Benefícios de eficiência das soluções de automação industrial

Uma fabricante de equipamentos elétricos de médio porte em Pune observou ganhos imediatos de produtividade de 40% ao substituir a montagem manual de seus disjuntores em miniatura por uma linha de montagem integrada e automatizada. No entanto, seis meses depois, a fabricante descobriu uma estatística ainda mais surpreendente: a taxa de devolução em garantia de seus disjuntores em miniatura havia diminuído em 66%. A estação de calibração automatizada, a câmera de inspeção visual e a célula de montagem robotizada não apenas aumentaram a velocidade de montagem dos disjuntores, como também elevaram a consistência e a precisão da montagem a níveis simplesmente inatingíveis pelo processo manual. Essa é a verdadeira história por trás das soluções de automação industrial: as eficiências operacionais tangíveis são percebidas no primeiro dia de operação; as eficiências de qualidade são construídas ao longo dos anos de uso. Ao combinar o aumento da eficiência operacional com melhorias na qualidade, a automação industrial transformará uma empresa de manufatura, de produtora de produtos com qualidade aceitável, em fornecedora de produtos certificados e com qualidade para exportação, a um custo inferior ao da montagem manual.

O que a automação industrial realmente oferece

Automação industrial Sistemas de controle são utilizados para operar máquinas e processos com menor intervenção humana, por meio de sistemas como PLCs (Controladores Lógicos Programáveis), robôs, esteiras transportadoras, sistemas de visão e software. O termo abrange desde células de soldagem robotizadas até linhas de produção totalmente automatizadas, que operam sem supervisão, em três turnos. As métricas são mensuráveis para todos os indicadores de desempenho da manufatura que atendem às demandas: taxa de produção, taxa de defeitos, custo de mão de obra por unidade, consumo de energia e desperdício de material; bem como a facilidade com que se pode aumentar a produção sem a necessidade de contratar funcionários adicionais ou aumentar o quadro de pessoal proporcionalmente.

Pesquisa publicada por McKinsey & Company Estudos sobre o impacto da manufatura digital e da automação indicam que as linhas de produção automatizadas rotineiramente proporcionam melhorias de produtividade de 25 a 50% e reduções de defeitos de 50 a 80% em comparação com a montagem manual ou semi-manual. Esses números não são meramente aspiracionais — são a experiência documentada de fabricantes dos setores automotivo, eletrônico, de dispositivos médicos e de bens de consumo. Instituto de Manuseio de Materiais (MHI) Relatórios semelhantes indicam que o investimento em automação está fortemente correlacionado com a redução dos custos operacionais e a melhoria da consistência do produto.

Como a automação melhora a eficiência: os números que importam

A argumentação de eficiência para soluções de automação industrial baseia-se em algumas métricas irredutíveis:

• Capacidade de processamento. O ciclo de um sistema de esteira automatizado é constante e não é afetado pelo cansaço dos trabalhadores, turnos ou diferenças de treinamento. Um sistema de esteira manual pode produzir aproximadamente 300 disjuntores elétricos com 10 funcionários durante um turno. Um sistema de esteira automatizado que produz a mesma quantidade de disjuntores elétricos pode produzir de 600 a 900 disjuntores elétricos durante um turno com dois funcionários monitorando a operação do equipamento.
• Rendimento de primeira passagem. Todas as estações automatizadas verificam se as montagens atendem às especificações exigidas antes de seguirem para as etapas seguintes. Para isso, realizam verificações de torque, testes de continuidade e inspeções visuais em todas as montagens antes de enviá-las para as próximas etapas da linha de produção. Montagens defeituosas (aquelas que não passam em um ou mais dos três testes) não são enviadas para as etapas seguintes. Portanto, elas nunca chegam aos clientes. Além disso, em setores regulamentados, há uma clara diferença entre "recall" e "produto certificado" devido ao uso dessas etapas de verificação.
• Estabilidade laboral. A automação reduz a dependência de uma grande força de trabalho qualificada na linha de montagem em regiões do mundo onde os trabalhadores são escassos, muito caros ou onde há alta rotatividade de pessoal. Os poucos operadores restantes recebem treinamento adicional em novas habilidades; eles monitoram a linha de montagem, realizam manutenção preventiva nos equipamentos e avaliam a qualidade do produto fabricado, em vez de executar a mesma operação manual o dia todo.
• Resíduos energéticos e materiais. Os projetos automatizados utilizam apenas o necessário para criar uma solda (energia requerida, como corrente de soldagem ou calor de cura). Com o feedback em circuito fechado, conseguimos obter somente o necessário, enquanto os processos manuais permitem o desperdício de energia. Isso ocorre porque um operador manual tende a usar mais energia como margem de segurança ao soldar manualmente do que uma máquina de solda por contato automatizada que utiliza um sistema de feedback em circuito fechado, ajustando o pulso de soldagem com base na resistência medida; evitando, assim, soldas frias e expulsão excessiva de material, o que não aconteceria se a soldagem fosse feita manualmente.

