Equipamentos de automação personalizados:como a robótica está transformando a manufatura

Equipamentos de automação personalizados:como a robótica está transformando a manufatura

A automação e a robótica são relativamente novas na história da humanidade, mas tornaram-se partes integrantes de nossa operação diária. De portas automáticas a robótica cirúrgica, essas tecnologias inundam quase todos os setores. Equipamentos de automação são particularmente empolgantes para a indústria de manufatura, com sistemas mais novos oferecendo soluções de automação mais abrangentes. Para entender a empolgação em torno do futuro da robótica na manufatura, você precisa entender o que significa automação industrial, como ela se desenvolveu e o que oferece à manufatura moderna.

O que é automação industrial?

D.S. Harder, gerente de engenharia da Ford Motor Company, cunhou a palavra “automação” em 1946 para descrever máquinas que concluíam tarefas antes realizadas por humanos na linha de produção de automóveis. O termo evoluiu ligeiramente ao longo do tempo para se referir a uma tecnologia que executa processos específicos e pré-determinados em resposta ao feedback sem intervenção humana. A automação é frequentemente confundida com a mecanização, que se refere à substituição do trabalho humano por máquinas, embora a automação geralmente acompanhe a mecanização.

Na indústria de manufatura, a automação industrial refere-se ao uso de sistemas de controle baseados em computador ou robô que completam os processos em um ambiente de fabricação. Os sistemas automatizados de fabricação operam dentro das fábricas e completam as operações que incluem manuseio de materiais, processamento, montagem e inspeção. Essas funções são explicadas brevemente a seguir:

• Manuseio de materiais: Essas tarefas são relativamente simples, envolvendo um robô movendo material de um local para outro. Isso pode incluir carga e descarga da máquina, transferência da correia transportadora, disposição do material e muito mais.
• Processamento: Como o nome sugere, esta tarefa envolve um robô realizando um processo pré-determinado para alterar uma peça, geralmente usando uma ferramenta. Isso pode incluir tarefas como soldagem, pintura com spray, esmerilhamento ou polimento.
• Montagem: A montagem é o arranjo e fixação de peças para completar um produto inteiro. Os robôs estão sendo cada vez mais utilizados no processo de montagem para reduzir o trabalho humano e melhorar a velocidade de produção.
• Inspeção:  A inspeção é a avaliação visual de um produto completo para determinar se ele atende às especificações. Os robôs estão sendo cada vez mais usados ​​nessa capacidade, usando sensores para comparar a peça com as especificações de forma mais rápida e completa do que um ser humano.

A vantagem da automação robótica na fabricação é que ela abrange uma ampla gama de tarefas com intervenção humana reduzida. Quanto mais avançado o sistema de robô industrial, menos participação humana envolvida nesse sistema.

Uma breve história da automação

A ideia de dispositivos automáticos existe há séculos. A primeira descrição conhecida de um mecanismo automático foi criada pelo engenheiro grego Heron de Alexandria no século I a.C., que criou uma ideia para abrir portas automaticamente usando um sistema movido a vapor. Embora esse projeto nunca tenha ganhado força, Khalif de Bagdá incluiu essa ideia e outras em sua compilação do século IX chamada “A Ciência dos Mecanismos Engenhosos”. Este texto foi usado pelo mundo árabe para explorar as possibilidades de automação ao longo dos séculos seguintes, embora muito progresso tenha sido perdido na Idade das Trevas.

A Renascença viu um interesse renovado na automação, e o texto de Khalif serviu de base para a exploração desse tópico. O livro inspirou muitos cientistas renascentistas e líderes de pensamento, incluindo Leonardo da Vinci, a se envolver com essas ideias, culminando na criação de autômatos por artesãos suíços no século XVIII. Embora esses autômatos fossem meros bonecos móveis que serviam principalmente como fonte de entretenimento e apelo estético, eles foram o primeiro trampolim para a automação moderna.

As ideias de da Vinci e de outros cientistas renascentistas inspiraram ainda mais os inventores da Revolução Industrial. Esses inventores responderam à crescente demanda de produção voltando-se para o maquinário e explorando as possibilidades da automação. O mais notável desses inventores foi Nikola Tesla, que inventou muitos modelos robóticos, incluindo um barco robótico. Essas ideias não se concretizaram totalmente em um ambiente industrial, no entanto, até o século XX.

