Robótica Avançada 101: Impulsionando Eficiência e Inovação na Manufatura

A Manufacturing Global mergulha fundo na aplicação de robótica avançada na indústria manufatureira.

Comparadas às suas contrapartes — robótica convencional — as capacidades de 'robótica avançada' fornecem aos fabricantes "percepção superior, integrabilidade, adaptabilidade e mobilidade. Estas melhorias permitem setup, comissionamento e reconfiguração mais rápidos, bem como operações mais eficientes e estáveis," explica BCG.

Como tal, fabricantes implementando estratégias de 'fábrica do futuro' e 'indústria 4.0' estão implantando robótica avançada como parte essencial de automação avançada. Aqueles abraçando robótica avançada estão se beneficiando de estruturas e processos de planta aprimorados, aumentando produtividade e flexibilidade na fábrica e ao longo da cadeia de suprimentos. "Análise descobriu que usar robôs avançados pode reduzir custos de conversão em até 15%, e combinar robótica avançada com outras tecnologias, melhorias de processo e mudanças de layout estrutural pode gerar economia de até 40%," nota BCG.

O Que Torna Tecnologia de Robótica 'Avançada'?

BCG define automação avançada como "inteligência descentralizada que permite dispositivos e equipamentos tomarem decisões e agirem autonomamente, sem intervenção humana." BCG adiciona que a tecnologia consiste em quatro elementos centrais:

1. Modelos de dados holísticos (gêmeos digitais): fornecendo representação digital de produtos e do sistema de produção. "Equipamento de produção (como robôs avançados) pode acessar os modelos para, por exemplo, planejar caminho requerido on-the-fly."

2. Infraestrutura cloud-edge: para deslocar poder computacional e armazenamento para as bordas da rede de produção, unindo TI e tecnologia operacional. "Permite produtores coletar dados e transferi-los para serviços de nuvem para processamento. Além disso, permite processos no chão de fábrica se ajustarem autonomamente a mudanças ambientais."
3. Tecnologias de processamento de dados: para converter dados de tamanho, tipo e velocidade variados em informação significativa. "Avanços recentes em tecnologias de processamento de dados permitem produtores otimizar continuamente processos (como planejamento de caminho)."
4. Sistema de controle de fluxo de trabalho: para sincronizar todas tarefas que humanos ou equipamentos realizam. "Gestão eficiente de todo fluxo de trabalho requer conexão digital ou integração de ambas máquinas e trabalhadores humanos. Configurações de sistema de controle de fluxo de trabalho provavelmente evoluirão de arquiteturas centralizadas para descentralizadas."

Por Que Fabricantes Devem Adotar Robótica Avançada?

Com valor atual do mercado de robótica avançada em manufatura totalizando US$16,6 bi em 2020, que deve subir mais US$2 bi para US$18,6 bi em 2021, é claro que digitalização de operações está fornecendo valor para fabricantes globais.

Alguns dos muitos benefícios que podem ser ganhos adotando robótica avançada na manufatura incluem:

• Percepção: comparada à robótica convencional, robôs avançados aproveitam processamento de linguagem natural, visão computacional, e sensores para melhorar autonomia, destreza e precisão. Como resultado, robótica avançada pode completar tarefas mais complicadas.
• Integrabilidade: com arquiteturas orientadas a serviços, conectividade melhorada, acesso a modelos de dados holísticos, e melhorias de interface e programação, robótica avançada é mais rápida para configurar e requer menos tempo para aprender a realizar tarefas.
• Adaptabilidade: processamento avançado de dados e serviços de nuvem permitem robôs avançados aprenderem e se adaptarem autonomamente a ambientes para melhorar fluxo de trabalho.
• Mobilidade: aproveitando machine learning e visão computacional, robótica avançada é capaz de se guiar autonomamente através de ambientes.
• Eficiência: ao aumentar robótica avançada em tarefas complexas, automações flexíveis podem ajudar a reduzir custosos tempos de changeover e melhorar eficiência.
• Produtividade: similar à eficiência, com flexibilidade aumentada e capacidades de resolução de problemas em tempo real, robótica avançada pode aumentar produtividade.
• Segurança: usando sensores avançados e comunicação de baixa latência, segurança é significativamente melhorada com robótica avançada devido a seu melhor entendimento de ambientes e capacidade de adaptar e reagir a eventos.
• Qualidade: com uso de compartilhamento de dados em rede, robótica avançada reduz silos, tornando mais fácil identificar problemas de qualidade e rastrear causa raiz.
• Agilidade: adaptando independentemente, robótica avançada permite operações de produção serem mais ágeis sem preparação demorada.

