Integração de Robôs para Automação de Disjuntores | Benlong

A mudança global em direção à fabricação automatizada transformou integração de sistemas robóticos em uma das capacidades mais procuradas entre proprietários de fábricas e gerentes de compras na indústria de produtos elétricos de baixa tensão. O que os fabricantes de disjuntores diferenciais residuais, dispositivos diferenciais residuais, circuitos de ar condicionado, MCBs, bem como robótica industrial, devem enfrentar para a automação de suas operações? Eles foram além da questão de automatizar para compreender como criar um processo integrado que emprega robôs industriais, alimentadores de peças, sensores e controladores em uma linha automatizada.

Neste artigo, temos uma descrição detalhada da integração de sistemas robóticos, as razões pelas quais Índia, Turquia e Brasil prestam atenção a essa tecnologia, e as empresas que produzem as tecnologias de robótica industrial que a Benlong Automation utiliza em seus processos. Também descrevemos a aplicação dessa tecnologia na montagem de alças de MCB, que é um exemplo ilustrativo das práticas atuais na indústria.

Definindo o Conceito de Integração de Sistemas Robóticos

Em palavras simples, integração de sistemas robóticos refere-se ao processo técnico de conectar robôs industriais a outros componentes do processo de produção de forma que funcione como uma unidade. Frequentemente, um braço robótico por si só é quase inútil. Seu verdadeiro valor só aparece quando é colocado no lugar certo, programado para uma função específica, equipado com dispositivos adequados para manuseio de componentes, dirigido por sensores ou câmeras, e gerenciado por um controlador central que informa a cada elo da cadeia de produção quando começar a trabalhar. A empresa que projeta essa coordenação, escreve a lógica de controle, constrói a estrutura mecânica e comissiona a linha final na fábrica do cliente está atuando como um integrador de sistemas robóticos.

Para um fabricante de produtos elétricos de baixa tensão, combinar braços robóticos de pick-and-place ou manuseio de materiais com componentes como alimentadores vibratórios, máquinas precisas, estações de rebites ou soldagem, bancadas de teste ou máquinas de marcação é geralmente o caso. O robô não trabalha isoladamente, mas em conjunto com outros dispositivos — o que faz a diferença é como estes últimos são integrados. É por isso que os compradores devem pensar menos na marca de um único robô e mais na qualidade da integração do sistema robótico por trás dele.

Pode ser útil pensar na linha integrada como composta por dois níveis. O nível de hardware é composto por equipamentos que podem ser vistos – robôs, alimentadores, dispositivos de fixação, transportadores, estações de teste e proteções de segurança. A camada de software é composta pelos elementos que não podem ser vistos e que consistem na lógica PLC, gerenciamento de receitas e trocas, dados de sensores e visão, e a interface que permite ao operador controlar o sistema a partir de uma única tela. Um nível de hardware fraco é fonte de uma máquina pouco confiável, enquanto uma camada de software fraca gera uma máquina que não pode ser usada de forma alguma. Uma integração forte significa fazer ambas as coisas corretamente, mas isso é muito mais complicado do que simplesmente fixar um robô a uma mesa.

Por que Fábricas Elétricas Estão Investindo em Integração Robótica

O aumento dos custos trabalhistas e o declínio da força de trabalho qualificada para montagem são os dois principais gatilhos. Uma célula manual de manuseio ou rebitagem por contato pode exigir de cinco a dez trabalhadores em cada turno, enquanto uma boa célula robótica pode alcançar resultados semelhantes com um ou dois operadores gerenciando o processo. A economia de mão de obra por si só ajudará a recuperar os investimentos para operações de dois ou três turnos em menos de um ano, o que explica por que muitas fábricas de disjuntores começam a migrar para a automação com esse tipo de equipamento.

Qualidade e rastreabilidade são outro fator importante. Os mercados de exportação são implacáveis: muitos disjuntores que falham em uma auditoria na Europa ou em uma verificação de certificação no Golfo podem significar a perda de todo o contrato para o fabricante. Linhas automatizadas registram todos os ciclos, rejeitam montagens defeituosas e fornecem um histórico rastreável do fornecimento de dados que não pode ser alcançado em linhas manuais. Para fábricas que enviam para Índia, Turquia, Brasil e Oriente Médio, isso é uma necessidade e não um luxo.