A história moderna dos robôs automatizados na manufatura

A primeira exploração de robôs no século 20 foi nas artes. Uma peça chamada “Os Robôs Universais de Rossum” estreou em Praga em 1921, apresentando robôs que concluíram o trabalho humano e depois se revoltaram e destruíram a Terra. A peça criou um medo de robôs que persistiu. No entanto, isso não impediu que outros pegassem e explorassem a ideia ainda mais. Mais notoriamente, Isaac Asimov escreveu extensivamente sobre as possíveis implicações do uso generalizado da robótica, desenvolvendo as leis fundamentais para a robótica que ainda são usadas hoje. Na verdade, o trabalho de Asimov inspirou os inventores que desenvolveram os primeiros robôs industriais automatizados.

George Charles Devol inventou o primeiro robô industrial em 1954, depois fez parceria com o fã de Asimov e empresário Joseph F. Engelberger para criar a empresa de robótica Unimation. O robô que eles criaram, o Unimate, era um robô simples de braço único. Foi instalado pela primeira vez na fábrica da General Motor em Trenton em 1961 para servir como uma máquina de fundição sob pressão. A partir daí, o braço robótico ganhou força em vários setores, realizando manuseio e processamento básico de materiais.

Os braços dos robôs industriais continuaram a evoluir durante os anos 60 e 70, avançando com novas tecnologias como o computador e o circuito integrado. Esses robôs foram capazes de substituir os humanos em tarefas pesadas, perigosas ou monótonas e, no final da década de 1970, a exploração e o investimento em robótica dispararam. A década de 1980 assistiu a uma desaceleração significativa na adoção da robótica, principalmente devido a parcelas inadequadas, erros de fabricação e outros problemas que causaram danos a várias fábricas. Eventualmente, o uso da robótica voltou, e a invenção e integração de sensores ajudaram a robótica a alcançar um uso generalizado no século XXI.

Vantagens e Desvantagens da Automação Industrial

A automação foi adotada em muitos ambientes industriais e não é difícil entender por quê. As soluções de automação oferecem às empresas de manufatura uma ampla gama de vantagens. Algumas dessas vantagens são explicadas com mais detalhes a seguir.

1. Maior produtividade

Mesmo os trabalhadores mais produtivos têm seus limites, e os funcionários precisam de tempo para dormir, comemorar feriados e passar com suas famílias. O mesmo não pode ser dito de um robô. Enquanto as fábricas precisam de três turnos para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana com funcionários humanos, os robôs podem realizar o mesmo sem descanso ou mudanças de turno. Além disso, os robôs podem manter um alto nível de velocidade e precisão, pois não se cansam ou perdem a atenção ao longo do dia. Esses fatores fazem com que uma empresa possa obter melhorias significativas na produtividade implementando soluções de automação industrial em seus processos de fabricação.

2. Prazos de entrega mais curtos

A automação ajuda a reduzir o tempo entre um cliente fazer um pedido e o produto ser entregue a ele. Em vez de esperar que os trabalhadores humanos concluam o processo do início ao fim, as máquinas automatizadas podem concluir as mesmas tarefas em períodos de tempo mais curtos. Isso permite que as empresas superem os concorrentes.

3. Maior qualidade

O erro humano é sempre um problema ao empregar trabalhadores humanos. Os humanos são limitados em sua precisão e podem se cansar e perder a atenção ao longo do dia, reduzindo sua capacidade de manter um alto nível de precisão. Os robôs não encontram o mesmo problema. Ao automatizar processos, as empresas podem atingir um nível mais alto de precisão e uniformidade em sua produção, resultando em melhor qualidade geral do produto.

4. Desperdício reduzido

Maior precisão resulta em menos erros e menos erros significam menos refugo. Quando um trabalhador humano comete um erro, isso pode resultar na sucata de uma peça ou no desperdício de material. Equipamentos robóticos automatizados não cometerão esse tipo de erro, resultando em menos desperdício. Isso também ajuda a reduzir os custos de material para empresas que usam equipamentos automatizados.

5. Maior flexibilidade

Quando um processo é alterado na linha de montagem, os humanos podem precisar de treinamento significativo para fazer a alteração. Mesmo que os trabalhadores sejam rápidos em aprender o novo processo, o treinamento pode levar horas do dia, resultando em perda de produtividade. Os robôs, por outro lado, exigem apenas uma mudança na programação para alterar seus processos. Como resultado, a automação torna o processo de fabricação significativamente mais flexível e adaptável a mudanças.

6. Maior precisão das informações

A robótica moderna e os equipamentos de controle começaram a implementar a coleta automatizada de dados em seus processos essenciais. Esse tipo de dados permite que os fabricantes coletem informações importantes sobre a produção que podem ajudar a manter e melhorar significativamente os processos. O monitoramento de dados desse tipo pode ajudar a identificar quando uma máquina está com dificuldades e pode precisar de manutenção. Também pode ajudar a identificar gargalos no processo de fabricação. Em suma, a coleta de dados fornece fatos aos tomadores de decisão, permitindo-lhes tomar decisões informadas sobre seus processos.