Superando Desafios de Adoção

"Da minha perspectiva, comunicação é o desafio-chave aqui — tanto no chão de fábrica quanto entre chão de fábrica e diferentes sistemas de TI. No chão de fábrica, conectividade precisa, por um lado, ser flexível o suficiente para combinar com flexibilidade dos robôs, mas por outro, precisa ser estável e segura o suficiente para suportar casos de uso industriais. Robôs no futuro extrairão dados diretamente de muitos sistemas de dados diferentes para cumprir suas tarefas; isso coloca novos requisitos sobre segurança de TI para garantir que conectividade não esteja aberta a novas ameaças.

Conectividade sem fio é chave para comunicação no chão de fábrica fornecer flexibilidade necessária, e vejo 5G trazendo combinação perfeita de flexibilidade, estabilidade e segurança. Quando se trata da parte de segurança de TI, acho importante não tentar expandir rede de escritório existente para a fábrica mas construir rede separada otimizada para condições e necessidades na fábrica," disse Sebastian Elmgren, Gerente de Portfólio para Manufatura Inteligente na Ericsson.

O valor da robótica avançada e o papel que desempenha na fábrica conectada do futuro

Com a maioria dos fabricantes reconhecendo papel significativo que robótica avançada desempenhará na fábrica do futuro, muitos tipos de funcionalidade, incluindo uso multi-velocidade, aplicações móveis, e kitting robótico, são esperados para se tornar cada vez mais importantes. Segundo BCG, "aproximadamente 70% dos respondentes da pesquisa descrevem estas funcionalidades como muito relevantes para sua produção futura."

Com potencial para transformar processos de fábrica, fabricantes acreditam que robótica avançada será ferramenta necessária para abordar complexidades crescentes na indústria. "Robótica avançada trará flexibilidade para processos automatizados bem como tornará possível automatizar o que não podia ser automatizado antes, abrindo para customização em massa de produtos," diz Sebastian Elmgren, Gerente de Portfólio para Manufatura Inteligente na Ericsson.

Adicionando a seus comentários, Elmgren diz: "Vejo que robótica avançada abrirá fábricas mais genéricas [no futuro]. Com potencial pleno de robótica avançada, uma fábrica poderia quase produzir qualquer produto. Isso removerá necessidade de fábricas específicas de produto, movendo produção mais perto dos clientes encurtando cadeias logísticas. Também baixaria a barra para novas empresas começarem a produzir seus produtos, tornando possível comprar produção como serviço em vez de [fazer] grandes investimentos em meios dedicados de produção."

Com 52% dos fabricantes esperando robótica avançada "se tornar um dos mais importantes drivers de melhoria de produtividade até 2025," aplicações atuais da tecnologia são amplamente encontradas em produção, logística, qualidade e manutenção. "70% [dos fabricantes] esperam robótica avançada se tornar driver de produtividade muito importante em produção e logística até 2025. Participantes também esperam ver ganhos significativos de produtividade em qualidade e manutenção," disse BCG.

Melhores Práticas para Futuro da Adoção de Robótica

Quando se trata de adotar robótica avançada em uma organização, BCG explica que "estende além de investimentos de capital," adotar robótica avançada afeta muitos aspectos do modelo de negócio de uma empresa de manufatura.

"Para abordar escopo completo de decisões, uma empresa deve desenvolver visão holística alvo da fábrica do futuro. Esta visão deve abranger implementação de múltiplas tecnologias de automação, incluindo robótica avançada," comenta BCG.

Para resultar em adoção bem-sucedida de tal tecnologia, fabricantes precisam não apenas identificar quantidades, tamanhos de lote, variações de produto, layout e processos de planta mas levar em conta contexto de negócio e implicações de implementar tal tecnologia, criando roteiro de implementação claro e holístico.

Fabricantes também devem buscar construir competências organizacionais e desenhar arquitetura do sistema, bem como testar e colaborar em projetos piloto, para escalar rapidamente soluções bem-sucedidas na fase piloto.

Desmistificando: Top Três Equívocos Sobre Robótica Avançada

(Sebastian Elmgren, Gerente de Portfólio para Manufatura Inteligente na Ericsson)

1. Adicionar robótica avançada aos meus processos existentes me dará todos os benefícios.

Não, você precisa encontrar novas maneiras de trabalhar para usar todos os benefícios.

2. É apenas sobre os robôs.

Não, você precisa pensar sobre o sistema todo.

3. É algo para o futuro.

Não, a tecnologia está aqui hoje para começar a usar, e você não deve esperar.