Do Conceito ao Mainstream: A Ascensão das Tecnologias Modernas de Manufatura

Por Bob Beckmann, artigo para a revista Ag Innovator.

Quando Henry Ford otimizou sua linha de montagem há cerca de 100 anos, as mudanças e avanços que ele fez rapidamente deixaram os limites das quatro paredes de sua fábrica e se tornaram o combustível para uma revolução industrial que temos otimizado desde então.

Agora vemos mudanças impulsionadas pela tecnologia. Conceitos que eram sonhos há 10 anos fazem parte de nossas operações de planta hoje. É difícil imaginar que vivemos em um mundo com telefones que têm mais poder de computação do que uma cápsula espacial Apollo. Temos disponíveis coisas que George Jetson não acreditaria. A tecnologia se move a uma velocidade que deixa a maioria de nós correndo atrás em vez de acompanhar o ritmo.

A manufatura está passando por dores de crescimento quando se trata de tecnologia. Fábricas que operaram da mesma forma por 70 anos agora são forçadas a se adaptar a um mundo de personalização e imediatismo. É uma verdadeira revolução industrial, e se a história nos mostrou algo, um próximo nível de tecnologia está prestes a dar o salto das grandes operações para plantas de pequeno e médio porte em todo o mundo.

Aqui, exploramos o que algumas dessas tecnologias são e como são usadas.

Operações Digitais

Embora algumas empresas ainda usem livros-razão e planilhas, a tendência digital é migrar para um sistema ERP robusto que possa ajudar a gerenciar a operação de uma empresa. Tudo, desde matérias-primas até produtos acabados, é organizado com esses sistemas, e eles podem até ser usados para encontrar o custo real de um produto acabado.

Cadeia de Suprimentos

Uma pessoa agora pode pedir um automóvel online. Ela pode inserir o modelo e todas as opções que deseja. Ela aperta o botão "comprar" e imediatamente o sistema da empresa entra em ação. Adeus aos dias do programador, do comprador, do planejador e da papelada. Agora os dados são imediatamente enviados para a planta, bem como para fornecedores de primeiro e segundo nível, e de volta para o cliente. Datas de produção são rapidamente confirmadas, as peças são encomendadas, e o cliente sabe exatamente quando seu novo veículo chegará. Eles podem até ir online e ver precisamente onde no processo de produção o veículo está.

Engenharia/Chão de Fábrica Digital

Os dias dos desenhos estão desaparecendo rapidamente. Agora modelos CAD são criados no departamento de engenharia e esses modelos são usados para fazer peças. Os arquivos são enviados para o fabricante de moldes — ou o centro de usinagem ou impressora 3D — e o processo começa. Quando as peças acabadas chegam, os mesmos modelos são usados para inspeção (às vezes feita com lasers de comparação digital) e o montador usa uma tela em sua estação para ver os mesmos modelos para garantir que as peças finais sejam montadas corretamente.

Cibersegurança

Com todos esses dados, toda empresa precisa estar ciente das ameaças que enfrentam. Isso não é sobre alguém roubar seus dados de produção, mas sim alguém roubar a coisa mais valiosa no seu computador — seu dinheiro.

Toda empresa tem uma lista de funcionários atuais (e alguns antigos). Eles têm o nome, endereço, telefone, número de seguro social e muito provavelmente o número da conta bancária para depósito direto. Oh, que tesouro para um bandido!

Quando foi a última vez que você fez um verdadeiro teste de cibersegurança do seu sistema? Você pode dizer que está bem porque seus computadores têm antivírus atualizado, mas e aquele computador no chão de fábrica que roda Windows 95 porque a máquina a que está conectado nunca foi atualizada?

Impressão 3D/Manufatura Aditiva

A tecnologia para manufatura aditiva (AM) existe há algumas décadas, mas estava disponível apenas para empresas que tinham bolsos fundos e uso contínuo. Agora, versões desse tipo de equipamento estão disponíveis em lojas de varejo ou online. Tornou-se tão mainstream que é usada em escolas primárias. Usá-la na manufatura era raro mesmo há cinco anos, mas hoje é a atualização de tecnologia de crescimento mais rápido em operações de manufatura. Aqui está o porquê:

Redução de Custos:

Como a produção de peças usando manufatura aditiva não requer custos de configuração e ferramentas, os custos de produção são incorridos apenas para as próprias peças no momento em que são fabricadas. Mesmo pequenas produções e peças únicas não adicionam custo. Além disso, peças de sistema projetadas para função ótima podem frequentemente ser realizadas como uma única peça, simplificando montagem e garantia de qualidade.

Design Leve:

Peças fabricadas inteligentemente usando processos de sinterização a laser combinam alta resistência com redução de peso de 40 a 60 por cento. A economia de material se traduz em mais flexibilidade no design e engenharia. Como resultado, carros ou aviões consomem significativamente menos combustível e emitem menos dióxido de carbono.

