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Automação na era do COVID-19

Soluções mais seguras, rápidas e inteligentes ajudam o setor em uma pandemia


A tendência de longa data em direção à automação de fabricação foi compreensivelmente acelerada pela pandemia do COVID-19. Cerca de um ano após o início da crise, é um bom momento para perguntar sobre impactos de longo prazo. A pandemia empurrou a automação para novas áreas? Os fornecedores tornaram a automação mais flexível? Mais fácil de implementar?

Por sua natureza, os robôs colaborativos (cobots) são mais fáceis de implementar do que seus primos tradicionais. Como os cobots são projetados para compartilhar um espaço de trabalho com seus colegas humanos, como rotina, eles geralmente não exigem proteção e podem caber em espaços relativamente pequenos e ocupados (quando confirmados pela avaliação de risco de segurança). Eles também são mais fáceis de configurar, disse Dick Motley, diretor do grupo de integradores de sistemas autorizados da FANUC America Corp. em Rochester Hills, Michigan. Ele explicou que um usuário pode, em parte, treinar os cobots da série CRX da FANUC literalmente o braço e conduzindo-o ao redor. Isso torna a “configuração de um aplicativo simples realmente simples e intuitiva. Você tem automação robótica que pode ser implantada rapidamente.” Ele acrescentou que “há um ecossistema crescente de fornecedores de periféricos para garras e pedestais para o robô se sentar, e diferentes disposições para lidar facilmente com os utilitários que vão para a ferramenta de extremidade do braço do robô”.

A má notícia é que os cobots são lentos. Mesmo que eles sejam construídos com sensores que limitam a força que eles transmitirão se entrarem em contato com algo, “é muito difícil atender aos padrões de segurança em alta velocidade”, explicou Motley. “Porque, independentemente de quão sensível seja o seu sistema de detecção de contato, você está tentando desafiar a física se tiver algo se movendo muito rápido e precisar trazê-lo imediatamente para descansar.” Portanto, embora você possa pensar que os cobots dominariam o mundo da automação (e as vendas da era COVID-19 foram explosivas), sua aplicabilidade tem limites.

Motley se referiu a “uma operação de paletização de velocidade relativamente baixa” no final das linhas de fabricação de um cliente como uma boa opção para um cobot. “Eles estavam produzindo de duas a quatro caixas de produtos por minuto, com uma densidade incrível de linhas de transporte que alimentavam esses produtos até o final para serem paletizados. Eles não tinham espaço físico para fazer uma implementação de robô tradicional com os cálculos de distância de parada e todas as coisas que entram em uma célula robótica tradicional. Sua única opção de automação era colocar um cobot. … Se você for devagar o suficiente, uma caixa de papelão provavelmente não vai te machucar.”

Seguro e fácil para humanos


Isso não quer dizer que os robôs tradicionais não possam operar perto de pessoas ou que sejam muito difíceis de configurar. Ou que cobots lentos podem operar sem proteção se estiverem manuseando algo afiado ou perigoso. Para resolver essas preocupações, a FANUC e outros OEMs têm sistemas que “restringem a amplitude de movimento ou a velocidade do robô” para permitir a interação intermitente com um humano, explicou Motley. A FANUC chama sua arquitetura de segurança de “Dual Check Safety”, ou DCS. “Talvez você queira estabelecer uma zona de ‘manter fora’ em um lado do robô enquanto um operador carrega peças ou algo que o robô vai recuperar. Você habilita uma restrição de software para impedir que o robô vá até lá, normalmente reforçada por uma cortina de luz ou um tapete de segurança ou um scanner. Mas então, uma vez que a pessoa sai dessa zona de carregamento, o robô pode voltar à velocidade máxima.”

Motley também apontou que “os ajustes ao DCS podem ser feitos no pacote de simulação do ambiente de programação offline Roboguide da FANUC. Eles podem ser feitos com um laptop conectado ao robô ou com um de nossos dispositivos de interface de usuário, seja nosso iPendant ou nosso novo tablet Teach Pendant.” A nova interface baseada em tablet é particularmente fácil de usar, disse Motley. “É um estilo de programação totalmente novo que não chega nem perto da linguagem de computador. É uma linha do tempo de ícone de arrastar e soltar.”

Na Promess Inc., Brighton, Michigan, o diretor de aplicativos John Lytle informou que a pandemia acelerou o esforço de sua empresa para fazer com que suas estações de trabalho elétricas desempenhem funções adicionais. A Promess já havia facilitado a adição de suas unidades a uma linha de produção, tornando-as compactas e independentes, com uma cortina de luz integrada para evitar ferimentos ao operador. “Eles automatizam a montagem com sensores que determinam se fez uma boa peça, e você pode colocá-los onde quiser e se adaptar às coisas à medida que mudam na planta.” A Promess adicionou funções auxiliares e aprimorou as informações que as unidades podem comunicar ao resto da fábrica. Por exemplo, além de pressionar duas peças e confirmar que a força e o deslocamento medidos foram os esperados e a montagem é, portanto, boa, a Estação de Trabalho também pode fazer medições dimensionais e transmitir essas informações. Isso elimina a necessidade de uma estação de medição separada.

