Robôs Colaborativos: Soluções Reais para a Escassez de Mão de Obra na Manufatura

Os cobots são a resposta à escassez de trabalhadores qualificados na indústria manufatureira?

Pergunte ao proprietário de qualquer oficina de usinagem ou fábrica de chapas metálicas qual é o maior obstáculo ao crescimento da empresa e a resposta provavelmente será a mesma: não é a falta de capital de giro que os desacelera, nem a escassez de tecnologia avançada, mas algo muito mais básico: a necessidade de alguém para apertar um botão verde ou embalar caixas. "Não conseguimos encontrar pessoas suficientes", você ouvirá.

Para completar, aqueles que de alguma forma superaram seus problemas de mão de obra — através de parcerias com escolas técnicas da região ou programas internos de desenvolvimento de trabalhadores — ainda enfrentam um obstáculo igualmente desafiador: a forte concorrência de fabricantes em países com mão de obra de baixo custo. Como alguém pode se manter à tona quando a folha de pagamento do concorrente é apenas uma fração da sua?

Potencializadores da Força de Trabalho

A solução é óbvia: automatize. Percorra os corredores de qualquer fábrica automotiva e você certamente verá hordas de robôs amarelos, laranjas ou brancos atendendo longas linhas de montagem. O mesmo pode ser dito de qualquer grande empresa manufatureira, onde robôs industriais carregam e descarregam peças de células de usinagem, aplicam pintura em peças em movimento ou unem componentes em células de solda automatizadas. Problema de mão de obra resolvido.

Mas e o resto do mundo manufatureiro, onde volumes de produção mais baixos tornam a automação uma proposta aparentemente duvidosa? Todos sabem que robôs industriais são caros. Eles exigem técnicos qualificados para programá-los, e grades de proteção elaboradas ou cortinas de luz para evitar ferimentos em seus colegas de trabalho humanos. A troca de um trabalho para o outro leva tempo precioso, sem mencionar a necessidade de ferramentas especiais de ponta de braço, transportadores para mover material para dentro e fora do alcance do robô, e manutenção rotineira de mais um equipamento no chão de fábrica.

Uma Solução Universal

Embora a origem dos termos "colaborativo" e "cobot" seja ferozmente debatida, uma coisa é clara: há cerca de 10-15 anos, vários fornecedores de robótica tentaram resolver o fator transtorno com uma nova abordagem da automação. O robô "colaborativo" UR5 da Universal Robots (Odense, Dinamarca), por exemplo, prometia eliminar a necessidade de grades de segurança. A instalação supostamente levava menos de uma hora. A interface de tela sensível ao toque era dita ser simples o suficiente para qualquer um usar, e o robô era leve o suficiente para ser movido para onde fosse necessário. E com um preço muito inferior ao de robôs industriais de tamanho comparável, os cobots logo seriam encontrados em oficinas grandes e pequenas, previu a empresa.

Eles estavam certos. Outras empresas de robótica logo seguiram o exemplo, e hoje praticamente todos os fornecedores de robôs industriais ou produzem ou estão ativamente trabalhando em sua própria resposta ao UR5. Tão populares os cobots se tornaram, de fato, que um post recente no blog da Associação de Indústrias Robóticas (RIA; Ann Arbor, MI) sugere que a atual participação de mercado de 3% dos robôs colaborativos aumentará dez vezes até 2025.

Um número impressionante, com certeza, mas o que isso significa para os robôs tradicionais, menos amigáveis aos humanos — eles logo seguirão o caminho de máquinas acionadas por correia e ferramentas de aço-carbono? E deixando de lado seu tremendo potencial de crescimento, os cobots são realmente tudo o que dizem ser, ou este é mais um exemplo de hype de marketing superando a realidade?

Menos é Mais

Stuart Shepherd, diretor regional de vendas para as Américas da Universal Robots (Ann Arbor, MI), não pensa assim. Existem razões muito boas para o hype, disse ele, incluindo menos proteção, menos espaço no chão e menos necessidade de treinamento de operadores.

"Os cobots representam uma oportunidade para a automação ser usada por mais empresas e em aplicações não abordadas anteriormente", disse Shepherd. "Eles podem ser a mudança mais significativa na indústria de automação desde a invenção de CLPs [controladores lógicos programáveis] e dos próprios robôs."