Benefícios da automação por setor

Equipamentos Elétricos e Proteção de Circuitos

Para fabricantes de dispositivos como disjuntores miniatura (MCBs), disjuntores de caixa moldada (MCCBs), disjuntores de caixa de ação simples (ACBs), contatores e dispositivos de proteção contra surtos (DPS), a automação ajuda a resolver um problema específico de fabricação: a necessidade de montar, calibrar e testar cada unidade. Todos os disjuntores são dispositivos de segurança e não podem ser testados em lote; em vez disso, cada unidade deve ser calibrada individualmente. A calibração manual é lenta, depende do operador e é variável. Linhas de produção automatizadas para calibração e teste — como as projetadas e construídas pela Benlong Automation — calibram as características de disparo térmico e magnético de cada disjuntor em segundos, armazenam os dados de calibração e rejeitam qualquer dispositivo que não esteja dentro da faixa de especificação. Como resultado, cada disjuntor disparará consistentemente de acordo com a curva característica especificada todas as vezes, independentemente da variabilidade introduzida por uma bancada de calibração manual. Para obter detalhes técnicos sobre esses sistemas, consulte nosso guia sobre O que é uma linha de teste automática de MCB? Explica cada estação e sua função.

Componentes automotivos e para veículos elétricos

Como um dos primeiros setores a implementar a automação em larga escala, o setor automotivo está vivenciando uma crescente necessidade de soluções robóticas devido à rápida transição para veículos elétricos (VEs). Por exemplo, a montagem das baterias, a eletrônica de potência e as bobinas dos motores elétricos dos VEs precisam ser unidas (por exemplo, soldadas) e testadas com um nível de precisão que a montagem manual não consegue alcançar. As montadoras estão operando suas linhas de montagem automatizadas com ciclos muito mais rápidos (os tempos de ciclo agora são contados em segundos) e incorporaram sistemas de verificação de qualidade em linha para garantir que nenhuma peça defeituosa seja instalada em um veículo.

Dispositivos médicos e produtos farmacêuticos

Para produzir dispositivos médicos, os fabricantes precisam tanto de processos estabelecidos quanto de rastreabilidade completa. Os sistemas automatizados de montagem e inspeção proporcionam isso por meio da documentação (por exemplo, todos os parâmetros de soldagem, valores de torque e resultados de inspeção visual) necessária para as submissões regulatórias. Este não é apenas um exemplo de automação para aumentar a eficiência; trata-se também de comprovar que cada unidade foi produzida corretamente, utilizando o processo definido.

Processamento de Alimentos e Bebidas

As linhas automatizadas de enchimento, fechamento, rotulagem e embalagem reduzem a probabilidade de contaminação por contato humano. Elas operam de forma mais rápida, limpa e com menos desperdício do que as linhas semiautomatizadas, além de serem mais fáceis de limpar, pois podem ser higienizadas no local, sem necessidade de desmontagem.

Para uma visão mais abrangente do papel da automação nesses diversos setores, consulte nossa visão geral de O que é automação? Fornece o contexto fundamental.

Os quatro tipos de automação e onde eles se encaixam.

A utilização de quatro categorias básicas de automação industrial estabelece um método padronizado para adequar uma solução de automação a uma necessidade de produção.

• Automação fixa (rígida): Uma linha de montagem com capacidade de produção dedicada a apenas um tipo de produto. A linha de montagem de disjuntores produzirá uma família de disjuntores na velocidade máxima. A linha de montagem requer um investimento inicial significativo, mas terá o menor custo por unidade de produção.
• Automação programável: Dispositivos reprogramáveis para diversos produtos de uma mesma família (ex.: célula de soldagem robótica para vários tipos de placas de circuito impresso). Volume e flexibilidade médios.
• Automação flexível (suave): Sistemas que apresentam trocas mínimas entre produtos, geralmente utilizando robôs guiados por visão e ferramentas modulares, são adequados tanto para fabricação por contrato quanto para variação na variedade de produtos.
• Automação integrada: A visão da Indústria 4.0 está sendo concretizada com um sistema integrado baseado em computador, onde todas as informações de projeto são transferidas diretamente para a produção, e cada estação se comunica com um Sistema de Execução de Manufatura (MES) central.

Qual o custo da automação e qual o seu retorno?

