Eficiência da Fábrica de Produtos de Automação Industrial

Pessoas que configuram equipamentos automáticos esperam que a produção aumente. No entanto, muito poucas sabem exatamente quanto a produção aumentou e por quê. Este aspecto é importante porque a produção dificilmente pode ser definida por um único número, pois consiste em pelo menos seis outros índices, alguns dos quais podem ser muito afetados, enquanto outros não são afetados. Este é o ponto sobre o qual o artigo foi escrito.

Para resumir, a produtividade das fábricas aumenta devido a ferramentas que automatizam processos, melhorando o rendimento do operador, OEE, além de reduzir o volume de materiais reciclados após a produção, os prazos de produção e o consumo de energia do produto final. Em relação às fábricas que pertencem à Rede Global Lighthouse do Fórum Econômico Mundial, a produtividade do trabalho aumentou aproximadamente entre 40-50%, enquanto os prazos caíram quase 48% e as taxas de defeitos diminuíram cerca de 41%, e o consumo de energia foi reduzido em cerca de 22-28%. Embora essas mudanças sejam reais e existam apenas em partes, elas dependem do fato de que o processo é suficientemente suave para ser automatizado.

O que “eficiência” realmente significa no chão de fábrica

A terminologia difere quando gerentes e engenheiros a utilizam porque as duas profissões normalmente não se cruzam na prática diária. É bem sabido que seis medições são suficientes.

• Rendimento ou quantidade produzida por hora e quantidade produzida por operador. O segundo parâmetro determina os salários.
• OEE compreende três números: disponibilidade multiplicada pelo desempenho multiplicado pela qualidade. Ele pode indicar o grau real de utilização da sua capacidade teórica.
• Rendimento na primeira passagem e taxa de sucata representam tudo que requer processamento ou descarte. Isso significa que alguém já pagou por isso.
• Prazo de entrega e trabalho em andamento podem ser usados para ocultar defeitos e oportunidades para capital ocioso, pois indicam o tempo gasto desde o momento em que o pedido foi feito até o momento da entrega.
• Energia consumida para produzir uma unidade de produto e material utilizado para a produção de uma unidade de produto podem ser chamados de custos alterados pela automação como um subproduto.
• O tempo de troca é irrelevante no caso de produção de produto único.

A automação afeta as linhas de produção de forma diferente. Uma linha de produção devidamente utilizada é capaz de dobrar sua eficiência em um ano. No entanto, ela não melhora um processo de produção defeituoso para produzir peças defeituosas em uma taxa aumentada.

Os ganhos que aparecem de forma mais confiável

A análise de situações práticas registradas revela vários fatores que se repetem. A melhoria do OEE normalmente varia de 21% a mais de 30%, dependendo da situação inicial da planta. O aumento da produtividade do trabalho pode ser alcançado em uma faixa muito mais ampla (entre 41% e 50%) para plantas específicas. No que diz respeito às primeiras coortes do Lighthouse, o aumento médio da produtividade do trabalho aqui ultrapassou 100%. A mesma tendência se aplica à redução de custos. O custo de um produto diminuiu cerca de 30% no caso mais completo, enquanto em termos de despesas relacionadas à qualidade a redução é muito maior quando o produtor automatiza o processo de inspeção.

A lógica desses números é clara: a automação elimina a variabilidade. Robôs não ficam cansados após algumas horas de trabalho, não apertam parafusos de forma diferente na segunda-feira de manhã e não pulam testes devido a atrasos. Assim que o processo é automatizado, tudo que depende dele melhora instantaneamente. Se você quiser a divisão de quais benefícios aparecem em qual ordem, este resumo de benefícios da eficiência da automação industrial percorre-os do lado da planta.

De onde vêm os números

A maior autoridade no assunto é a Rede Global Lighthouse do Fórum Econômico Mundial. Foram reconhecidas 238 fábricas pela instituição como implementadoras bem-sucedidas da tecnologia Indústria 4.0. Esses locais têm o benefício de ter seus resultados auditados e verificados.

As estatísticas das fábricas antigas são impressionantes. As mudanças de produtividade na coorte original resultaram em um aumento de 100% na produção, aumento de 150% na produtividade e impulso de 80% na eficácia geral dos equipamentos (OEE). Os custos diminuíram cerca de 30%, enquanto o consumo de energia reduziu 60% e o tempo de ciclo foi encurtado em 90%. No entanto, os resultados da coorte são mais realistas. Por exemplo, um grupo de fábricas adicionado em setembro de 2025 conseguiu aumentos médios na produtividade do trabalho de 40%, redução de 48% no tempo de ciclo, 41% menos taxa de defeitos e 28% menos energia consumida.

