Por que Robôs Colaborativos São Perfeitos para Fabricantes de Alto Mix e Baixo Volume

Escrito por Andrew Peterson, NIST.

Robôs colaborativos são cada vez mais atraentes para fabricantes que requerem soluções flexíveis para seu mix de produtos crescente, mas podem não ter a escala de trabalho ou recursos de capital necessários para justificar investimentos maiores em sistemas de automação.

Estes robôs colaborativos, comumente chamados de "cobots", podem executar tarefas com programação mínima e adaptar-se a variações em posição e tamanho de peças. Humanos trabalham lado a lado com cobots para reduzir a necessidade de fixação personalizada que pode tornar o trabalho high-mix, low-volume (HMLV) ineficiente. Cobots também podem ir para onde o trabalho está no chão de fábrica.

A Purdue Manufacturing Extension Partnership identificou fabricantes que têm muito a ganhar com a adoção de cobots. Investir em robôs colaborativos pode fazer mais sentido para:

• Fabricantes de 50 a 500 funcionários com um mix de produtos em família
• Proprietários que buscam um período de retorno rápido sobre investimentos de capital (ex: 6 meses)
• Gerentes que não conseguem preencher turnos, mas podem realocar funcionários para posições de maior valor agregado
• Operadores com trabalhos repetitivos ou perigosos

Graças em parte ao trabalho sendo feito pelo programa Measurement Science for Manufacturing Robotics dentro do Laboratório de Engenharia (EL) do National Institute of Standards and Technology (NIST), robôs colaborativos agora são menores, mais leves e mais fáceis para pequenos e médios fabricantes (SMMs) integrarem e têm interoperabilidade melhorada dentro de células de trabalho.

Pense em um Cobot como um Assistente Remoto para um Operador do Chão de Fábrica

Colaboração humano-robô foi encontrada como 85% mais produtiva que humanos ou robôs trabalhando sozinhos, segundo pesquisa do MIT. O cobot opera muito como um assistente para o membro da equipe.

Robótica pura requer quantidades incríveis de programação e sensores para contabilizar as muitas variáveis possíveis. Por exemplo, é muito mais custo-efetivo para uma pessoa trazer e apresentar peças a um robô para submontagem ou solda do que treinar o robô para ir a outro lugar na instalação — com todos os fatores de segurança e ambientais envolvidos — para coletar materiais e fazer o trabalho.

Cobots, por outro lado, trabalham com software para muitas máquinas e aplicações, o que significa que podem ser rapidamente realocados para adicionar flexibilidade às operações. Eles também são leves mas confiáveis. Muitos cobots têm garantias que contabilizam horas operacionais suficientes para rodar continuamente por vários anos.

Os três tipos mais comuns de cobots são:

1. Base fixa – frequentemente um único braço que faz trabalho repetitivo com peças e ferramentas.
2. Móvel – especialmente útil para tarefas pick-and-place e trocas rápidas.
3. Vestível – como exoesqueletos, que permitem ao usuário alavancar os benefícios de ser humano e a força e resistência de uma máquina.

Robôs Colaborativos Podem Ser Programados para Fazer Muitas Aplicações

Tarefas variam muito com trabalho HMLV, o que cria desafios para produtividade e eficiência geral do equipamento. Mas trabalho HMLV frequentemente ainda inclui rotinas monótonas que podem resultar em erros e movimentos repetitivos que podem causar tensões e lesões para trabalhadores.

Entre as muitas aplicações que robôs colaborativos estão sendo usados em lojas HMLV estão:

• Atendimento de máquinas (Machine tending) – Este é o uso mais comum de cobots, substituindo tarefas repetitivas de pegar e colocar peças ou ferramentas.
• Montagem Adaptativa (Adaptive Assembly) – A flexibilidade de um cobot permite que ele aparafuse, aperte um parafuso, encaixe uma peça, aplique adesivos, e mais.
• Inspeção de peças e produtos – Robôs não experimentam a fadiga mental que limita inspeções humanas, e robôs podem fazer esta tarefa muito mais rapidamente quando equipados com múltiplas câmeras de alta resolução e/ou sensores.
• Solda – A flexibilidade de cobots é aparente com seu uso cada vez mais comum para solda por pontos e solda a arco. Há uma escassez severa de soldadores certificados; espere que este uso continue a aumentar.
• Embalagem e envio – Tarefas variam de aplicar filme encolhível a encaixotar peças e carregar paletes. Cobots são bons candidatos para realizar tarefas de levantamento pesado.

A versatilidade de cobots está entre os benefícios mais atraentes para trabalho HMLV. É como ter um funcionário que pode dominar muitas tarefas diferentes, frequentemente pouco atraentes.

Desafios ao Implementar Robôs Colaborativos

Laboratórios do NIST continuam trabalhando na uniformidade para cobots, para que sistemas de especificações aparentemente idênticas possam ser medidos, avaliados e comparados de maneira repetível e significativa.

Elena Messina, líder de grupo na Divisão de Sistemas Inteligentes do EL do NIST fornece estes insights sobre desafios para o aumento do uso de cobots:

• PMEs podem estar cientes de tendências e benefícios potenciais da robótica, mas frequentemente hesitam em investir sem certeza de sucesso.
• Mesmo com tecnologias comercialmente disponíveis, fabricantes podem ser deixados por conta própria para determinar se um robô colaborativo realmente funcionará como esperado. PMEs podem não ter um programador dedicado, e a complexidade de programação varia por fabricantes de cobots (OEMs).
• É essencial ter um resultado claramente definido para alcançar integração e implementação adequadas. Caso contrário, a integração pode se tornar mais uma despesa contínua que o previsto.

Robôs colaborativos também têm limitações, incluindo:

• Eles frequentemente operam em velocidade mais lenta que automação padrão.
• Muitos cobots têm capacidade de carga útil e alcance limitados, embora alguns modelos estejam disponíveis que abordam essas áreas.
• Cobots para algumas aplicações perigosas podem exigir infraestrutura de segurança adicional como gaiolas ou scanners de área.

A IMEC Pode Ajudar Você a se Beneficiar de Cobots

Fabricantes podem se beneficiar da proposta de valor robótica tradicional que cobots fornecem — fazer tarefas repetitivas que liberam trabalhadores humanos para fazer trabalho mais complexo. Além disso, cobots podem vir com economia significativa comparada a sistemas de automação e posicionar fabricantes para inovação futura.

Robótica colaborativa pode ser uma fronteira intimidante para PMEs, especialmente para aqueles cujos esforços iniciais com automação e tecnologias digitais não deram certo. A IMEC pode guiá-lo através do processo de implementação de robôs colaborativos e ajudá-lo a tomar uma decisão educada sobre seu investimento.

Leia o artigo original.

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