Fabricante de máquinas de montagem automatizadas personalizadas

Para triplicar a produção de suas unidades de direção elétrica, o fornecedor automotivo alemão não comprou mais robôs. Em vez disso, eles buscaram uma solução de automação personalizada para toda a montagem necessária, desde a primeira peça metálica estampada até a última unidade testada e serializada. Eles passaram 18 meses desenvolvendo desde o conceito até a comissionamento, produzindo, em última análise, uma unidade de direção a cada 12 segundos com menos de 10 operadores no chão de fábrica. Embora tenha sido um investimento considerável, o retorno foi excelente. Para qualquer fabricante que enfrente desafios semelhantes, como: (um novo produto, (escassez de mão de obra), (problemas de qualidade com montagem manual), um construtor de automação personalizada deve ser trabalhado estrategicamente. Identificar o parceiro apropriado para suas necessidades entre as centenas de integradores/construtores de máquinas em todo o mundo é o primeiro e possivelmente o passo mais significativo em seu empreendimento.

O que é uma Máquina de Montagem Automatizada Personalizada?

Uma máquina de montagem automatizada personalizada é um tipo especial de máquina de produção que realiza uma série de processos (por exemplo, alimentar, posicionar, unir, fixar, soldar, inspecionar, rotular e embalar) sem qualquer envolvimento físico humano. Ao contrário das células robóticas padrão, que podem ser reutilizadas para múltiplos produtos, uma máquina de montagem personalizada é projetada especificamente para um único produto ou família de produtos. Isso é análogo a um terno sob medida; cada estação, fixação e sensor dentro da máquina foi incluído especificamente porque é necessário para o produto que está sendo fabricado. Máquinas de montagem personalizadas são construídas por empresas de engenharia especializadas que fornecem soluções integrando engenharia mecânica, sistemas de controle, sistemas pneumáticos, equipamentos robóticos, sistemas ópticos e software em uma solução validada e funcional. Portanto, o produto final entregue não é um item de “catálogo”, mas sim uma solução de fabricação turnkey que produzirá; atenderá a um tempo especificado (Takt), atenderá a critérios especificados de qualidade e/ou custo. Para uma análise aprofundada das tecnologias que fundamentam esses sistemas, nosso guia sobre O que é automação? fornece uma visão geral fundamental.

Fabricantes Notáveis de Máquinas de Montagem Automatizadas Personalizadas

O cenário global inclui uma mistura de grandes integradores multinacionais de automação e construtores de máquinas independentes e focados. A tabela abaixo resume vários nomes reconhecidos, juntamente com um construtor representativo de médio porte.

Para fabricantes no setor de dispositivos de proteção elétrica, um parceiro focado como Benlong Tecnologia de Automação Ltda. traz engenharia específica do domínio que um integrador generalista não pode igualar. Com sede em Wenzhou, China — o coração da fabricação mundial de produtos elétricos de baixa tensão — a Benlong tem projetado e construído linhas personalizadas de montagem e teste para disjuntores miniatura, disjuntores moldados, disjuntores a ar, contatores, SPDs e dispositivos relacionados desde 2008. O portfólio da empresa inclui linhas de produção totalmente automáticas para MCBs, como o Linha de montagem automática MCB, que integra múltiplas estações em um único fluxo contínuo. Para uma visão mais ampla dos tipos de soluções automatizadas disponíveis para fabricação elétrica, nossa visão geral de principais produtos de automação para MCB cobre a gama de equipamentos que um construtor especializado pode fornecer.

Por Que os Fabricantes Investem em Automação de Montagem Personalizada

A decisão de comissionamento para uma linha de montagem personalizada raramente se concentra em substituir um operador. Em vez disso, geralmente é motivada pela necessidade de resolver uma variedade de problemas combinados, muitos dos quais não podem ser resolvidos com um equipamento ‘pronto para uso’ existente. As razões mais comuns para comissionar novos equipamentos são as seguintes:

• Complexidade do produto que impede a montagem manual. Porque um dispositivo médico tem muitas peças pequenas que devem ser posicionadas, orientadas e unidas em uma sala limpa, este dispositivo é um candidato ideal para automatizar processos de montagem.
• Requisitos de qualidade que excedem a consistência humana. A falta de um anel de vedação ou um torque negligente em um parafuso pode levar a situações de risco de vida em equipamentos de segurança automotiva. Um processo automatizado de inspeção de produto pode aplicar a mesma força todas as vezes, verificar cada operação da montagem e rejeitar quaisquer montagens defeituosas.
• Disponibilidade e custo da mão de obra. A automação pode permitir que um gargalo de fabricação se torne uma vantagem — em situações onde há altos preços e/ou escassez de mão de obra qualificada para montagem.
• Demandas de produção. Para cumprir um novo contrato, uma média de 100 unidades por turno precisará aumentar para 500 unidades por turno. Uma linha de produção automatizada completamente projetada capaz de produzir o número exato de unidades necessárias alcançará isso.

