Explorando a Automação Industrial: Tipos, Benefícios e Papel na Indústria 4.0

A automação industrial está conosco há muitos anos. Mas você conhece todos os tipos que ela inclui? Como ela se encaixa na Indústria 4.0? Ao longo deste post, responderemos às perguntas mais comuns sobre a Automação Industrial.

O que é Automação Industrial?

A automação industrial é um termo muito amplo que inclui todas aquelas tecnologias e metodologias que permitem que tarefas repetitivas sejam feitas automaticamente, seja com ou sem a interação de um operador.

O universo da automação industrial é muito amplo, assim como as tecnologias que podem ser aplicadas na indústria. Além de incluir robôs, CLPs ou sistemas pneumáticos, ... para realizar tarefas repetitivas, existem outras tecnologias que podem ser aplicadas em muitos outros processos nas indústrias para fornecer maior valor agregado.

O que a Automação Industrial tem a ver com a Indústria 4.0?

Hoje a automação industrial não pode ser entendida sem a Indústria 4.0. A automação industrial surge como uma evolução natural dos processos de produção. Já aconteceu com a máquina a vapor, a eletricidade ou o aparecimento dos primeiros robôs e autômatos. O que a Indústria 4.0 proporciona é a capacidade de interconectar todos esses sistemas tradicionais para fazer tanto a gestão conjunta quanto o diagnóstico de todo o processo de produção. Também nos permite analisar esses dados para melhorar competitividade, qualidade ou manutenção.

Com tudo isso, as vantagens da I4.0 são muito claras:

• Melhoria rápida e adaptação à evolução dos produtos no mercado.
• Mais personalização no produto final, por ter sistemas digitais que permitem variar o processo sem grandes dificuldades.
• Mudanças de referência mais ágeis dentro da mesma linha, podendo fabricar diferentes peças/produtos nas mesmas posições sem requerer duplicação.
• Mais controle sobre os parâmetros de manufatura e, portanto, a qualidade.

Tipos de Automação Industrial

Na ATRIA trabalhamos em um grande número de Projetos de Automação Industrial, usando tecnologias que nos permitem automatizar tarefas. Algumas dessas tecnologias são: visão computacional, robótica colaborativa, robótica industrial, AGVs/AMR e realidade aumentada.

Então, deixamos você saber em mais detalhes no que consistem estas tecnologias:

• Visão computacional: a visão computacional nos permite, através de imagens de diferentes tipos, obter informação visual do ambiente. Com isso, aplicações podem ser desenvolvidas, como, por exemplo, metrologia de peças, detecção de defeitos, posicionamento, etc.).

• Robótica colaborativa: a robótica colaborativa permite adicionar braços robóticos a postos de trabalho ou áreas onde pessoas e robôs devem coexistir. Este tipo de robôs inclui sensores de diferentes tipos para reagir a variações no ambiente.

• Robótica industrial: a robótica industrial como conhecemos é usada para automatizar tarefas repetitivas, geralmente com peças pesadas que robôs colaborativos não podem trabalhar. Por exemplo, mover peças de uma posição para outra.

• AGVs, AMR e AIVs: Veículos Guiados Automatizados (AGVs), Robôs Móveis Autônomos (AMRs) ou Veículos Autônomos Inteligentes (AIVs), são geralmente usados para transportar material dentro de fábricas de produção. Além disso, como você verá em um dos Projetos que realizamos abaixo, outros usos são possíveis, como teste de funções em diferentes postos de trabalho. Existem também diferentes tipos de AGVs: filoguiados, com mapeamento, etc. Aqui este post dedicado a ele.

• Realidade aumentada: a realidade aumentada é usada em manutenção, orientação de tarefas e melhoria da ergonomia no local de trabalho, entre outras coisas. Na ATRIA trabalhamos com projetores industriais, óculos inteligentes e dispositivos portáteis, como tablets. Você pode aprender mais sobre esta tecnologia neste post sobre realidade aumentada e neste post específico sobre realidade aumentada aplicada à manutenção industrial.