A realização de tais medições requer câmeras e/ou lasers, e o Promess integra a tecnologia de forma que o usuário final ainda tenha uma unidade “plug and play” autônoma. Como Lytle explicou:“Estamos focados em simplificar para o usuário final, então não é como um grande projeto científico que exige um técnico de câmera, um especialista em PLC, um integrador de alto nível e assim por diante. Temos uma equipe de software de 20 pessoas aqui, trabalhando todos os dias para facilitar. Assim, quando o cliente recebe uma Work Station, ela já está configurada. Eles estão apenas inserindo parâmetros.” Ele acrescentou que as câmeras podem fazer mais do que medir peças. Eles também podem ser usados ​​para orientação de peças. Isso permite arranjos mais complexos, como a possibilidade de selecionar automaticamente várias peças em um palete. Plus Promess tem cobots integrados para carga/descarga automática de peças. O resultado final, na visão de Lytle, é uma Estação de Trabalho multifuncional que simplifica a linha de transferência e contribui para o distanciamento social, além de enviar dados para os demais equipamentos da planta “via Internet ou Intranet para tomar uma decisão sobre o que façam."

Mais inteligente e flexível


De acordo com Joe Chudy, gerente geral da ABB Robotics USA, Auburn Hills, Michigan, “todas as indústrias, em instalações grandes e pequenas, estão procurando maneiras de remover pessoas de seus processos”. O maior aumento na demanda – um impulso que pode estar vinculado diretamente à pandemia – está na fabricação médica, embalagem/logística e processamento de alimentos. Os dois últimos são particularmente desafiadores, dada a necessidade de extrema velocidade diante de entradas inconsistentes. Como Chudy disse, “não é segredo que a Amazon não pode contratar pessoas suficientes e não pode automatizar com rapidez suficiente. O mesmo vale para o WalMart e todos os outros nesse espaço. Mas a quantidade e a diversidade dos itens que você precisa coletar e classificar rapidamente o forçam a implementar alguma forma de IA (inteligência artificial).”

Chudy disse que a indústria de processamento de alimentos também é pressionada e impulsiona a inovação em automação. Ele descreveu o corte e embalagem de carne como um ambiente inerentemente miserável para os humanos trabalharem, com a pandemia apenas aumentando os problemas. E a “proteína” (como a indústria se refere ao seu produto) varia de peça para peça. “Perguntámo-nos se podíamos desossar uma galinha. O que poderíamos fazer com as asas? Coisas assim”, contou Chudy.

Dadas as inconsistências das formas da proteína, enfrentar esse desafio exigia um sistema de câmera inteligente e IA para orientar as garras do robô. “Também há um retorno rápido ao limitar a proteína perdida ao fazer o corte”, acrescentou Chudy. “Então, a tecnologia de visão que você usa, com facas de água ou outras técnicas para cortar esse material o mais próximo possível, é um grande negócio. Aprender como a proteína é apresentada ao robô, onde o sistema de visão deve ir e como você deve orientá-lo, todos os fatores da aplicação.”

A longo prazo, pensa Chudy, os avanços em IA impulsionados por esses desafios também serão aplicados ao mundo da usinagem. Por exemplo, a capacidade de coleta aleatória de caixas está melhorando devido a melhorias na IA, observou ele, “assim como a despaletização e algumas das [tarefas] logísticas. Os tempos de aquisição são realmente o que importa na seleção aleatória de caixas. Com que rapidez posso localizar essa parte? Quão rápido posso ir buscá-lo? É o mesmo no mercado de logística.” Chudy acredita que a velocidade é importante e o processamento do volume de dados de imagem necessário para selecionar as peças limitou até agora essas aplicações. “[Agora] estamos vendo esses aplicativos florescendo neste mercado à medida que a tecnologia cresce e se torna mais forte e com menos manutenção”, disse Chudy.

Ele disse que a soldagem sem acessórios e a soldagem inteligente também estão sendo estudadas, nas quais “você está apresentando a peça e a peça para uma câmera e está decidindo como soldá-la, e as tolerâncias, e medir as folgas, e fazer todas as coisas que um tradicional programador faria. Funciona bem no laboratório, mas ainda não o implementamos em produção.”

A tecnologia de visão é central para esses sistemas. E, como disse Chudy, isso costumava “deixar muitos caras da indústria metalúrgica nervosos”, porque os sistemas de visão anteriormente exigiam técnicos especializados para instalação e manutenção. “Agora, esses aplicativos mais novos podem se automonitorar.”

