Soluções de Automação de Manufatura

Após um fabricante tailandês de disjuntores residenciais receber um pedido de 2 milhões de unidades — o que representava um esforço de produção quase o dobro da sua produção anual normal — sua operação de montagem manual (utilizada nos últimos dez anos) tornou-se repentinamente limitante. A linha de montagem manual contava com doze operadores, cada um realizando uma tarefa repetitiva, e não conseguia atender ao aumento da demanda do novo pedido sem custos elevados com horas extras e os consequentes defeitos. A empresa adquiriu um sistema integrado de montagem. solução de automação de manufatura que incluía uma linha de montagem que alimentava automaticamente os componentes para criar o mecanismo do disjuntor montado, calibrava o mecanismo de disparo térmico, testava minuciosamente todos os disjuntores e marcava a laser cada unidade com a classificação aplicável. O resultado foi que a produção da empresa triplicou, enquanto o número de unidades defeituosas caiu 80%. Eles entregaram os produtos solicitados pelo cliente dentro do prazo e recuperaram totalmente o investimento em automação de manufatura em 14 meses. Isso é o que a automação, quando aplicada corretamente, faz: alinha a capacidade de produção com as exigências do mercado e o faz com um nível de consistência que não pode ser alcançado com métodos manuais.

O que é automação industrial?

Automação de manufatura A utilização de tecnologia (CLPs, robôs industriais, sistemas de esteiras transportadoras, visão computacional e softwares) em processos de produção com mínima intervenção humana é denominada automação. A automação pode ocorrer em diversas escalas, desde uma área de testes automatizada individual até uma instalação integrada orientada a dados, onde toda a linha de produção se comunica com um Sistema de Execução de Manufatura (MES) central. O objetivo da automação não é substituir os humanos, mas delegar tarefas repetitivas, precisas e perigosas às máquinas, liberando os humanos para monitorar, otimizar e manter o processo. Sociedade Internacional de Automação (ISA) A automação é definida como abrangendo tudo, desde o simples controle liga-desliga até a otimização avançada de processos, e seus padrões sustentam os sistemas de controle industrial que operam as fábricas modernas.

Tipos de soluções de automação e onde elas se encaixam

Nem todas as fábricas precisam do mesmo nível de automação de manufatura. A solução ideal depende do volume de produção, da variedade de produtos e das exigências específicas de qualidade e rastreabilidade do setor. A classificação clássica em quatro tipos oferece uma estrutura para a compreensão das opções.

Uma fábrica frequentemente combina essas três categorias de automação em aplicações reais. Por exemplo, uma empresa que produz disjuntores de caixa moldada utiliza automação fixa em sua estação de soldagem por contato de alto volume; automação programável para calibrar e testar diferentes classificações de amperagem; e manuseio robótico flexível para transferir peças entre células. Esses processos são conectados a um MES integrado, que armazena todos os resultados dos testes com um número de série correspondente.

Soluções de automação em diversos setores

As tecnologias básicas utilizadas para criar uma solução de automação de manufatura, como robótica, visão computacional, esteiras transportadoras e dados, são ferramentas adequadas para os diferentes itens produzidos e ambientes em que esses itens são produzidos.

Equipamentos Elétricos e Proteção de Circuitos

Disjuntores miniatura (MCBs), disjuntores de caixa moldada (MCCBs), contatores e dispositivos de corrente residual (DRs) têm algo em comum: todos precisam ser calibrados e testados individualmente de acordo com as normas internacionais de segurança. O processo de calibração manual é lento, depende da capacidade do operador e sofre desvios ao longo do tempo. Linhas automatizadas de calibração e teste, como as construídas e projetadas pela Benlong Automation, aplicam uma corrente de sobrecarga ou curto-circuito conhecida a cada disjuntor, medem o tempo de atuação do disjuntor, ajustam o mecanismo de calibração e aprovam ou reprovam o dispositivo sem que um operador precise tocar na peça. Essa abordagem garante que cada disjuntor que sai da fábrica esteja em conformidade com sua curva tempo/corrente publicada, o que não é viável financeiramente com um processo de calibração manual tradicional devido aos custos associados à produção em larga escala.

A Benlong possui uma gama de linhas de montagem e teste totalmente automatizadas para disjuntores miniatura (MCBs), disjuntores de caixa moldada (MCCBs) e contatores CA. Linha de montagem automática MCB Integra alimentação de peças, montagem, calibração, teste, marcação e triagem em um fluxo contínuo, entregando um disjuntor testado e certificado a cada poucos segundos. Para fabricantes de dispositivos de proteção contra surtos (DPS), um Linha de produção automática SPD Combina montagem, testes de alta tensão e rastreabilidade em uma única estação.