Aqui estão algumas combinações dessas tecnologias que podem resolver problemas mais complexos:

• Robótica + Visão + IA: muitos de vocês terão ouvido falar sobre sistemas robóticos para montagem, colocação ou transporte de peças. Também sistemas de visão para localizar peças ou realizar tarefas de picking em caos. No entanto, estas tecnologias têm muito mais possibilidades.
  Da ATRIA apostamos na Inteligência Artificial para os casos mais complexos que não podem ser resolvidos com sistemas tradicionais de visão computacional. O uso de inteligência artificial permite, não apenas localizar no espaço ou avaliar se uma peça é boa ou ruim, mas também adaptar-se a novas situações, obstáculos ou erros.
  Imagine que um produto passa por uma esteira transportadora e um robô tem que pegar e colocar em uma caixa. Com um sistema de visão tradicional, um ou mais padrões "bons" seriam determinados, com os quais o produto seria válido para embalagem, e caso contrário seria descartado.
  Com a inclusão de inteligência artificial podemos avaliar o aparecimento de novos casos "ruins" e separá-los para um ponto específico para avaliação e implementar aplicações mais complexas e versáteis diante de mudanças e variabilidade. Você pode ver um exemplo aqui.

• Robótica + Visão + AGV/AMR: outra combinação interessante é a união de robôs colaborativos com plataformas móveis (AGV, AMR ou AIV). Esta união permite flexibilidade de processos, pois o robô pode se mover independentemente entre diferentes postos de trabalho, sem a necessidade de investir em um robô para cada um deles. Dessa forma, os tempos de espera também são otimizados ao realizar outras tarefas. Além disso, é possível incluir um sistema de visão computacional para absorver as possíveis tolerâncias ou desvios de posicionamento da plataforma autônoma, bem como referenciar corretamente a peça que vamos trabalhar. Também deixamos um link para um dos Projetos nos quais combinamos um MIR com um UR e um sistema de visão com inteligência artificial.

Vantagens da Automação Industrial

A automação industrial pode trazer grandes vantagens para os processos de produção das empresas. Aqui estão algumas das mais interessantes:

• Melhoria da produtividade: a automação industrial permite maior continuidade nos processos de produção. Também permite maximizar as horas úteis diárias e anuais, podendo produzir todos os dias do ano 24 horas por dia. Isso permite maior produtividade e competitividade.
• Melhoria da qualidade: o controle e visualização de parâmetros em tempo real, a visualização das peças graças às câmeras de visão computacional e outros processos de controle inteligente permitem maior qualidade ao longo da linha de produção.
• Flexibilidade: os processos de automação industrial nos permitem melhorar a flexibilidade, pois aumentamos a capacidade das linhas de produção, tornando possível processar novos produtos ou mudanças.
• Custo operacional mais competitivo: a automação industrial reduz custos operacionais por todas as vantagens mencionadas anteriormente: redução de desperdícios, melhoria da qualidade e melhoria da produtividade.
• Coleta de informações: outro aspecto interessante da automação é a possibilidade de coletar grande quantidade de informação dos elementos que compõem as estações e máquinas. Isso nos permite melhorar a manutenção preventiva quando vemos que certos parâmetros afetam o processo. Também permite reduzir rejeitos e melhorar a eficiência da linha.
• Segurança: graças à automação, alcançamos processos de produção mais seguros para as pessoas, libertando-as de tarefas que podem ser perigosas ou comprometidas e que podem causar desgaste físico e/ou lesões.

Aplicações de Automação Industrial

Dentro da Automação Industrial, existem muitas aplicações possíveis. Hoje gostaríamos de contar sobre algumas delas. Algumas são mais gerais e podem ser aplicadas a diferentes setores e plantas de produção, outras mais específicas em certas indústrias:

• Picking de peças: mover peças de uma posição para outra é uma das tarefas mais propensas a automatizar. Cada aplicação é diferente e precisará de diferentes configurações ou elementos. Picking de peças caóticas com geometrias complexas é atualmente possível. Para isso, é necessário usar tecnologia de visão 3D e fazer um design adequado da garra robótica. Mostramos um Projeto que fizemos no qual usamos um Yumi ABB.
• Controle de qualidade: o controle de qualidade de peças é realizado, em muitos casos, manualmente, sendo uma tarefa muito tediosa. Pode ser automatizado usando diferentes tecnologias de visão computacional, detectando defeitos em peças de plástico, metal, com diferentes configurações, etc. Automatizar este tipo de tarefas permite inspecionar 100% da produção, de forma mais eficiente e rápida. Você pode ver um exemplo feito por nós aqui.
• Indústria farmacêutica: os processos de enchimento de medicamentos e pílulas, o processo de colocá-los em caixas, sua embalagem, etc. são processos automatizados na maioria dos casos, com células de trabalho autônomas.
• Indústria agrícola: a automação já está presente no setor agrícola e espera-se que seja ainda mais em um futuro não muito distante. Já existem modelos de tratores e colheitadeiras autônomos e drones responsáveis pela pulverização e inspeção de plantações. Isso torna possível paralelizar tarefas e tornar-se mais competitivo em um setor cada vez mais exigente. Você pode ver um exemplo de um de nossos Projetos favoritos.

