO FUNCIONAIS (RNF)

Tabela 7 – Requisitos Não Funcionais

3.4 COMPONENTES E ARQUITETURA DO SISTEMA NA FASE 1

Após visitas à empresa e conversas com a equipe de manutenção, foi realizado o levantamento de requisitos funcionais e não funcionais para iniciar a Fase 1 do projeto.

Esta seção apresenta detalhadamente os componentes de hardware utilizados na primeira fase do projeto, descrevendo sua função dentro da solução de monitoramento preditivo, bem como as ferramentas de software adotadas para processamento, transmissão e visualização dos dados.

A Fase 1 teve como principal objetivo validar a viabilidade técnica do conceito proposto por meio da criação de um protótipo funcional capaz de monitorar o movimento da cabeça de impressão na longarina, registrar ciclos de operação e estimar o desgaste dos componentes mecânicos.

Para isso, optou-se pelo uso de componentes eletrônicos de prototipagem, que oferecem flexibilidade e baixo custo, sem comprometer a representatividade dos resultados preliminares.

3.4.1 Hardware

Tabela 8 – Componentes utilizados

3.4.2 Softwares e Tecnologias

Tabela 9 – Softwares e tecnologias utilizadas

3.4.3 Fluxo do Sistema

Tabela 10 – Arquitetura final na Fase 1

3.4.4 Diagrama do Sistema

Figura 2 – Diagrama da arquitetura final na Fase 1

3.4.5 Estratégias de Teste, Validação e Qualidade de Software

Para garantir a robustez do sistema desde as etapas iniciais de desenvolvimento do backend, foram empregadas estratégias de testes unitários. Esta abordagem foca na validação isolada dos menores componentes do software - neste caso, as funções de roteamento (handlers) e a lógica de negócios.

Com o uso de ferramentas adequadas e técnicas de mocking (simulação), foi possível verificar o comportamento de cada função diante de diferentes cenários de entrada (sucesso, erro de cliente, erro de servidor). Isso assegurou que os blocos de construção fundamentais do código estivessem funcionais antes de interações mais complexas.

A Figura 3 apresenta o resultado da execução da suíte de testes, demonstrando o sucesso nas operações de criação, leitura e validação de erros nas rotas da API.

Figura 3 – Resultado da execução dos testes de integração no terminal

Figura 4 – Trecho do código de testes unitários

Paralelamente, para mitigar riscos associados a falhas na interface de usuário, o desenvolvimento do frontend adotou um ciclo de vida baseado em Integração Contínua (CI). Foram implementadas ferramentas de Análise Estática de Código (Linting), visando garantir a padronização e a manutenibilidade do código-fonte por meio de regras estritas de tipagem (TypeScript).

Adicionalmente, a segurança da cadeia de suprimentos de software (Software Supply Chain Security) foi auditada utilizando-se as ferramentas OWASP Dependency Check e Red Hat Dependency Analytics, conforme demonstrado na Figura 5. Tais ferramentas analisaram as bibliotecas de terceiros em busca de vulnerabilidades conhecidas (CVEs), garantindo que o sistema de monitoramento não introduzisse riscos de segurança à rede da empresa.

Por fim, a lógica crítica de negócios no cliente - especificamente os algoritmos responsáveis pelo cálculo de datas de vencimento da lubrificação - foi submetida a Testes Unitários Automatizados utilizando a ferramenta Vitest. Essa medida assegura matematicamente que os alertas visuais exibidos no dashboard correspondem exatamente às regras de manutenção preditiva definidas.

Além das validações de código, realizou-se a integração sistêmica com os serviços e aplicações. Essa etapa foi dedicada à validação da viabilidade técnica do conceito proposto (ponta a ponta). Os testes consistiram em verificação de latência de comunicação MQTT, integridade na persistência dos dados e testes de desempenho da aplicação sob carga.

Figura 5 – Relatório de auditoria de segurança gerado automaticamente, atestando a ausência de vulnerabilidades conhecidas nas dependências do projeto.

3.5 COMPONENTES E ARQUITETURA DO SISTEMA NA FASE 2

Esta seção dedica-se a apontar cada componente do Hardware a ser utilizado, suas funcionalidades dentro da aplicação e as possíveis ferramentas e softwares a serem adotados. E por fim, o plano de migração da Fase 1 para a Fase 2, onde a Fase 1 se caracterizou por ser a Prova de Conceito (PoC) e a Fase 2 tendo como característica a adequação do sistema para o ambiente industrial.