Fabricantes de todos os tamanhos desfrutam dos benefícios que os cobots trazem para o chão de fábrica, observou Shepherd, acrescentando que a facilidade de uso, juntamente com um baixo custo total de propriedade, os torna especialmente atraentes para empresas menores. É isso, em parte, que explica seu crescimento mais rápido que a média do mercado, disse Shepherd, embora ele seja rápido em apontar que, como a implementação de cobots é mais fácil do que a de robôs industriais, seu uso está se expandindo além da manufatura para incluir processamento de alimentos, atividades de armazenagem, aplicações laboratoriais e científicas.

Repensando a Automação

Independentemente das amplas aplicações, é dentro do espaço manufatureiro tradicional que os cobots mais frequentemente abordam o problema sério e generalizado descrito acima: a falta de talentos qualificados e disponíveis para trabalhar no chão de fábrica. É o que afirma Jim Lawton, diretor de operações da fabricante de cobots Rethink Robotics Inc. (Boston).

"Com sua capacidade de completar tarefas que, até agora, só podiam ser feitas por humanos, os cobots desempenham um papel fundamental no alívio dessa dor", disse ele. "Além disso, eles podem preencher empregos que trabalhadores humanos não estão ansiosos para assumir, incluindo aqueles que são tediosos, extenuantes ou francamente perigosos, dando aos funcionários a oportunidade de passar para funções mais desejáveis."

Robôs industriais têm aceitado alegremente trabalhos sujos há décadas. O que torna os cobots tão especiais? Lawton ofereceu vários argumentos:

• Com seu sensor de força integrado, os cobots são perfeitamente adequados para montagem de eletrônicos e trabalhos delicados semelhantes.
• Como normalmente não exigem proteção, eles também são ótimos para tarefas como embalagem, teste e inspeção de produtos, e de fato qualquer ambiente onde humanos estão presentes.
• A capacidade de implantar cobots de forma rápida e fácil os torna ideais para pequenas séries de produção e trocas frequentes, uma grande tendência na manufatura.
• Os cobots também podem trabalhar ao lado de robôs industriais maiores, complementando seu trabalho.
• A maioria dos cobots pode ser treinada simplesmente movendo o braço em demonstração da tarefa desejada. Nenhum pacote de software extenso é necessário.
• Para fabricantes sazonais ou que veem grande variabilidade na demanda do cliente, os cobots oferecem um recurso confiável e adaptável para períodos de pico de demanda.

"Os cobots fornecem aos fabricantes a capacidade de automatizar muito mais hoje do que nos anos anteriores, permitindo que permaneçam competitivos e inovadores independentemente da indústria", disse Lawton. "Simplificando, eles são confiáveis, eficazes e adaptáveis, e ajudam as empresas a se tornarem mais bem-sucedidas."

Pisando em Pés

Se você está se perguntando onde sua oficina pode obter um pouco desse sucesso, há algumas coisas a ter em mente antes de embarcar no Expresso Cobot. Para começar, nenhum gerente de produção ou proprietário de oficina quer ver seus funcionários amotinarem-se sobre uma revolução robótica percebida. Ao integrar essa nova tecnologia no chão de fábrica, é importante que os fabricantes deixem os trabalhadores de carne e osso saberem que os cobots estão lá para ajudá-los a fazer seu trabalho, não para substituí-los.

A chave para uma integração bem-sucedida de cobots também começa com a seleção da tarefa certa. Como Lawton aponta, quando um cobot não está sendo usado ou apreciado, quase sempre é porque foi implantado na tarefa errada. "Os cobots não são feitos para atender a todas as necessidades de automação, e algumas tarefas são mais adequadas à tecnologia do que outras", disse ele. "Aqui é onde se torna realmente importante para um fabricante trabalhar diretamente com o fornecedor ou distribuidor do cobot desde o primeiro dia para identificar a aplicação certa e garantir que o cobot será usado da melhor maneira possível. A partir daí, a implementação e integração com processos existentes é suave e perfeita."

Indo para o Verde

Rick Maxwell, diretor de engenharia para o segmento de indústria geral e automotivo da FANUC America Corp. (Rochester Hills, MI), concordou, acrescentando que é importante avaliar a necessidade da aplicação para fornecer a solução robótica correta. "É verdadeiramente colaborativa por natureza, ou é mais adequada para um robô industrial tradicional?", disse ele. "Determinar qual é mais apropriado para as necessidades do cliente é amplamente determinado pelos requisitos de vazão da operação, junto com o peso e a complexidade do objeto ou peça que precisa ser manuseado."