Critérios Chave para Avaliar um Construtor de Máquinas de Montagem Personalizadas

A capacidade de criar uma máquina de montagem automatizada personalizada em funcionamento não está disponível em todas as oficinas de máquinas. Existe uma disparidade significativa entre o que os fabricantes gerais podem fazer e os verdadeiros integradores de automação. Como resultado, a escolha do parceiro de integração de automação pode resultar numa máquina que falha em atingir a taxa de produção especificada, falha em cumprir as especificações de qualidade ou numa máquina automatizada que simplesmente não funciona conforme o pretendido. Os seguintes critérios são usados para ajudar a estabelecer uma seleção de fornecedor bem-sucedida em vez de uma seleção inadequada:

• Experiência na área. O construtor já entregou máquinas para o seu negócio? As indústrias automotiva, de dispositivos médicos, eletrônica e bens de consumo têm diferentes regulamentos, requisitos de limpeza e validação. Um construtor que já fez isso antes aprende a entregar pela experiência, assim haverá uma curva de aprendizagem estabelecida (no seu orçamento).
• Profundidade de engenharia interna. A competência central da empresa deve ser design mecânico, design elétrico, programação PLC, integração de visão e robótica. Terceirizar a engenharia de controles colocará o construtor em desvantagem ao tentar solucionar uma sequência complexa; eles também culparão outros por quaisquer problemas que ocorram durante o processo de depuração.
• Rigor na gestão de projetos. Cada linha personalizada é um projeto independente que tem um escopo, custo e cronograma definidos. O cliente terá a garantia de que o fabricante pode construir o equipamento de acordo com as especificações através de um processo linear que inclui um plano abrangente de gestão de projetos, um processo formal de revisão de design, um teste de aceitação de fábrica (FAT) na instalação do fabricante e um teste de aceitação no local (SAT) na instalação do usuário final. Se o contrato do projeto não definir esses marcos para o fabricante, qualquer atraso no projeto será culpa do fabricante, colocando assim mais risco no cliente.
• Suporte pós-venda e peças sobressalentes. Um fornecimento adicional de sensores de substituição, atuadores e peças de desgaste será necessário para uma máquina que opera 24 horas por dia e 7 dias por semana. Com um construtor que mantém um inventário de peças sobressalentes essenciais próximo à máquina ou pode entregar essas peças dentro de vinte e quatro (24) horas, é possível evitar a paralisação completa da sua linha de fabricação quando apenas uma (1) peça falha.

O que determina o custo de uma máquina de montagem personalizada?

O custo de uma máquina de montagem automatizada personalizada pode variar tremendamente, o que torna impossível fornecer um número exato. Por exemplo, uma célula simples de pick-and-place de bancada normalmente custa cerca de $50.000, enquanto uma linha de montagem totalmente automatizada, validada, para dispositivos médicos, completa com inspeção por visão em cada estação de trabalho, enclausurada em uma sala limpa e software abrangente de rastreabilidade pode custar mais de $5 milhões. A lista a seguir inclui alguns dos principais componentes que contribuem para o custo total:

• Número de estações de montagem e complexidade de cada operação. Cada estação adiciona estrutura mecânica, atuadores, sensores e controles.
• Taxa de produção requerida (tempo takt). Uma linha de montagem que produz componentes a cada três segundos requer atuadores mais rápidos, sistemas de controle mais rigorosos e designs mais robustos em comparação com uma linha de montagem que produz componentes a cada trinta segundos.
• Requisitos de visão e inspeção. Linhas manuais não podem fornecer as capacidades de verificação que podem ser alcançadas com maior resolução de câmeras, iluminação e hardware de processamento.
• Conformidade regulatória. Documentos de engenharia e custos de teste se acumulam como resultado de toda validação pela FDA, Marca CE, Certificação ATEX e outros requisitos mandatados por uma organização.
• Manuseio e alimentação de materiais. Alimentadores de tigela, alimentadores de bandeja e sistemas de transporte devem ser adaptados aos componentes específicos.

Se gerenciado eficientemente, um investimento proporcionará um bom retorno sobre o investimento (ROI) após cerca de 18 a 36 meses devido à economia de mão de obra, redução de sucata, aumento da produção e melhoria da qualidade. O mais importante é fazer parceria com um empreiteiro geral que possa fornecer uma estimativa sólida dos custos associados à construção com base em uma especificação claramente definida; isso é muito mais útil do que trabalhar a partir de uma ideia altamente generalizada do que os resultados serão.