Os retornos do investimento são superiores a duas ou três vezes durante três anos e alcançam quatro ou cinco vezes após cinco anos. Este é um bom resultado, mas deve-se ter em mente que o resultado não é instantâneo. As fábricas que têm sucesso não tratam o programa de automação como um investimento de capital, no entanto.

Como é a automação de classe mundial no chão de fábrica

Em teoria, eficiência é um conceito simples de discutir. No entanto, quando se trata da prática, é muito melhor analisar empresas que fornecem eficiência no seu melhor – as fábricas “lights-out”, onde não há necessidade de luz porque ninguém está trabalhando lá. Essas fábricas estão principalmente ligadas à fabricação de produtos eletrônicos e componentes devido ao fato de que os processos realizados lá possuem o nível de estabilidade necessário e alto volume de produção, permitindo que as empresas sejam comercialmente atraentes.

Os exemplos comumente citados são bem documentados, incluindo as fábricas escuras operando ao redor do mundo — desde a fábrica de robôs que constroem robôs da Fanuc no Japão até linhas eletrônicas totalmente automatizadas na China e Coreia. O núcleo que os liga é a disciplina, e não a tecnologia: produto e processamento padronizados, juntamente com um sistema de manutenção que garante que toda a linha opere quase sem ser notada pelos operadores.

Este ponto pode não ser compreendido em sua importância, pois uma linha lights-out não economiza custos pela ausência de pessoas, mas pela ausência total de variabilidade, e porque utiliza apenas engenheiros e não operadores em número muito limitado.

Eficiência na montagem de componentes elétricos e eletrônicos

Como nosso campo é a produção de disjuntores, consideraremos isso em detalhes e não apenas daremos um exemplo abstrato dessa área. A fabricação de disjuntores é um excelente exemplo, pois envolve montagem precisa, teste funcional e verificação obrigatória 100% — áreas onde o trabalho humano é lento, errático e não econômico.

Uma linha típica de produção automatizada de MCB ou MCCB inclui montagem manual ou semi-manual, teste e marcação dos produtos em cadeia. A eficiência é alcançada graças a três fatores principais: a velocidade de montagem não excede dois segundos para produzir um polo, calibração completa de cada peça em uma máquina em vez da atenção do operador, e a coleta automática dos dados de teste. Linhas desse tipo são as que construímos para os Começar com uma linha de produção automática projetos, e a mesma arquitetura se aplica à produção de MCCB, RCBO, disjuntor a ar e disjuntor a vácuo.

A questão mais ampla aqui é que, nesta indústria, os ganhos de eficiência tendem a vir menos da velocidade em geral e mais da eliminação de procedimentos de teste e calibração intensivos em mão de obra. Essas operações requerem pessoal qualificado, geram documentação e dão origem a conflitos se um produto falhar na inspeção antes de ser aceito pelo cliente.

O que a automação não resolve

Esta é a parte que a maioria dos conteúdos dos fornecedores não cobre, mas que decide se um projeto é lucrativo ou não:

• Instabilidade do processo. Se um processo manual leva a resultados que variam devido a desacordo sobre como ele deve ser feito, então automatizá-lo fixa essa solução errada. Você deve corrigir o processo primeiro e depois automatizá-lo.
• Baixo volume e alta variedade. A automação é eficiente apenas se o produto for bastante estável. Se você precisar mudar o produto toda semana, os custos de troca podem consumir todo o seu lucro.
• Dados imprecisos e manutenção insuficiente. Uma linha automatizada falha de maneira diferente de uma manual. Na ausência de monitoramento de condição e especialistas em solução de problemas, o tempo de inatividade aumentará.
• Investimento inicial e período de retorno. Uma linha totalmente automatizada implica um investimento enorme. O tempo de retorno geralmente é de três a cinco anos, e o primeiro dificilmente é lucrativo.
• A questão das habilidades. Não é que você precise de menos funcionários, mas de funcionários com habilidades diferentes.

Simplificando, a automação multiplica o seu processo. Se você tem um bom método bem documentado, ele pode fornecer bons resultados multiplicados pela automação. Se você não tem esse método, ela lhe dá algo. Mais sobre esse equilíbrio nesta análise de o que você pode realisticamente esperar ganhar com a automação.