• Aplicações de TI: a automação de tarefas relacionadas ao mundo de TI é muito importante, pois nos permite coletar grandes quantidades de dados e tratá-los adequadamente sem requerer grandes equipes de pessoas. Também está relacionado a toda a informação relacionada ao suprimento, como verificar automaticamente o estoque de peças disponíveis e pedir quando uma certa quantidade é atingida.
• Indústria de mineração: este setor está passando por uma grande transformação graças às vantagens que a automação proporciona em suas operações. O uso de veículos autônomos, sobretudo, reduz muito o risco a que os trabalhadores estão expostos, tanto para extração quanto para demolição. Dessa forma, as pessoas podem assumir tarefas muito mais seguras.

Como a Automação Industrial pode ser incluída nas empresas?

O que explicamos pode ser muito interessante, mas dúvidas podem surgir sobre como realizá-lo nas empresas.
Desde o início teremos que levar em conta muitos fatores que devem ser avaliados:

• O objetivo final da aplicação
• Seu grau de dificuldade
• O retorno econômico que pode nos proporcionar
• O custo de tempo
• Os recursos necessários para lançar a aplicação
• E muito mais específico para cada aplicação

Além disso, existem algumas empresas chamadas "Habilitadores da Indústria 4.0", como a ATRIA, que são responsáveis por realizar todas estas tarefas de forma confiável e ágil.

Passos a seguir para implementar um sistema de Automação Industrial

Primeiro de tudo, é necessário definir o objetivo da aplicação, os prazos que temos e o investimento disponível para realizar a automação.
Neste ponto devemos considerar qual será a forma de realizar a automação. Em muitos casos, pode ser interessante começar com um pequeno projeto, que permita validar a tecnologia e começar a se familiarizar com ela. Isso significará reduzir o risco do investimento em grande medida e garantir sua viabilidade. Em outros casos, é necessário ir diretamente para a implementação industrial no local final.
Então, dizemos quais são os passos gerais para executar Projetos de Automação Industrial:

• Planejamento. Conhecimento aprofundado do processo de produção é necessário para projetar o sistema automatizado que será implementado para realizar a melhoria proposta. Também inclui seleção de fornecedor ou fornecedores, tempos de implementação e recursos disponíveis.
• Gestão de montagem. Paradas controladas, manutenção ou fins de semana serão levados em conta para minimizar o impacto durante a fase de instalação e testes.
• Integração de elementos. O novo sistema automatizado precisará trabalhar com sistemas existentes, comunicar e se conectar. Devemos adaptar os sistemas de comunicação para permitir que funcione corretamente.
• Execução e programação. O novo sistema automatizado é instalado em sua nova localização. Em muitas ocasiões a programação pode ter sido instalada anteriormente, economizando tempo nesta etapa. A interconexão de elementos, instalação de elementos móveis e outras operações auxiliares necessárias serão realizadas.
• Verificação. Com o sistema em funcionamento, realizaremos uma verificação e reajuste para testar se o processo funciona corretamente e de forma ótima.
• Planejamento de manutenção. A manutenção é um elemento chave para o funcionamento adequado. Um plano de manutenção devidamente documentado será preparado.
• Treinamento. É um ponto muito importante na gestão de processos automatizados. O bom funcionamento das estações está intimamente relacionado ao bom uso delas.
• Resolução de problemas. Sistemas automatizados terão sensores e detectores sem fio, sempre que possível, para facilitar manutenção e detecção de falhas.

Da ATRIA realizamos diferentes Projetos de automação, adaptados às necessidades do cliente e do processo, você pode vê-los aqui.

Você quer aplicar Automação Industrial em algum de seus Projetos? Entre em contato conosco!

Projetos Relacionados:

• Automação de montagem de eixo com pás
• Picking com visão e robô colaborativo de dois braços
• Pick & Place de fita com UR e visão após injeção