Motley também falou da tecnologia de visão como um tremendo facilitador que ficou mais fácil de implementar. “Quando você dá a um robô olhos para ser capaz de se adaptar ao ambiente, isso permite todos os tipos de coisas em termos de custo reduzido para configurar uma aplicação, tempo de troca reduzido, menos peças trocadas, melhor flexibilidade, maior confiabilidade e in- inspeção do processo”. Ele disse que a nova tecnologia de visão 3D da FANUC, chamada 3DV, oferece “um sensor compacto e versátil que pode ser facilmente incorporado em ferramentas de extremidade de braço em um robô. O robô literalmente carrega os olhos com ele, em vez de ter apenas um sensor estacionário, embora os sensores estacionários ainda tenham seu lugar”. E uma nuvem de pontos 3D fornece ao robô muito mais informações do que uma imagem 2D plana, acrescentou. Com mais informações sobre o que está à sua frente, “o controle do robô é mais capaz de decidir o que fazer a seguir”.

Fabricação em Metal


O manuseio de embalagens e proteínas é muito diferente de uma aplicação típica de trabalho em metal. Então, como Dave Suica, presidente da Fastems LLC, West Chester, Ohio, explicou, a tecnologia das garras está mudando. “Começamos a usar garras servo-controladas. Muitas das peças são deformáveis. Uma pinça elétrica comum pode aplicar muita força, mais do que o necessário para superar o fator de atrito para levantar a peça. Com o servocontrole, você vai para uma posição e, em seguida, tem uma substituição de quanta pressão ela aplica. ” De maneira mais geral, Suica disse que as pessoas estão tendendo para a automação “de ponta” que não requer a troca manual de garras para trocar de emprego. “Com automação inteligente e trocas automáticas de garras, e controle por computador versus um PLC, você pode torná-lo dinâmico. Você pode mudar da parte A para a parte B para a parte C sem nenhuma pessoa lá. Temos sistemas que funcionam por 72 horas de forma autônoma.”

Embora a Fastems seja mais conhecida por grandes sistemas flexíveis de fabricação (FMS), ela lida com toda a gama de configurações de robô e manuseio de paletes. Suica disse que a pandemia fez com que algumas empresas comprassem e automatizassem máquinas únicas apenas para reposicionar rapidamente um determinado produto. Mas se a Fastems entrega um grande FMS ou um robô para uma única máquina, “ainda tem uma linha completa de software de gerenciamento de fabricação”, disse Suica. “Ainda tem programação. Ele ainda tem a capacidade de executar peças diferentes em momentos diferentes.” A Fastems se orgulha de poder se integrar ao sistema ERP de uma empresa para agendamento preditivo e dinâmico. “Assim, à medida que o sistema ERP altera os requisitos, alteramos automaticamente a sequência de qual peça é feita e quando, para que você mantenha seu fluxo sem aumentar o estoque.”

Voltando ao desafio de embalagem e montagem, Motley disse que as raízes automotivas da FANUC serviram bem. “Nossa capacidade de dispensar um cordão de selante para selar a carroceria de um carro antes da pintura e coordenar isso muito bem com os movimentos do robô, de modo que, quando você for rápido, não fique um ponto fino no cordão de selante … e quando você vá devagar em uma esquina você não tem uma pilha grande e grossa...” contribuiu diretamente para ser capaz de dispensar adesivo nas operações de montagem.

O controle remoto é movido para HTML5


O aumento da automação e do distanciamento social impulsionado pela pandemia, por sua vez, destacou a necessidade de recursos de monitoramento remoto. O monitoramento remoto não é novo e praticamente todos os fabricantes de controle, automação e máquinas oferecem essas soluções. Mas a Fagor Automation–USA, Elk Grove Village, Illinois, recentemente deu um passo adiante ao acelerar o lançamento de uma arquitetura de controle baseada em HTML5. Como explicou o gerente geral para a América do Norte Harsh Bibra, o HTML5 não é apenas baseado em navegador, é “consistente em vários navegadores. Uma pessoa pode estar usando um iPhone. Outro pode ter um dispositivo do Google. Uma terceira pessoa pode estar usando o Windows 10 em um laptop. Com uma interface baseada em HTML5 na máquina, todos eles veriam a mesma coisa de maneira semelhante. O HTML5 torna a plataforma da sua máquina independente.”

O HTML5 também oferece melhor acesso móvel à inteligência de negócios, disse Bibra, juntamente com a geolocalização. Com a geolocalização, ele destacou, é possível limitar as conexões remotas a dispositivos que estão em locais específicos, melhorando assim a segurança. Por exemplo, você pode limitar uma conexão remota à casa de um funcionário, mas não a outro lugar, para impedir o acesso se o funcionário perder o telefone. Além disso, acrescentou Bibra, “HTML5 não tem limites. Dependendo do poder da lógica que você escreve, ou do poder da interface homem-máquina que você cria, pode fornecer o enésimo grau de liberdade no sentido de que a pessoa do outro lado pode ter acesso a qualquer coisa.” Isso significa que você pode capacitar uma conexão remota para não apenas monitorar a atividade, mas também inserir comandos da máquina, como início ou parada do ciclo. Em outras palavras, o controle remoto é o máximo em distanciamento social.

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