Como escolher o fabricante certo para o seu projeto

Escolher um fabricante de máquinas de montagem automatizadas personalizadas é uma compra que se beneficia de atenção cuidadosa aos detalhes durante o processo de aquisição. Empregando uma abordagem sistemática:

1. Defina seus requisitos com precisão. Quais são as especificidades do produto e quaisquer requisitos de desempenho associados? Quando a produção deve começar? Quanto custará a produção? Que tipos de controle de qualidade serão realizados? Qual será o orçamento operacional? Se um RFQ especificar claramente o que é necessário, há uma maior probabilidade de que o fornecedor apresente uma proposta séria.
2. Visite a instalação do fabricante. Mais do que o que você encontraria em um folheto, uma visita à fábrica pode mostrar as máquinas sendo montadas e permitir que você converse diretamente com os engenheiros em vez de apenas com a equipe de vendas. Além disso, certifique-se de ver uma das máquinas funcionando que seja semelhante à sua.
3. Verifique referências. Converse com clientes anteriores para ver como a máquina performou; qual foi o tempo de ciclo comparado à data real de entrega e se a máquina recebeu algum serviço de acompanhamento também é importante.
4. Esclareça os critérios de aceitação. O contrato deve delinear os marcos tanto do FAT quanto do SAT. Estes incluiriam os tipos de testes realizados, os critérios para aprovação desses testes e quais ações serão tomadas no caso de falha de uma máquina.
5. Avalie o custo total de propriedade. O preço inicial de compra é apenas um dos custos associados à posse de uma máquina por 10-15 anos. Os outros custos incluem peças sobressalentes, treinamento de manutenção e o suporte contínuo do fabricante.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre uma máquina de montagem padrão e uma personalizada?

Máquinas de montagem padrão são plataformas pré-projetadas que permitem aos usuários a capacidade de se adaptar a múltiplos produtos, geralmente dentro de limitações. Um exemplo disso é uma mesa indexadora que possui recursos de ferramentas intercambiáveis, permitindo aos usuários a flexibilidade para montar produtos de forma eficiente e precisa. Máquinas de montagem personalizadas são projetadas com uma aplicação específica em mente. Cada mecanismo de montagem (estação) e dispositivo de montagem (ferramenta que é fixada a um produto) é projetado considerando a forma, o material e o método de montagem específicos do produto.

Quanto tempo leva para construir uma linha de montagem automatizada personalizada?

O prazo varia de projeto para projeto com base no seu nível de dificuldade. Um dispositivo de estação única pode ter um prazo de 4 a 6 meses desde a solicitação até a entrega, enquanto um sistema totalmente automatizado com múltiplas estações e testes/validação extensivos pode variar de 12 a 18 meses (ou mais), dependendo dos requisitos específicos do cliente. O cronograma deve incluir os seguintes componentes: Revisão de Projeto; Aquisição; Construção; Teste de Aceitação na Fábrica; Envio; Instalação; e Teste de Aceitação no Local.

Uma máquina de montagem personalizada pode ser modificada para um novo produto posteriormente?

Até certo ponto, sim. Uma máquina devidamente construída possui alguma flexibilidade na forma como tanto os dispositivos quanto os programas são configurados. No entanto, esta máquina é feita sob medida. Portanto, se houver uma mudança significativa no produto — como as dimensões do produto ou novos tipos de componentes — será necessário reengenheirar a máquina para acomodar essas mudanças. Você deve consultar seu fabricante sobre a adição de um grau de flexibilidade na fase de projeto, pois será menos caro adicionar esses recursos durante a construção inicial do que criá-los posteriormente como um processo de retrofit.

Quais indústrias utilizam máquinas de montagem automatizadas personalizadas?

A automação personalizada domina praticamente todas as indústrias que fabricam bens físicos produzidos em massa. Exemplos principais incluem a fabricação de componentes automotivos e de acionamento elétrico, dispositivos médicos e descartáveis, eletrônicos de consumo, dispositivos de proteção elétrica (MCBs e MCCBs), embalagens farmacêuticas e submontagens usadas no processo de fabricação aeroespacial. Em outras palavras, quase qualquer produto que tenha uma sequência repetitiva de montagem e/ou exija um certo nível de consistência em qualidade/durabilidade pode ser automatizado.

Referências

• ATS Automation Tooling Systems Inc. — Líder global em automação personalizada e integração para ciências da vida, farmacêuticos e bens de consumo.
• Automação Eclipse — Soluções automatizadas personalizadas para as indústrias médica, nuclear e de transporte.
• Arthur G. Russell Co. — Sistemas de montagem e teste automatizados de alta velocidade para descartáveis médicos e produtos de consumo.
• FANUC Corporation — Robótica industrial, sistemas CNC e soluções de automação fabril.
• RōBEX — Integração de robótica e automação para embalagem, montagem e manuseio de materiais.

Comissionamento de uma máquina de montagem automatizada personalizada é uma decisão de capital que repercute em um negócio de manufatura por uma década ou mais. A máquina certa, construída pelo parceiro certo, torna-se um fosso competitivo: reduz custos, aumenta a qualidade e possibilita uma taxa de produção que os concorrentes não conseguem igualar facilmente. A máquina errada torna-se um espaço de chão ocioso caro. A diferença está no rigor do processo de seleção — a clareza da especificação, a profundidade da experiência relevante do construtor e a estrutura dos marcos do projeto que governam a construção. A Benlong Automation é uma das empresas que fornece esse rigor para o setor de fabricação elétrica, traduzindo décadas de conhecimento de domínio em linhas de montagem que produzem dispositivos testados e certificados na velocidade que os mercados globais exigem.