Sem Ferramentas:

A tecnologia de impressão 3D permite máxima flexibilidade no planejamento de produção. Além disso, processos de produção sem ferramentas requerem menos energia e matérias-primas que operações de manufatura convencionais. Peças modificadas, atualizações e peças de reposição podem ser produzidas conforme necessário, eliminando a necessidade de armazenamento. Observe esta indústria de perto. Novos materiais como metais, epóxis, plásticos, cerâmicas e até alimentos estão sendo impressos agora. Então, se sua empresa passou por esta tecnologia no passado, você pode querer ver o que mudou desde que começou a ler este artigo!

Realidade Virtual/Realidade Aumentada

Realidade virtual (VR), às vezes referida como realidade aumentada (AR), está entrando rapidamente no ambiente de manufatura. Este rápido crescimento deve fazer com que mais fornecedores entrem no campo, reduzindo assim o custo e tornando a tecnologia mais acessível.

VR é definida como "um ambiente tridimensional gerado por computador que pode ser explorado e interagido por uma pessoa. Essa pessoa se torna parte deste mundo virtual, ou é imersa dentro deste ambiente, e enquanto lá, é capaz de manipular objetos ou realizar uma série de ações."

Então, como a VR está beneficiando o setor de manufatura? Melhorando a segurança dos trabalhadores, criando melhores produtos e economizando dinheiro dos fabricantes. Aqui está o porquê:

Melhorando a Segurança do Trabalhador.

Embora o setor de manufatura tenha melhorado dramaticamente seus programas de segurança ao longo dos anos, qualquer lesão ou fatalidade é uma demais. VR permite que gerentes de planta simulem o processo de produção e configurações de linha de montagem, identificando situações potencialmente perigosas. A realidade virtual também pode imergir um funcionário em uma estação de trabalho futura, então capturar o movimento do funcionário para avaliar viabilidade e proficiência da tarefa. Usando VR, a gigante automotiva Ford reduziu a taxa de lesões de funcionários em até 70 por cento.

Criando Melhores Produtos.

VR está tornando a montagem quase perfeita uma possibilidade. Usando óculos que empregam câmeras, sensores de profundidade e sensores de movimento para colocar imagens em um ambiente de trabalho real, trabalhadores e engenheiros podem "ver" as peças e instruções adequadas sobre como montar um componente da maneira correta.

Economizando Dinheiro.

Para obter produtos que atendam às especificações, protótipos devem ser criados, testados e retestados. Isso fica caro. Usando VR, fabricantes eliminam a necessidade de construir modelos em escala real. Usando a tecnologia VR da Microsoft, engenheiros podem ver cada peça de equipamento envolvida no design de um produto e montá-la no mundo virtual antes de construí-la para valer. Isso reduzirá o tempo de treinamento em 75 por cento por pessoa, economizando milhões.

Cobots

À medida que a internet das coisas cresce exponencialmente, robôs colaborativos se tornam comuns no ciclo de manufatura. Robôs colaborativos, ou cobots para abreviar, são robôs que trabalham em um espaço físico compartilhado com humanos, permitindo que humanos e robôs trabalhem juntos. Cobots cresceram em popularidade desde 2010 e são frequentemente preferidos a robôs de manufatura tradicionais projetados para trabalhar em uma área segregada com pouca ou nenhuma interação com pessoas.

Eles são projetados para parar de se mover quando seu colega humano, ou qualquer pessoa, os toca. O mercado de cobots deve crescer significativamente na próxima década por várias razões. Há uma demanda crescente por automação em todas as indústrias, mas particularmente na manufatura onde tarefas são frequentemente repetitivas, logo um risco de lesão. Enquanto isso, a tecnologia de cobots avança a cada ano. Eles estão mais amplamente disponíveis e menos caros, atualmente estimados em média de $24.000 cada. Esses preços em queda e funcionalidade aumentada provavelmente encorajarão a adoção de cobots em pequenas e médias empresas que podem ter ignorado a tecnologia no passado.

Robôs trabalhando em conjunto com funcionários podem levar a um processo de produção altamente eficiente, flexível e confiável. Cobots podem ser usados em montagem de produtos, processos pick-and-place de produtos, moldagem por injeção, colocação de peças e inspeção de qualidade.

Eles podem ser especialmente úteis em levantamento pesado, melhorando a eficiência no ciclo de produção e reduzindo o risco de lesão. Alguns cobots são projetados para trabalhar em tarefas repetitivas de levantamento pesado.

Um exemplo excepcional de como robôs e humanos podem trabalhar juntos é uma tarefa de levantamento pesado na qual o humano alinha o objeto a ser levantado, e o cobot levanta.

O humano reduz o risco de danos aos itens posicionando o que deve ser levantado. O robô poupa o humano da fadiga e risco de lesão ao levantar. A combinação reduz custos, melhora o resultado através de precisão e mantém um cronograma acelerado.

Conclusão

Todas essas tecnologias eram apenas um sonho há alguns anos. Hoje são realidade e estão mudando a forma como a manufatura é feita em todo o mundo. Com a esperada escassez contínua de mão de obra, esses avanços permitem que uma empresa otimize a produção, aumente a qualidade e economize dinheiro enquanto atrai uma força de trabalho que adora resolver problemas com tecnologia. Eles só podem ajudar a tornar seu negócio mais forte.