Por que Fabricantes de Alta Variedade e Baixo Volume Devem Adotar Robôs Colaborativos

Robôs colaborativos estão cada vez mais atraentes para fabricantes que exigem soluções flexíveis para sua crescente variedade de produtos, mas podem não ter a escala de trabalho ou recursos de capital necessários para justificar investimentos maiores em sistemas de automação.

Esses robôs colaborativos, comumente chamados de "cobots", podem executar tarefas com programação mínima e adaptar-se a variações na posição e tamanho das peças. Humanos trabalham lado a lado com cobots para reduzir a necessidade de fixação personalizada que pode tornar o trabalho de alta variedade e baixo volume (HMLV) ineficiente. Cobots também podem ir até onde o trabalho está no chão de fábrica.

A Purdue Manufacturing Extension Partnership identificou fabricantes que têm muito a ganhar com a adoção de cobots. Investir em robôs colaborativos pode fazer mais sentido para:

• Fabricantes de 50 a 500 funcionários com uma variedade de produtos em família
• Proprietários que buscam um período de retorno rápido sobre investimentos de capital (ex: 6 meses)
• Gerentes que não conseguem preencher turnos, mas podem realocar funcionários para posições de maior valor agregado
• Operadores com trabalhos repetitivos ou perigosos

Graças em parte ao trabalho realizado pelo programa Measurement Science for Manufacturing Robotics dentro do Laboratório de Engenharia (EL) do National Institute of Standards and Technology (NIST), robôs colaborativos agora são menores, mais leves e mais fáceis para pequenos e médios fabricantes (SMMs) integrarem e têm interoperabilidade aprimorada dentro de células de trabalho.

Pense em um Cobot como um Assistente Remoto para um Operador do Chão de Fábrica

A colaboração humano-robô foi considerada 85% mais produtiva do que humanos ou robôs trabalhando sozinhos, segundo pesquisa do MIT. O cobot opera muito como um assistente para o membro da equipe.

Robótica pura requer quantidades incríveis de programação e sensores para contabilizar as muitas variáveis possíveis. Por exemplo, é muito mais custo-efetivo para uma pessoa trazer e apresentar peças a um robô para submontagem ou soldagem do que treinar o robô para ir a outro lugar na instalação — com todos os fatores de segurança e ambientais envolvidos — para coletar materiais e fazer o trabalho.

Cobots, por outro lado, funcionam com software para muitas máquinas e aplicações, o que significa que podem ser rapidamente realocados para adicionar flexibilidade às operações. Eles também são leves, mas confiáveis. Muitos cobots têm garantias que contabilizam horas operacionais suficientes para funcionar continuamente por vários anos.

Os três tipos mais comuns de cobots são:

1. Base fixa – frequentemente um único braço que realiza trabalho repetitivo com peças e ferramentas.
2. Móvel – especialmente útil para tarefas de pick-and-place e trocas rápidas.
3. Vestível – como exoesqueletos, que permitem ao usuário aproveitar os benefícios de ser humano e a força e resistência de uma máquina.

Robôs Colaborativos Podem Ser Programados para Fazer Muitas Aplicações

Tarefas variam muito com trabalho HMLV, o que cria desafios para produtividade e eficiência geral de equipamentos. Mas o trabalho HMLV frequentemente ainda inclui rotinas monótonas que podem resultar em erros e movimentos repetitivos que causam tensões e lesões para trabalhadores.

Entre as muitas aplicações para as quais robôs colaborativos estão sendo usados em oficinas HMLV estão:

• Atendimento de máquinas – Este é o uso mais comum de cobots, substituindo as tarefas repetitivas de pegar e colocar peças ou ferramentas.
• Montagem adaptativa – A flexibilidade de um cobot permite que ele aparafuse, aperte um parafuso, encaixe uma peça, aplique adesivos, e mais.
• Inspeção de peças e produtos – Robôs não experimentam a fadiga mental que limita inspeções humanas, e robôs podem fazer esta tarefa muito mais rapidamente quando equipados com múltiplas câmeras de alta resolução e/ou sensores.
• Soldagem – A flexibilidade de cobots é aparente com seu uso cada vez mais comum para solda por pontos e solda a arco. Há uma grave escassez de soldadores certificados; espera-se que este uso continue a aumentar.
• Embalagem e envio – Tarefas variam de aplicar filme encolhível a encaixotar peças e carregar paletes. Cobots são bons candidatos para realizar tarefas de levantamento pesado.

A versatilidade de cobots está entre os benefícios mais atraentes para trabalho HMLV. É como ter um funcionário que pode dominar muitas tarefas diferentes, muitas vezes desagradáveis.

Desafios ao Implementar Robôs Colaborativos

Os laboratórios do NIST continuam trabalhando na uniformidade para cobots, para que sistemas de especificações aparentemente idênticas possam ser medidos, avaliados e comparados de forma repetível e significativa.

Elena Messina, líder de grupo na Divisão de Sistemas Inteligentes do EL do NIST, fornece estes insights sobre desafios para maior uso de cobots:

• SMMs podem estar cientes de tendências e benefícios potenciais da robótica, mas muitas vezes hesitam em investir sem certeza de sucesso.
• Mesmo com tecnologias comercialmente disponíveis, fabricantes podem ser deixados por conta própria para determinar se um robô colaborativo realmente funcionará como esperado. SMMs podem não ter um programador dedicado, e a complexidade de programação varia entre OEMs de cobots.
• É essencial ter um resultado claramente definido para alcançar integração e implementação adequadas. Caso contrário, a integração pode se tornar mais uma despesa contínua do que o previsto.

Robôs colaborativos também têm limitações, incluindo:

• Eles frequentemente operam em velocidade mais lenta que a automação padrão.
• Muitos cobots têm capacidade de carga e alcance limitados, embora alguns modelos estejam disponíveis que abordam essas áreas.
• Cobots para algumas aplicações perigosas podem exigir infraestrutura de segurança adicional, como gaiolas ou scanners de área.

Centros MEP Podem Ajudar Você a se Beneficiar de Cobots

Fabricantes podem se beneficiar da proposta de valor robótica tradicional que cobots fornecem — fazer tarefas repetitivas que liberam trabalhadores humanos para fazer trabalho mais complexo. Além disso, cobots podem vir com economia significativa comparados a sistemas de automação e posicionar fabricantes para inovação futura.

Robótica colaborativa pode ser uma fronteira intimidante para SMMs, especialmente para aqueles cujos esforços iniciais com automação e tecnologias digitais não deram certo. Seu Centro MEP local pode guiá-lo pelo processo de implementação de robôs colaborativos e ajudá-lo a tomar uma decisão educada sobre seu investimento.