7. Segurança aprimorada

Normalmente, a automação industrial é usada para executar trabalhos repetitivos, perigosos ou que envolvem ferramentas perigosas ou desajeitadas. Todos esses fatores aumentam o perigo para os trabalhadores. Tarefas repetitivas podem entediar o trabalhador e fazer com que ele perca a atenção e negligencie uma etapa crucial de segurança, enquanto ferramentas pesadas e desajeitadas têm maior probabilidade de cair ou serem manuseadas incorretamente e causar ferimentos. A automação industrial assume esse tipo de tarefa, tornando a linha de produção mais segura para os funcionários. Isso é especialmente importante devido à Lei de Saúde e Segurança Ocupacional dos Estados Unidos de 1970 (OSHA), que torna a segurança do trabalhador uma das principais preocupações de qualquer empresa. Na verdade, a OSHA é um dos principais impulsionadores da adoção da automação em ambientes industriais.

8. Custos de mão de obra reduzidos

O trabalho humano é caro – entre treinamento de funcionários, assistência médica, remuneração do trabalhador, bônus, cobertura de pensão, licença remunerada e feriados, os funcionários podem custar às empresas quantias significativas de dinheiro. Embora sempre seja necessário investir em pessoal de qualidade, as empresas podem ser capacitadas para reduzir ou redistribuir os custos de mão de obra por meio da automação. A automação lida com todas as tarefas repetitivas e demoradas de forma eficaz e eficiente, reduzindo a necessidade de humanos assumirem essas tarefas. Como resultado, a empresa pode precisar de menos funcionários ou ser autorizada a redistribuir funcionários para outras localidades ou especialidades dentro da empresa.

9. Escassez de mão de obra atenuada

Feriados, doenças ou escassez de mão-de-obra por motivos econômicos são um problema sério para muitas empresas que dependem da mão-de-obra humana em suas fábricas. Os robôs, no entanto, nunca podem ficar doentes e nunca optarão por deixar sua empresa. Isso significa que a disponibilidade de mão de obra é mais consistente para empresas que utilizam máquinas automatizadas.

10. Custos operacionais mais baixos

As vantagens acima se combinam para resultar em maiores lucros e custos operacionais mais baixos para empresas que usam automação. Mão de obra humana e custos de material reduzidos reduzem as despesas gerais envolvidas na produção, enquanto a qualidade do produto e os números de produção melhorados significam que mais produtos de qualidade estão sendo produzidos e vendidos. Mesmo quando se considera a manutenção regular necessária para máquinas automatizadas personalizadas, isso é insignificante em comparação com a economia de custos e melhorias de lucro que as máquinas automatizadas oferecem.

Essas vantagens tornam as soluções de automação na fabricação uma opção altamente desejável. No entanto, embora essas vantagens sejam impressionantes, outros fatores podem ser considerados inconvenientes:

1. O primeiro é o investimento inicial associado à implementação da automação — o equipamento de automação robótica é extremamente caro por si só, mas os custos aumentam à medida que você inclui gastos com personalização e instalação.
2. Em segundo lugar, as empresas precisam gastar tempo e dinheiro treinando funcionários sobre como usar esse novo equipamento adequadamente.
3. Finalmente, o deslocamento do trabalhador é um fator discutido por muitos quando se trata de automação - enquanto os trabalhadores são frequentemente retreinados e colocados em ambientes de trabalho mais seguros, perder o emprego para uma máquina pode causar estresse emocional, especialmente se resultar em realocação geográfica .

O futuro da robótica na manufatura

Mesmo que os robôs industriais desempenhem papéis essenciais na manufatura moderna, a tecnologia envolvida continua avançando. Por exemplo, espera-se que a inteligência artificial seja a próxima tecnologia revolucionária para melhorar as capacidades dos robôs industriais, permitindo que os robôs aprendam, raciocinem, resolvam problemas e até entendam a linguagem. A inteligência artificial dessa natureza pode permitir que os robôs de fabricação se comuniquem e aceitem instruções de alto nível e até recebam comandos verbais.

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A automação é o caminho do mundo moderno, especialmente na indústria de manufatura. As inúmeras vantagens oferecidas pelo maquinário automatizado o tornam um passo lógico para muitas empresas de manufatura, e muitas empresas com automação existente estão optando por explorar opções avançadas para acompanhar os concorrentes. A chave para uma integração de automação bem-sucedida para empresas, no entanto, é uma solução personalizada. Se sua empresa está interessada em equipamentos de automação personalizados para manufatura, o Grupo RG pode ajudar.

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