3.5.1 Hardware

Tabela 11 – Componentes de hardware a serem utilizados

3.5.2 Softwares e Tecnologias

Tabela 12 – Softwares e Tecnologias a serem utilizadas

3.5.3 Plano de Migração da Fase 1 para Fase 2

Tabela 13 – Plano de migração da Fase 1 para Fase 2

4 DESENVOLVIMENTO E RESULTADOS OBTIDOS

Inicialmente, o projeto teve como foco o setor de Silk Screen, que é o setor de maior receita para a empresa, especificamente a máquina de carrossel de estamparia, onde foram identificados pontos críticos que deveriam ser tratados para que a produção não fosse parada por questões de manutenção. Portanto, mensurar o desgaste das pastilhas e casquilhos localizados na cabeça de impressão, a fim de estabelecer o momento ideal para a substituição desses componentes, foi a direção tomada pela equipe do Desafio 01 em comum acordo com a equipe de manutenção da empresa.

Com o problema identificado, a equipe do desafio se dedicou a compreender o funcionamento da máquina, e suas características, fazendo a modelagem do comportamento da mesma por meio de um autômato e realizando a análise de requisitos funcionais e não funcionais. Concluídas essas atividades, iniciou-se a Fase 1 do projeto.

Nesta etapa, a equipe estudou os possíveis componentes para a prototipação do dispositivo, respeitando os requisitos levantados e apontamentos sugeridos pela equipe de manutenção. Este processo exigiu da equipe bastante atenção, dada a variedade de sensores que poderiam nos gerar alguma métrica, contudo essas métricas poderiam não ser eficientes para assegurar com fidelidade o desgaste dos componentes.

A implementação da Fase 1 do projeto permitiu validar, em ambiente controlado, a arquitetura proposta para o sistema de monitoramento e manutenção preditiva das pastilhas e casquilhos localizados na longarina do Carrossel.

Os resultados demonstram que o fluxo de aquisição, transmissão, armazenamento e visualização dos dados operou de forma satisfatória, estável e coerente com os requisitos previamente definidos antes do início da Fase 1.

Dessa forma, com todo arcabouço adquirido ao fim da Fase 1, a equipe do Desafio 01 pôde partir para a segunda fase do projeto. Esta fase se propõe a realizar a substituição do ESP32 e do sensor, migrando para o CLP juntamente com os sensores industriais.

4.1 DESENVOLVIMENTO DA INTERFACE E VALIDAÇÃO DE INTEGRAÇÃO

Para garantir que os dados coletados fossem apresentados de forma clara e acionável para a equipe de manutenção, o desenvolvimento da interface seguiu duas etapas: prototipação de alta fidelidade e implementação da aplicação reativa.

Inicialmente, foi desenvolvido um protótipo utilizando a ferramenta Figma. O design foi focado na experiência do usuário (UX/UI), criando um Dashboard com duas visões principais: uma "Visão Geral", que permite monitorar o status de múltiplos carrosséis simultaneamente através de indicadores visuais (semáforo); e uma visão de "Detalhes", onde é possível acompanhar o desgaste específico das peças e o histórico de lubrificação de cada cabeça de impressão.

Figura 6 – Protótipo de Alta Fidelidade do Dashboard de Manutenção

Com o design validado, partiu-se para a implementação final utilizando o framework Vue.js. Diferente de uma página web estática, optou-se por uma arquitetura de Aplicação de Página Única (SPA).

Essa abordagem permitiu incorporar regras de negócio complexas diretamente no navegador, como o cálculo automático da saúde das peças (baseado na telemetria recebida) e a verificação temporal da validade do óleo (alertas automáticos após 30 dias).

A interface final também conta com responsividade avançada (Drawer lateral) para acesso via dispositivos móveis no chão de fábrica.

Figura 7 – Interface Final do Dashboard implementada em Vue.js, apresentando a visualização dos dados de telemetria e o painel de detalhes

5 DISCUSSÃO

Embora a Fase 1 tenha sido realizada poucas vezes em ambiente industrial, os resultados indicam que a arquitetura é funcional, escalável e suficiente para a fase de integração com sensores industriais e CLP.

Esta etapa inicial demonstrou que o protótipo do sistema é tecnicamente viável e atende aos requisitos iniciais do projeto. O fluxo completo da coleta, transmissão, processamento e visualização dos dados funcionou de forma estável, com boa precisão de leitura e comunicação confiável via MQTT. Os resultados foram satisfatórios, especialmente na integração entre ESP32, broker, API e dashboard, que operaram de forma esperada.