O retorno do investimento é calculado não apenas com base na economia de mão de obra, mas também no aumento da produtividade, na redução de refugo e nos custos evitados com devoluções em garantia e investigações de qualidade. Um fabricante que obtém um retorno de investimento de 36 meses em uma linha de disjuntores totalmente automatizada está, na prática, adquirindo uma vantagem competitiva que dura pelos 10 a 15 anos de vida útil do equipamento.

O futuro da automação industrial

Diversas tendências estão moldando a próxima geração de soluções de automação industrial. A inteligência artificial e o aprendizado de máquina estão sendo incorporados às linhas de produção: um sistema de visão com IA pode detectar um defeito sutil que um sistema baseado em regras não identificaria, e um algoritmo de aprendizado de máquina pode prever a falha de um motor dias antes de ela ocorrer. Gêmeos digitais — réplicas virtuais da linha de produção física — permitem que um fabricante simule o lançamento de um novo produto, otimize o layout da linha e treine operadores antes mesmo da instalação da primeira máquina física. E a convergência entre tecnologia operacional (TO) e tecnologia da informação (TI) significa que cada estação automatizada se torna uma fonte de dados que alimenta uma plataforma central de análise, a qual fornece visibilidade da produção em tempo real tanto para o gerente da fábrica quanto para o CEO.

Para os fabricantes de equipamentos elétricos, o futuro já está em movimento. A linha de disjuntores que calibra cada disjuntor e armazena os dados de calibração em um banco de dados na nuvem não é um conceito distante — é uma realidade instalada. A Benlong Automation constrói essa tecnologia. Linhas de teste automático MCB e Linhas de produção automática de MCCB que proporcionam essa integração de dados hoje, porque o disjuntor do futuro não será apenas mais seguro, mas também mais inteligente, e a linha de produção que o fabrica também precisa ser mais inteligente.

Perguntas frequentes

O que é automação industrial?

Automação industrial A automação é a aplicação de tecnologias como robôs, PLCs, esteiras transportadoras, sensores e software para fabricar produtos onde pouca ou nenhuma intervenção humana é necessária. A automação pode ser aplicada utilizando apenas uma estação automatizada ou integrando toda uma linha de produção em um único sistema.

Quais são os 4 tipos de automação?

Existem quatro tipos de automação: Automação fixa (rígida) para a produção de grandes volumes de produtos individuais, Automação programável para lotes de produtos produzidos, Automação flexível (suave) para linhas mistas de produtos e Automação integrada, onde computadores e conexões de dados gerenciam a produção em todos os pontos de uma fábrica.

O que é a regra 80/20 para automação?

Ao automatizar processos, as melhorias de qualidade (80%) são alcançadas pela automatização das tarefas críticas e de alta precisão (20%), que são as mais suscetíveis a erros humanos. Portanto, concentrar-se nessas tarefas críticas proporcionará o maior retorno sobre o investimento.

Quais são as 5 principais ferramentas de automação?

As ferramentas de automação utilizadas em processos de fabricação incluem PLCs, robôs industriais, sistemas de inspeção por visão, AGVs e software MES. Cada tipo de ferramenta de automação desempenha um papel específico na detecção, controle, movimentação, verificação e gerenciamento de dados em uma linha de produção automatizada.

Referências

• McKinsey & Company — Manufatura Digital e Indústria 4.0 — Pesquisa sobre o impacto da automação na produtividade, qualidade e custo da manufatura.
• Instituto de Manuseio de Materiais (MHI) — Relatório Anual da Indústria — Dados sobre tendências de investimento em automação e taxas de adoção em diversos setores da indústria.
• Sociedade Internacional de Automação (ISA) — Normas e recursos educacionais para sistemas de automação e controle industrial.
• Mundo da Automação — Publicação do setor que aborda tecnologia de automação, aplicações e estudos de caso em diversos setores da indústria.

A eficiência e os benefícios de soluções de automação industrial Não são promessas para o futuro. São a experiência documentada de todos os fabricantes que migraram uma operação crítica do manual para o automatizado e viram a produção aumentar, os defeitos diminuir e o custo por unidade encolher. Seja o produto um disjuntor, um dispositivo médico ou um componente automotivo, a lógica é a mesma: automatize primeiro as operações repetitivas de alta precisão, invista nos testes e na verificação que transformam um produto de "montado" em "certificado" e construa uma linha de produção que gere dados, além do produto. A Benlong Automation projeta e constrói sistemas automatizados de montagem e teste para o setor de fabricação elétrica — porque um disjuntor que protege um circuito deve ser construído com a precisão que somente um processo automatizado e verificado pode oferecer.