Automação na Manufatura: O Futuro Já Chegou

As instalações de manufatura do futuro implantarão automação extremamente fácil de usar, segura, flexível e acessível, apoiada por IA e interfaces de software e hardware padronizadas. Em vários aspectos fundamentais, as tecnologias transformadoras necessárias para fazer tudo isso acontecer já estão aqui, impulsionadas pela demanda do próprio setor de manufatura. Essas tecnologias fornecem um vislumbre tentador do futuro da automação na manufatura.

A Perspectiva da Manufatura

O setor de manufatura enfrenta uma crise de mão de obra qualificada e não qualificada que deve continuar por muito tempo no futuro. A lacuna de habilidades na manufatura apenas nos Estados Unidos pode deixar até 2,1 milhões de empregos vagos até 2030, a um custo de 1 trilhão de dólares para a economia nacional, segundo um estudo recente da Deloitte e do Manufacturing Institute.

É um padrão que se repete mundialmente e está impulsionando o crescimento na adoção de automação. Um relatório separado de Resiliência Global da Deloitte de 2021 descobriu que 57% dos entrevistados da manufatura já usaram tecnologias avançadas para redesenhar tarefas de trabalho, incluindo a automação de tarefas anteriormente manuais.

Ao mesmo tempo, os fabricantes enfrentam demanda crescente por seus produtos, impulsionada por um setor de e-commerce em expansão. E além de tudo isso, as demandas dos clientes estão mudando. Há uma tendência notável para uma personalização cada vez maior do produto final, o que impulsiona a demanda por automação flexível, rápida e fácil de reprogramar e reimplantar. A tendência relacionada à produção de alta variedade/baixo volume já está aqui e também deve crescer no futuro.

Os fabricantes precisarão de mais automação no futuro. Isso é certo. Mas, como veremos, eles precisarão cada vez mais de automação com características específicas; ou seja, automação alta em usabilidade, segura, flexível, padronizada e acessível.

Volta ao Futuro

Vinte anos atrás, a automação industrial tradicional era o único jogo na cidade e apenas grandes empresas eram convidadas a jogar devido ao custo e complexidade envolvidos. A automação industrial tradicional é mais adequada para produção de baixa variedade/alto volume, requer especialistas caros para programar e ocupa grande espaço. Também requer proteção e cercas de segurança extensas para proteger trabalhadores humanos.

A automação industrial tradicional continua sendo o maior segmento do mercado global de robótica industrial. Mas o segmento de crescimento mais rápido do mercado de robôs industriais são os robôs colaborativos (ou cobots) e aqui obtemos pistas importantes sobre a direção para onde a automação na manufatura está indo.

Caracterizados por facilidade de uso, baixo investimento de capital, pequeno espaço, flexibilidade e operação segura ao redor de humanos, o surgimento de cobots e robôs industriais leves nos últimos 15 anos permite que empresas de pequeno e médio porte (PMEs) se beneficiem da automação pela primeira vez. Também mostrou a empresas de automação de todos os tipos a importância de fornecer aos seus clientes soluções altas em segurança, usabilidade e flexibilidade.

Antes de mergulharmos nas principais características da automação futura na manufatura — fazendo a pergunta "Quão perto do futuro está a tecnologia atual?" ao longo do caminho — observe que cobots não são a solução para todos os problemas de automação na manufatura, especialmente quando velocidades extremamente altas e cargas pesadas são necessárias. E embora crescendo rapidamente em popularidade, cobots permanecem um segmento de nicho do mercado de automação industrial.

No entanto, em termos de quebrar barreiras em torno de acessibilidade, usabilidade, segurança e flexibilidade, o efeito transformador dos cobots está sendo sentido em todos os tipos de robôs e está moldando o cenário de automação futuro.

Segurança

Tecnologias atuais como cortinas de luz e sensores de proximidade permitem que os fabricantes tornem quase qualquer tipo de célula automatizada segura para uso ao redor de humanos (sujeito a avaliações de risco). Isso significa que a segurança não é mais a preserve exclusiva de robôs colaborativos, pois incorpora implantações seguras de células de robôs industriais tradicionais também. Quando se trata de operação segura, o futuro já está aqui.

Usabilidade

Analistas de mercado e especialistas estão prevendo um boom em aplicações de robôs, mas para que isso aconteça, temos que minimizar o tempo de implantação em cada aplicação, tornando a automação mais fácil de implantar.

No lado do software, isso significa software com interfaces intuitivas que podem ser implantadas por operadores com treinamento mínimo, economizando tempo e dinheiro em programação e engenharia. No lado do hardware, isso significa recursos plug-and-play e fácil interoperabilidade entre diferentes tipos de robôs e componentes de robôs. Também significa efectores finais click-on/click-off e o fim de ferramentas fixadas no lugar usando 60 pequenos parafusos.

Todos os fabricantes de produtos de automação estão pensando nisso, mas há muita variação entre as ofertas disponíveis. Por exemplo, já é possível encontrar componentes de automação fáceis de usar, prontos para uso, que podem ser implantados em uma ampla gama de diferentes tipos de robôs industriais. Mas esse tipo de oferta "tudo em um" é a exceção, não a regra.