Aí está o problema, algo que fãs de automação mais tradicional são rápidos em chamar a atenção: a maioria dos cobots não é exatamente rápida. Como Maxwell apontou, os cobots são mais adequados para aplicações simples e diretas de pegar e colocar, e fazer isso em um ritmo lento e constante. Isso quase certamente mudará à medida que a tecnologia de cobots melhorar, mas por enquanto, pelo menos, não espere ver sua velocidade chegar perto dos movimentos ultrarrápidos de robôs industriais.

Mas tudo bem. A necessidade de pessoas interagirem com segurança com maquinário em células de trabalho manufatureiras é bastante real, uma atividade possibilitada pela capacidade do cobot de detectar contato inesperado com objetos em sua zona de trabalho, eliminando assim restrições contra eles compartilharem estações de trabalho com pessoas. Disse Maxwell: "Este é um grande benefício de segurança e custo, pois permite que o robô execute tarefas extenuantes e operações repetitivas sem a necessidade de barreiras de segurança industriais caras."

Quem Está Comprando?

Como outros fabricantes, a FANUC está recebendo um número crescente de consultas de empresas que buscam uma solução de robô colaborativo. Um tanto ironicamente, uma boa parte desses pedidos vem de uma fonte inesperada: fabricantes maiores que têm vasta experiência com robôs industriais. "Oportunidades para aplicações de robôs colaborativos estão disponíveis em todas as empresas, grandes e pequenas", disse Maxwell.

Nicolas De Keijser, gerente de linha de negócios de montagem e teste da ABB Robotics (Auburn Hills, MI), está vendo uma tendência semelhante. "Como os cobots são tipicamente mais fáceis de usar e menos custosos para integrar, eles são muito atraentes para pequenas e médias empresas, pois tornam a automação mais acessível", disse ele. "Portanto, em comparação com robôs tradicionais, provavelmente há um uso mais uniforme de cobots em todo o espectro manufatureiro, em empresas de todos os tamanhos."

Além de pegar e colocar, para que os cobots estão sendo usados? Da demanda total, De Keijser e Maxwell concordaram que a maior parte do crescimento futuro deve vir do segmento de manuseio de materiais, onde os cobots são usados para embalar peças, paletizar caixas, carregar transportadores, e mais, embora De Keijser tenha adicionado que alguns cobots são especialmente adequados para tarefas de montagem complexas, incluindo componentes pequenos ou delicados. Eles também são favoritos para atendimento de máquinas, carregando e descarregando tornos CNC e centros de usinagem, por exemplo, ou puxando peças acabadas de moldes de injeção de plástico.

Não Tão Rápido

Independentemente da aplicação ou do tamanho da empresa, aqueles acostumados ao desempenho de um robô industrial precisam estar cientes de várias coisas, observou David M. Robers, gerente de vendas de robótica para as Américas da Denso Robotics (West Chester, OH). "Os cobots são frequentemente vendidos para aplicações nas quais não têm nada a ver", disse ele. "Sim, eles são bons para tarefas básicas de pegar e colocar, e em aplicações com tempos de ciclo relativamente longos, mas a maioria não consegue competir com a velocidade e precisão de um robô industrial tradicional."

A natureza colaborativa deles também pode ser exagerada. Diz Robers: "Se você colocar uma faca na ponta de um cobot, ele não é mais colaborativo. Se você usar um garras que tem a capacidade de beliscar o dedo de alguém, então não é considerado colaborativo. Seja o nosso ou o produto de outra pessoa, você tem que avaliar se a solução é verdadeiramente segura e adicionar a proteção adequada, se necessário."

Também há o "e se" para pensar. Usuários familiarizados com a capacidade de um robô industrial de se recuperar no caso de uma peça caída ou retrair de dentro de uma peça no caso de uma falha de energia, por exemplo, podem ficar desapontados se seu novo cobot brilhante precisar de ajuda humana para resolver uma situação desconfortável.

"Se você tem bastante tempo de ciclo, não requer repetibilidade extrema, e pessoas precisam estar dentro e ao redor da área de trabalho, então essas são aplicações decentes para um cobot", disse Robers. "Caso contrário, eu poderia argumentar que um robô industrial é uma solução melhor e, dependendo dos resultados da avaliação de segurança que qualquer cliente de robô deve fazer antes de comprar um, pode custar menos dinheiro para implementar enquanto oferece maior desempenho. Há muito hype em torno dos cobots — as pessoas estão animadas com eles, e a teoria por trás deles é sólida, mas esta é definitivamente uma instância onde os compradores devem fazer seu dever de casa."