Dessa forma, o protótipo permite passar da Fase 1 para a fase seguinte como planejado. No entanto, é necessário discutir as limitações e ameaças à validade como boa prática para o início da segunda fase do projeto.

5.1. LIMITAÇÕES IDENTIFICADAS NA FASE 1

• Robustez ambiental: O uso de componentes de prototipagem (ESP32, sensor VL53L0X) não garante resistência a condições industriais severas, como vibrações contínuas, temperaturas elevadas e interferência eletromagnética.
• Correlação indireta do desgaste: A métrica de "distância percorrida" é um proxy para o desgaste real dos componentes (pastilhas e casquilhos). A validação dessa correlação exige dados de campo e calibração com eventos reais de manutenção.
• Segurança em rede industrial: A implementação atual utiliza autenticação básica em MQTT. Em ambiente fabril, são necessárias camadas adicionais de segurança, como criptografia TLS/SSL e segmentação de rede via VLANs.

5.2. AMEAÇAS A VALIDADE

• Validade interna: A conclusão de que o sistema prevê desgaste baseia-se em uma premissa não completamente validada em campo. A relação causal entre distância acumulada e falha requer confirmação com dados reais.
• Validade externa: O protótipo foi testado em simulação de uma única cabeça de impressão. A generalização para múltiplas máquinas ou diferentes perfis de operação requer testes adicionais.

5.3 TRANSIÇÃO PARA FASE 2

Os resultados satisfatórios da Fase 1 não apenas validam a arquitetura, mas também destacam a importância do plano de migração. A substituição do ESP32 por um CLP, do sensor óptico por um sensor de proximidade indutivo e a adoção de protocolos industriais como Modbus serão essenciais para:

• Garantir robustez operacional em ambiente real;
• Coletar dados para calibrar os limiares de alerta com base em estatística e eventos reais;
• Permitir a escalabilidade do sistema para múltiplas cabeças e máquinas.

Portanto, a discussão reforça que o êxito da Fase 1 reside não apenas na funcionalidade demonstrada, mas na clareza e no embasamento do caminho traçado para a industrialização, posicionando este trabalho como uma contribuição prática e replicável para a manutenção preditiva na Indústria 4.0.

6 CONCLUSÃO

O principal desafio encontrado na Fase 1 foi encontrar o sensor para fazer a captura dos dados. Há vários tipos de sensores que de alguma forma pudessem fornecer métricas para averiguar o desgaste, porém, o principal critério estabelecido pela equipe de manutenção da empresa foi que o sistema deveria ser não invasivo, ou seja, o sistema deveria ser capaz de não afetar o funcionamento da máquina mesmo estando acoplado à mesma.

Ao final da Fase 1 pudemos concluir que obtivemos êxito na construção do protótipo, pois conseguimos fazer a coleta dos dados com os componentes próprios para prototipação, de modo que sensores, microcontroladores, serviços e aplicações integraram de forma esperada e sem afetar o funcionamento da máquina.

Desta forma, a segunda fase se propõe a realizar a substituição do ESP32 e do sensor, migrando para o CLP juntamente com os sensores industriais. Em seguida, iniciaremos testes em campo com dois ou mais sensores e coletar dados reais por três semanas, rotulando eventos de manutenção corretiva para validação. Com a base coletada, refinamos os limiares de alerta usando análise estatística e modelos de tendência, reduzindo falsos positivos.

Por fim, será realizada a homologação, cobrindo segurança de rede, políticas de backup e critérios de aceitação operacional. No final da Fase 2, se espera que o sistema seja escalável ao ponto que várias cabeças da mesma máquina possam ser monitoradas, tornando a solução replicável para outras máquinas de carrossel.

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1. Discente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: holandaarthur46@gmail.com ↑

2. Discente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: dxnielalves@gmail.com ↑

3. Discente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: joanderson.luan@gmail.com ↑

4. Discente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: mayconalexm@gmail.com ↑

5. Discente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: aluno.mzt.lima@gmail.com ↑

6. Docente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: filipe.raulino@ifrn.edu.br ↑

7. Docente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: ivanilson.junior@ifrn.edu.br ↑

8. Docente do Curso de Formação Inicial e Continuada (Curso FIC) em Residência Tecnológica em Software Embarcado, na modalidade a distância. e-mail: joao.vilasboas@ifrn.edu.br ↑