No futuro, esses recursos serão a regra para todas as ofertas de automação. E um dos principais catalisadores para essa mudança será a crescente padronização tanto no lado do hardware quanto do software.

Padronização

Por que os integradores devem gastar tempo reinventando a roda com soluções personalizadas quando podem comprar produtos padronizados? Automação padronizada fornece interoperabilidade generalizada entre componentes, é mais barata do que projetar sistemas do zero e libera os integradores para focar na implantação de robôs e na execução de aplicações.

Hoje, cada vez mais integradores estão fazendo acordos de pacotes com produtos padronizados. Isso significa economia de custos para clientes de manufatura em instalação e manutenção. À medida que a padronização se espalha, também significará que um integrador que podia instalar cinco projetos hoje logo poderá instalar 50. O integrador cobrará menos por instalação, reduzindo o custo e tornando a automação acessível para PMEs com pouco caixa, enquanto também permite que os integradores ganhem mais dinheiro do que era possível anteriormente.

Produtos padronizados estão disponíveis hoje e há esforços em andamento para desenvolver padrões de software e hardware de robótica, mas a indústria ainda tem um caminho a percorrer para alcançar algo como padronização universal.

Flexibilidade: O Papel Mutável do Integrador

Flexibilidade é muitas coisas, mas em essência, é um conjunto de ferramentas para garantir que sua produção seja enxuta, ágil e capaz de reimplantar e mudar rapidamente.

O futuro da automação na manufatura significa automação flexível projetada para atender às demandas de personalização dos clientes das empresas de manufatura. Também significa configurações de produção flexíveis e facilmente personalizáveis e automação fácil de programar e (re)implantar, minimizando tempo de inatividade e reduzindo custos durante mudanças de processo de produção.

Dar aos fabricantes a capacidade de controlar implantações eles mesmos, incluindo a maior parte da manutenção e programação, é empoderador para o usuário final. E a automação está se movendo rapidamente nessa direção. À medida que os usuários finais se tornam mais empoderados pela usabilidade crescente, o papel dos integradores também mudará. Os integradores poderão focar cada vez mais na implantação de automação, em vez de projetar e programar aplicações.

Robôs industriais tradicionais difíceis de programar, principalmente de propósito único, continuam sendo o maior segmento do mercado de robótica industrial hoje. Então, apesar de algumas exceções — encontradas particularmente nos segmentos de cobots e robôs industriais leves de crescimento rápido — a indústria ainda tem um caminho a percorrer quando se trata de fornecer a flexibilidade que os fabricantes exigem.

No futuro, no entanto, à medida que mais empresas adotarem flexibilidade em seus designs de robôs e componentes de robôs, os fabricantes poderão (re)implantar automação rápida e facilmente como regra.

Inteligência Crescente

Espere ver mais recursos de inteligência artificial (IA) incorporados em toda a linha de produção, incluindo dentro de cada robô e efetor final. A IA é um habilitador crucial dos processos de coleta e análise de dados que suportam a Indústria 4.0.

A IA já pode ser usada para fornecer recursos de monitoramento remoto, fornecendo transparência sobre problemas que surgem quando, por qualquer motivo, seu robô não funciona ou não funciona no nível de eficiência necessário para sua aplicação. No futuro, essa transparência será um componente padrão de toda instalação. Espere aplicações de monitoramento remoto suportadas por IA, por exemplo, tornarem-se padrão nos próximos anos, junto com crescimento massivo em aplicações de manutenção remota e inspeção visual baseadas em IA.

Eventualmente, a programação será realizada por plataformas de IA construídas sobre uma interface de software universal usada em todos os robôs.

Automação como Serviço

À medida que o modelo de negócios "como serviço" se desenvolve, baseando-se nas ofertas de Robôs como Serviço e Fixações como Serviço que vemos hoje, podemos esperar poder usar aplicativos simples de smartphone estilo Uber para solicitar as tecnologias necessárias para automatizar partes específicas do processo de produção. A capacidade de pagar pela automação a uma taxa por peça produzida, por exemplo, elimina investimento de capital inicial, permite gestão de custos mais eficaz e remove outra barreira para adoção de automação. Espere ver um aumento massivo em ofertas como serviço nos próximos anos — uma tendência que capacitará ainda mais as PMEs a adotar soluções de automação.

Conclusão

O futuro da automação no setor de manufatura já chegou? Sim e não. Vislumbramos isso no surgimento de cobots, braços de robôs industriais leves e em algumas ofertas de efectores finais e ferramentas de fim de braço. Em outros aspectos, esforço considerável será necessário por parte do setor de automação para transformar a promessa de automação futura em realidade, particularmente em relação a esforços de padronização. Uma coisa é certa: a sinergia entre os setores de manufatura e automação se intensificará, impulsionando avanços tecnológicos do último e produtividade melhorada e lucros aumentados para o primeiro.

Este artigo foi escrito por Kristian Hulgard, Gerente Geral, Divisão Américas da OnRobot, Irving, TX. Para mais informações, visite aqui.