Automóveis e veículos elétricos

A indústria automotiva implementa a automação de diversas formas há muitos anos; essas aplicações utilizam robôs para executar tarefas complexas, como soldagem, pintura e montagem de carrocerias. Nos últimos anos, a transição para veículos elétricos criou novos desafios para as montadoras na implementação de mudanças em seus processos de produção. Alguns desses desafios incluem a montagem de módulos de bateria, o enrolamento de estatores em forma de grampo para motores elétricos e a fabricação de chicotes de cabos de alta tensão; cada processo exige medição precisa e rastreabilidade ao longo de toda a cadeia produtiva. A FANUC e a KUKA fabricam os robôs que servem de base para essas novas operações de automação automotiva.

Dispositivos médicos e produtos farmacêuticos

A fabricação de dispositivos médicos exige diversos componentes críticos, incluindo processos validados, compatibilidade com salas limpas e registros rastreáveis de todos os aspectos do processo de fabricação. Linhas de produção automatizadas para montagem de seringas, linhas de enchimento e crimpagem de inaladores e equipamentos de embalagem de kits de diagnóstico foram desenvolvidas para combinar operações mecânicas precisas com capacidade de inspeção visual completa, documentando com exatidão como cada parâmetro foi processado em cada etapa do histórico do paciente por meio de um número de série exclusivo. A automação se torna a prova de validação.

Processamento de Alimentos e Bebidas

Linhas automatizadas de enchimento, fechamento, rotulagem e paletização operam em alta velocidade com mínima intervenção humana, o que minimiza o risco de contaminação. Robôs e esteiras podem ser lavados, permitindo a limpeza CIP das linhas; sistemas de visão monitoram os níveis de enchimento, o posicionamento dos rótulos e a integridade da selagem em velocidades de produção.

O que a automação industrial proporciona: benefícios mensuráveis

Uma solução de automação no setor de manufatura pode ser justificada com base em resultados de análises. A análise de manufatura digital realizada pela McKinsey & Company demonstra que a automação e a integração geram um aumento na produtividade de 25 a 50%, uma redução de defeitos entre 50 e 80% e custos de manutenção mais baixos (20 a 40%). Esses números também são corroborados pela experiência de fabricantes em diversos setores.

• Produtividade consistente. As linhas automatizadas são projetadas para um tempo de ciclo e funcionam da mesma maneira, independentemente de serem 4 da manhã ou depois do almoço.
• Qualidade integrada. Todas as estações automatizadas funcionam como estações de inspeção. Quando uma medição de torque fica fora da faixa aceitável, a linha para; da mesma forma, se um componente estiver faltando, ele será rejeitado. Em resumo, a qualidade não é verificada na entrada; em vez disso, ela é incorporada ao processo.
• Rastreabilidade e dados. Cada operação realizada por um sistema automático gera um registro eletrônico. No setor de energia, isso inclui todas as curvas calibradas dos disjuntores, que podem ser recuperadas e utilizadas para solicitações de garantia.
• Estabilidade laboral. A automação permite que os fabricantes diminuam sua dependência de um grande número de trabalhadores de montagem qualificados em locais onde a mão de obra é cara ou escassa. Os operadores que permanecem na linha de produção são capacitados para monitorar e manter o sistema em funcionamento.
• Segurança. Os sistemas automatizados para o transporte de materiais incluem esteiras transportadoras, robôs móveis autônomos (AMRs) e paletizadores robóticos, que eliminam a necessidade de levantar e carregar repetidamente materiais, o que contribui para uma alta incidência de lesões musculoesqueléticas relacionadas ao trabalho (LER/DORT).

Tendências futuras que moldam a automação da manufatura

Diversos avanços tecnológicos começaram a afetar a forma como as soluções de automação industrial são criadas e facilitadas.

• Inteligência artificial e aprendizado de máquina. Algoritmos de manutenção preditiva que utilizam sensores de vibração e corrente do motor podem detectar uma falha no rolamento vários dias antes que ela afete a produção, analisando dados gerados pelo sistema de visão para identificar defeitos que são indetectáveis por algoritmos baseados em regras.
• Gêmeos digitais. Uma cópia digital da linha de produção permite ao fabricante testar novos produtos, criar o melhor layout possível e treinar operadores antes mesmo da montagem da primeira máquina física. A cópia digital também se conecta à linha física durante a produção normal, fornecendo um painel de controle em tempo real sobre o desempenho da produção.
• Robôs colaborativos (cobots). Os cobots podem operar ao lado de operadores e realizar tarefas que exigem a coleta e colocação repetitivas de itens. Os operadores de cobots executarão tarefas de montagem que exigem habilidades adicionais. Os cobots funcionam bem em células semiautomatizadas.
• Sustentabilidade e monitoramento de energia. As linhas automatizadas utilizam mais sensores para medir a energia consumida por unidade produzida, facilitando para ambas as empresas a redução de custos e a comunicação do seu desempenho em sustentabilidade aos acionistas.