Meça antes e depois, ou você não saberá

A etapa essencial para garantir o sucesso de um projeto de automação está em verificar seus dados previamente. Por pelo menos um trimestre completo, colete dados sobre OEE, rendimento na primeira passagem, percentual de sucata, produção por trabalhador, tempo para entregar o produto e energia consumida por unidade. Calcule esses parâmetros da mesma forma após a conclusão do projeto.

Definir o que cada um desses termos significa é mais importante do que você imagina. Se o OEE for calculado excluindo o tempo de inatividade planejado antes do projeto e incluindo-o depois, eles mostrarão uma falha significativa que na verdade não ocorreu. Anote as fórmulas, concorde com o departamento financeiro e não as altere.

É aqui que um MES entra — não como uma ferramenta para gerenciar o processo, mas como meio de coletar os números com total independência das pessoas e sem depender de folhas de ponto. Se o termo é novo para você, esta explicação de o que o MES faz na manufatura cobre onde ele se situa entre as máquinas e o sistema ERP, e por que essa camada é o que torna as medições confiáveis.

Perguntas frequentes

Quanto a automação industrial melhora a eficiência da fábrica?

O ponto de partida é um fator chave. Os números apresentados para diferentes plantas mostram que elas podem alcançar cerca de 21% a mais de melhoria nos índices de OEE e de 41% a mais na produtividade geral da força de trabalho, enquanto as plantas Lighthouse mostram muito mais progresso. As plantas que apresentam um ponto inicial baixo com um processo estável recebem o benefício mais significativo.

Qual métrica de eficiência deve ser melhorada primeiro?

Na maioria dos casos, o rendimento na primeira passagem não tem significado algum. Simplesmente multiplicar a produção pelo aumento da taxa de sucata é inútil, e as perdas de qualidade estão presentes no trabalho, materiais, energia e custo de garantia juntos. Após a estabilização do rendimento, as melhorias no OEE levam a um aumento real na produção.

A automação reduz o consumo de energia?

Geralmente, sim, embora por razões surpreendentes. A economia direta origina-se em servomotores e acionamentos, bem como na ausência de operação ociosa. As maiores economias indiretas resultam do menor número de peças descartadas – todas as peças descartadas consumiram toda a energia e insumos materiais. Segundo os relatórios das plantas Lighthouse, as economias de energia chegam a 20 a 60%.

Qual é o período de retorno de uma linha de produção automatizada?

A faixa tradicional está entre três e cinco anos, com um ROI de três anos em torno de 2-3 vezes, conforme declarado nos vários casos documentados pelo Lighthouse, enquanto o ROI de cinco anos é de 4-5 vezes. O ROI é mais curto quando a linha substitui mão de obra humana qualificada e de alto custo, como em aplicações de calibração e teste, enquanto levaria mais tempo quando o ambiente é de baixo fluxo e alta variedade.

Referências

1. Fórum Econômico Mundial — Rede Global Lighthouse e impacto da manufatura avançada
2. McKinsey & Company — Insights operacionais sobre produtividade na manufatura e o programa Lighthouse
3. ISA — Padrão de integração de sistemas de controle empresarial ISA-95
4. ISO — ISO 22400, Indicadores-chave de desempenho para gestão de operações de manufatura
5. Associação da Indústria de Plásticos — Referenciais de automação e eficiência para fabricação de componentes

Conclusão

Os processos fabris podem se tornar mais eficazes com a ajuda das tecnologias de automação industrial, mas elas atuam em uma lista restrita de parâmetros. Os processos que ajudam a melhorar incluem a confiabilidade da produção, a capacidade de um operador, a eficácia da produção juntamente com a quantidade de trabalho realizado e a quantidade de energia utilizada. A automação industrial não cria padrões de produção ineficaz e não resolve problemas específicos de produção de plantas com pequenas quantidades de produção. Os resultados foram alcançados devido ao fato de que as empresas conseguiram alcançar a estabilidade do processo antes de automatizar e medir o resultado.

Caso você trabalhe com produtos elétricos, incluindo disjuntores, sistemas de distribuição de energia, etc., podemos desenvolver linhas de produção que incluirão todo o equipamento necessário para montagem, produção e teste de disjuntores, incluindo MCB, MCCB e outros itens. Tudo o que você precisa é fornecer o tempo máximo de ciclo e a quantidade de produtos necessários. Então, equiparemos a linha de produção com a ajuda de cálculos reais em vez da abordagem de folheto.