Automação e Robôs Colaborativos: Moldando o Futuro dos Testes Industriais

Vivek Jaykrishnan, Diretor Sênior de Tecnologia, Engenharia Digital e Serviços de Manufatura, Engenharia de Qualidade, Grupo Capgemini, sobre automação e robôs...

À medida que organizações industriais buscam abraçar totalmente a transformação digital e a implementação de analytics orientados a dados ao longo de toda a cadeia de valor industrial, uma grande tendência emergiu: a aplicação de robôs em testes de dispositivos.

Com fabricantes correndo rumo à digitalização para limitar o impacto da COVID-19 nas cadeias de suprimentos globais, algumas fontes até afirmaram que a pandemia poderia levar a uma aceleração de 75,7% na adoção de robôs na indústria de manufatura.

A transformação digital na manufatura depende de robôs colaborativos (cobots), mas sua introdução nos testes é uma tarefa especializada que requer entendimento de domínio de robôs, bem como processos de verificação e validação.

Por que automatizar?

O processo de teste na manufatura pode ser multifacetado, exigindo muitas ações a serem completadas simultaneamente para gerar os dados necessários. À medida que o número de ações aumenta, também aumenta a complexidade da tarefa. Isso pode levar a dificuldades em manter o ritmo e a precisão dos testes enquanto feitos manualmente. Isso tem um efeito cascata na produtividade e, em última análise, no resultado final.

A adoção de tecnologias como robótica pode melhorarvastamente a eficiência e confiabilidade de testes de produtos e sistemas. E, ao automatizar certas funções, mais tempo é permitido para operadores humanos interpretarem e analisarem os resultados.

A Nova Era da Robótica: Cobots

Robôs não são "tamanho único". Vários tipos podem ser considerados para aplicações comerciais, com capacidades adequadas a tarefas amplamente diferentes. Estes são amplamente classificados como:

• Robôs de serviço: Robôs assistentes a humanos em várias tarefas rotineiras. Geralmente, estes têm escopo definido e funcionalidade dedicada como embalagem, inspeção ou assistente doméstico.
• Robôs customizados: Projetos mecatrônicos específicos destinados a cumprir tarefas dedicadas, como sistemas de empurrar/puxar.
• Robôs industriais: Robôs de serviço especializados que são mais rápidos, orientados a performance e podem ser usados como unidades independentes ou agrupadas, como uma linha de manufatura.
• Robôs colaborativos (cobots): Robôs menores, capazes de trabalhar em ambiente colaborativo ao lado de operadores humanos.

Com várias opções de robôs disponíveis, surge a pergunta: qual deve ser escolhido para testes de dispositivos? A natureza altamente especializada de robôs de serviço ou customizados significa que lhes falta a flexibilidade necessária para ambientes de teste. Similarmente, robôs industriais são mais adequados para tarefas muito além das capacidades humanas.

Cobots são, portanto, a escolha clara. Eles oferecem uma série de vantagens que os tornam ideais para trabalhar ao lado de operadores humanos — são leves, menores em tamanho e energeticamente eficientes. Por definição, são colaborativos, habilitados com mecanismos construtivos e operacionais para qualificar como companheiros seguros para co-trabalho no mesmo tempo e espaço que operadores humanos. Recursos de segurança inerentes, como limitações à sua velocidade e força ou limites de segurança virtuais, todos os tornam ideais para configuração de laboratório. Em comparação, outras formas de robôs não apresentam tais precauções, o que significa que poderiam representar ameaça de segurança a operadores humanos e outros equipamentos.

O Roteiro para a Cobotização

Cobots são aprimorados com capacidades visuais, sonoras e de sensores para realizar testes de ponta a ponta desde a atuação, proporcionando-lhes amplo escopo de aplicações em processos de teste:

• Teste funcional: Teste de características físicas baseadas em ação de um dispositivo ou módulo
• Teste de performance: Teste consistente e rigoroso de entradas e respostas do dispositivo
• Teste de usuário: Imitação de ações máximas possíveis do usuário para cobrir funcionalidade do dispositivo sob teste (DUT)
• Teste de sistema: Teste em ambiente difícil ou perigoso para uso final
• Teste assistido: Robô auxiliando humanos a realizar tarefas repetitivas, para que humanos possam focar na evolução do teste

Cobots já estão sendo usados em algumas indústrias. Na Alemanha, cientistas trabalhando para o Fraunhofer IPA desenvolveram um cobot móvel para a Bosch que testa a resistência de eletrodomésticos como lava-louças, carregando e descarregando-os repetidamente até que se desgastem. Funcionários são aliviados de uma tarefa altamente repetitiva e podem confiar em uma operação padronizada e controlada de 24 horas — por sua vez, podem canalizar seus próprios recursos para tarefas mais matizadas.

Enquanto isso, o fornecedor da indústria automotiva espanhola Continental tem usado cobots para aprimorar suas linhas de produção. Em 2016, a empresa introduziu numerosos robôs colaborativos para automatizar a manufatura e manuseio de placas de circuito impresso. Fazer isso reduziu tempos de troca em 50%, caindo de 40 minutos quando feito manualmente para 20 minutos — permitindo que esse tempo fosse melhor utilizado em outro lugar.

Organizações precisam considerar vários fatores antes de implementar cobots em processos de teste. Primeiro é a grande escolha de modelos — um entendimento completo do dispositivo sob condições de teste é necessário para selecionar o tipo de robô, sensores e o end-effector (mão ou dedo do robô) que será necessário durante o teste.

Uma vez feita a seleção, funcionários devem ser devidamente treinados para entender como operar o cobot. Após isso, as organizações devem executar testes piloto da operação — testando tempo e eficácia de verificação. Sem piloto ou treinamento adequado, há risco potencial à segurança da equipe ou atrasos de produção pois a equipe não consegue operar o equipamento adequadamente. Bem como, sem realmente testar o processo, não há como saber se funciona corretamente — não há oportunidade de reavaliar designs ou recalibrar e customizar se necessário.

Com esses passos feitos, só então o deployment de produção deve começar. No entanto, isso não é uma avaliação única — as organizações devem continuar análise de escalabilidade e monitoramento de valor, produzindo uma estratégia de upgrade e manutenção caso surjam problemas imprevistos.

Um Futuro Brilhante para Cobots

Usos amplos de cobots em testes de dispositivos de ponta a ponta já foram encontrados, mas à medida que a tecnologia avança, podemos esperar que esses usos continuem a se expandir. O potencial para cobots auxiliarem na transformação digital é enorme, especialmente em indústrias como aeroespacial, saúde, automação industrial, e produtos de consumo, varejo e distribuição (CPRD).

Por design, cobots incentivam trabalho mais próximo com humanos, então não é apenas sobre tirar algumas tarefas das mãos dos funcionários — é sobre considerar como o tempo dos funcionários pode ser liberado para criar mais valor na cadeia industrial enquanto maximiza automação, sustentabilidade e mantém um ambiente de teste colaborativo seguro.

Para mais informações sobre tópicos de manufatura - por favor dê uma olhada na edição mais recente da Manufacturing Global.
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