Como escolher o parceiro de automação certo

Escolher um fornecedor de soluções de automação industrial pode ser uma decisão estratégica. Os seguintes fatores podem ajudar a diferenciar um parceiro adequado para o longo prazo de um fabricante de máquinas que apenas realiza trabalhos sob contrato:

• Experiência na área. Um integrador pode não ter projetado linhas de produção para o seu produto ou setor; se um integrador já tiver lidado com as dificuldades de calibrar uma unidade de disparo termomagnético ou soldar um contato de prata sem que você precisasse investir nisso, ele já estará em processo de aprendizado sobre o assunto.
• Capacidade de integração. Este parceiro consegue fornecer uma solução completa (MECÂNICA, ELÉTRICA, CONTROLES E SOFTWARE) ou terceiriza as principais disciplinas? Quando a equipe é interna e abrange todas as áreas da engenharia, o parceiro não busca culpados quando surgem problemas.
• Suporte pós-venda. Máquinas que operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, precisam de peças de reposição e assistência técnica em tempo hábil. Antes de fazer seu pedido, certifique-se de verificar a capacidade de reparo e fornecimento de peças de reposição do seu parceiro.
• Dados e prontidão para a Indústria 4.0. Uma linha automatizada deve ser capaz de se comunicar com o seu sistema MES através de protocolos padronizados e armazenar todos os seus dados de processo em um banco de dados. Ela também deve permitir diagnósticos remotos por meio de sua conexão com a internet ou intranet. Se o seu parceiro de integração não oferecer essas funcionalidades, você terá uma linha automatizada isolada entre os sistemas conectados e os sistemas legados/inferidos.

Perguntas frequentes

O que é automação industrial?

Automação na manufatura: "Automação" significa usar ferramentas tecnológicas em vez de humanos para executar um processo de produção. Exemplos de ferramentas usadas para automação incluem CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), robôs industriais, esteiras transportadoras, sistemas de visão e softwares, que são usados em conjunto para construir, testar, inspecionar e embalar produtos.

Quais são os 4 tipos de automação?

Existem quatro métodos comuns de automação: automação fixa (rígida), automação programável, automação flexível (suave) e automação integrada. A automação fixa (rígida) é destinada à produção em larga escala de um único produto. A automação programável é destinada à produção em lotes (ou seja, a produção de lotes ocorre somente quando os pedidos são recebidos), enquanto a automação flexível (suave) e a automação integrada dão suporte à produção de produtos mistos em toda a fábrica (ou seja, diversas instalações produzindo múltiplas linhas de produtos).

Quais são as 5 principais ferramentas de automação?

Controladores lógicos programáveis (CLPs), robôs industriais, sistemas de visão artificial, veículos guiados automaticamente (AGVs) e robôs móveis autônomos (AMRs), bem como sistemas de execução de manufatura (MES), que conectam todas essas peças com dados, são as ferramentas de automação mais comuns utilizadas na manufatura.

Qual é um exemplo de automação na indústria?

Um sistema totalmente automatizado é um exemplo: alimentação de componentes, montagem de disjuntores, calibração, teste de disparo térmico, teste de disparo magnético, impressão de etiquetas de classificação e triagem por "aprovado" ou "reprovado" do disjuntor são realizados sem intervenção do operador em nenhum ponto do processo. Isso garante a consistência entre os produtos fabricados nessa linha de montagem/teste, que todos os produtos tenham um histórico de fabricação documentado (rastreabilidade) e que todos os produtos fabricados estejam em conformidade com as Normas Internacionais de Segurança.

Referências

• Sociedade Internacional de Automação (ISA) — Normas, treinamento e recursos para sistemas de automação e controle industrial.
• McKinsey & Company — Manufatura Digital e Indústria 4.0 — Pesquisa sobre o impacto da automação na produtividade e na qualidade da manufatura.
• FANUC Corporation — Robôs Industriais e Automação de Fábrica — Fabricante líder mundial de robôs, sistemas CNC e soluções de automação.
• Robótica KUKA — Soluções de Manufatura Automatizada — Fabricante alemão de robôs industriais e células de produção automatizadas.
• Instituto de Manuseio de Materiais (MHI) — Relatório Anual da Indústria — Dados e tendências sobre a adoção da automação na movimentação de materiais e logística.

Soluções de automação de manufatura Não se trata de substituir pessoas por máquinas. Trata-se de atribuir às máquinas as tarefas que elas executam melhor — repetir, medir, registrar — para que as pessoas possam fazer o que fazem de melhor: resolver problemas, aprimorar processos e construir o próximo produto. Seja uma linha de calibração automatizada para disjuntores em miniatura, uma célula de soldagem robótica para carrocerias ou uma estação de seleção guiada por visão em uma sala limpa farmacêutica, o objetivo é o mesmo: qualidade consistente, produção previsível e os dados para comprová-la. A Benlong Automation cria soluções de automação integradas para o setor de fabricação elétrica, porque um dispositivo de proteção que nunca pode falhar deve ser construído com a precisão que somente um processo automatizado e verificado pode oferecer.