Gerenciamento do Lançamento de um Novo Produto de Sintonização Automática de Controladores PID para Aplicadores de Fertilizantes

Abstract

O crescimento populacional das últimas décadas aumentou a demanda por alimentos, exigindo maior produtividade agrícola. A Hexagon Agriculture desenvolve soluções de Agricultura de Precisão para planejar e monitorar operações agrícolas, como fertilização e plantio. Um dos produtos oferecidos pela Hexagon é o Controle de Fertilização, baseado no método de Taxa Variável, que utiliza controladores PID para operar sistemas hidráulicos de máquinas agrícolas de fertilização. O sistema hidráulico que opera a aplicação de fertilizante destas máquinas pode ser modelado como um sistema dinâmico de primeira ordem com atraso de transporte, e o controlador PID é utilizado para rejeitar perturbações e garantir o seguimento de referência na aplicação de fertilizantes. O desgaste estrutural das máquinas causa perturbações nos parâmetros do sistema, prejudicando a performance dos controladores PID devido à falta de sintonização para adaptar às perturbações paramétricas. A sintonização destes controladores PID em máquinas agrícolas é uma tarefa árdua e os técnicos da Hexagon responsáveis por tal configuração têm dificuldades para realizar a tarefa, resultando em esforços exacerbados com pouca efetividade. Uma aplicação de fertilizantes mal configurada pode gerar desperdícios de insumos, resultando em perda de produtividade dos fazendeiros e, consequentemente, na perda de confiança destes para com a Hexagon. Uma aplicação de insumos mal feita pode também acarretar a problemas ambientais, que resultariam em multas para os fazendeiros. Para resolver esse problema, a Hexagon planejou criar um novo produto, denominado de Auto tuning pela empresa, uma ferramenta para automatizar a configuração dos controladores PID visando garantir maior eficiência mesmo em condições adversas. O conceito de produto do Auto tuning foi desenvolvido pelo autor no estágio realizado na empresa anterior a este trabalho. Este trabalho visa gerenciar o processo de lançamento do Auto tuning no mercado. O desenvolvimento e o lançamento de novos produtos envolvem diversas equipes, como Gerenciamento de Produto, Engenharia e a diretoria da empresa. Essas equipes trabalham com base nas necessidades dos usuários, transformadas em conceitos pela equipe de Gerenciamento de Produtos. O lançamento de novos produtos envolve riscos como a confiabilidade técnica, o impacto nas atividades dos técnicos da Hexagon e dos fazendeiros, e a adoção pelos clientes. Esses riscos foram mapeados e mitigados pelo Gerente de Produto. Para isso, foram realizadas técnicas como testes e validações para certificar a eficiência do novo produto, além de treinamentos para assegurar que a equipe técnica compreenda seu uso. Essas ações serão detalhadas neste documento. O produto foi efetivamente lançado no mercado no dia 19 de novembro de 2024. Com ele, a Hexagon espera elevar sua posição de protagonismo no mercado de agricultura de precisão, aumentando também seu faturamento e lucro para que possa reinvesti-los em novos projetos.

Population growth in recent decades has increased the demand for food, requiring greater agricultural productivity. Hexagon Agriculture develops Precision Agriculture solutions to plan and monitor agricultural operations, such as fertilization and planting. One of the products offered by Hexagon is Fertilization Control, based on the Variable Rate method, which uses PID controllers to operate the hydraulic systems of agricultural fertilization machines. The hydraulic system that operates the fertilizer application of these machines can be modeled as a first-order dynamic system with transport delay, and the PID controller is used to reject disturbances and ensure reference tracking in the fertilizer application. The structural wear and tear of the machines causes disturbances in the system parameters, impairing the performance of the PID controllers due to the lack of tuning to adapt to the parametric disturbances. Tuning these PID controllers in agricultural machinery is an arduous task and the Hexagon technicians responsible for this configuration have difficulty in carrying out the task, resulting in exacerbated efforts with little effectiveness. Poorly configured fertilizer application can lead to wasted inputs, resulting in a loss of productivity for farmers and, consequently, a loss of trust in Hexagon. Poorly applied inputs can also lead to environmental problems, which would result in fines for farmers. To solve this problem, Hexagon planned to create a new product, called Auto tuning by the company, a tool to automate the configuration of PID controllers in order to guarantee greater efficiency even in adverse conditions. The Auto tuning product concept was developed by the author during his internship at the company prior to this work. This work aims to manage the process of launching Auto tuning on the market. The development and launch of new products involves various teams, such as Product Management, Engineering and the company's board of directors. These teams work on the basis of user needs, which are transformed into concepts by the Product Management team. The launch of new products involves risks such as technical reliability, the impact on the activities of Hexagon technicians and farmers, and customer adoption. These risks were mapped and mitigated by the Product Manager. To this end, techniques such as tests and validations were carried out to certify the efficiency of the new product, as well as training to ensure that the technical team understands its use. These actions will be detailed in this document. The product was actually launched on the market on November 19, 2024. With it, Hexagon hopes to increase its leading position in the precision agriculture market, while also increasing its turnover and profits so that it can reinvest them in new projects.