O terceiro fator é a produtividade. Quando os volumes de pedidos crescem mais rápido do que uma fábrica pode contratar e treinar pessoas, a integração do sistema de automação é frequentemente a única maneira de escalar sem um aumento proporcional no número de funcionários e na taxa de erros. Uma linha robótica devidamente integrada oferece tempos de ciclo previsíveis, qualidade uniforme e a capacidade de aumentar a capacidade replicando células comprovadas em vez de reinventar o processo cada vez que um novo pedido chega.

As Marcas de Robôs que a Benlong Automation Integra

A escolha do design do robô na linha da Benlong Automation para um grande cliente depende da aplicação do robô, carga, velocidade de operação e, com frequência, dos requisitos do cliente. Muitas empresas multinacionais já preferem usar certas marcas de robôs em suas unidades de produção ao redor do mundo e exigem que a Benlong selecione um robô que corresponda à sua escolha do ponto de vista da disponibilidade de peças de reposição e do aprimoramento do treinamento do pessoal. Essa é a razão pela qual a Benlong trabalha com todas as plataformas populares de robôs, em vez de depender de um fornecedor específico. As marcas mais frequentemente usadas pela empresa são FANUC, KUKA, KAWASAKI, EPSON e ABB.

FANUC

FANUC, o fabricante japonês conhecido pelos seus robôs amarelos brilhantes, possui uma das maiores bases instaladas globalmente e é celebrado pela sua confiabilidade, longevidade e vários modelos capazes de servir a diferentes propósitos, desde braços robóticos compactos de mesa até modelos potentes e robustos. Os modelos FANUC são confiáveis para usos como a separação em alta velocidade, razão pela qual a empresa é popular entre os clientes que procuram um robô capaz de operar continuamente com tempo mínimo de inatividade.

KUKA

KUKA, a empresa alemã famosa pelos seus robôs laranja, estabeleceu sua reputação na fabricação de automóveis, trazendo assim sua experiência na fabricação de robôs articulados flexíveis e pesados para a indústria de manufatura. Os robôs KUKA são amplamente usados em tarefas que envolvem longas distâncias para alcançar, grandes áreas de trabalho ou a necessidade de coordenar os movimentos de vários braços robóticos. A KUKA também possui uma plataforma flexível de programação e controle que é muito popular entre os clientes.

KAWASAKI

Kawasaki Robotics é um dos pioneiros da indústria robótica. Seus robôs são conhecidos pela construção robusta e versatilidade, pois são capazes de realizar várias tarefas, como distribuição de itens, montagem, etc. Fabricantes que buscam um robô confiável, apoiado por uma rede global de serviços, escolherão a Kawasaki Robotics.

EPSON

A Epson está associada a robôs SCARA e de seis eixos, que funcionam particularmente bem na montagem de componentes elétricos. Componentes como os interruptores são pequenos e precisam ser colocados com precisão e rapidez, que é exatamente a força dos robôs Epson.

ABB

ABB é um grupo de engenharia com sede na Suécia. Os robôs ABB IRB estão disponíveis para quase todas as indústrias de manufatura, e sua programação é facilitada por um excelente software de simulação de programação ABB.

A essência da questão não é que uma tecnologia seja melhor que as outras. Na verdade, a ideia da integração de sistemas é escolher um robô para cada aplicação e garantir que todo o processo de montagem funcione sem problemas.

Tarefas Robóticas Comuns em uma Linha de Montagem de Disjuntores

Novos compradores de automação geralmente pensam em um autômato realizando toda a operação. Na verdade, os robôs executam apenas algumas funções especializadas enquanto estações especializadas realizam as tarefas detalhadas. O conhecimento dessa separação é essencial para que os departamentos de compras definam o projeto corretamente.

As funções mais frequentemente realizadas por robôs em linhas de montagem elétrica são alimentação e carregamento de materiais, nas quais o braço do robô é responsável por alimentar dispositivos e preencher os carregadores para garantir que a linha esteja sempre abastecida com materiais; atendimento à máquina significa carregar ou descarregar peças da estação de montagem ou moldagem; transferência significa que o dispositivo robótico moverá os itens fabricados de um processo para o próximo em vez de uma correia transportadora ou operador; entrega para teste envolve entregar produtos acabados a um dispositivo que realiza testes e certificações; e paletização e embalagem no final da linha, que se referem às operações de empilhamento, embalagem e rotulagem de disjuntores aprovados. Considerando que bons integradores atribuem todos esses papéis à solução mais barata e confiável, essas tendências frequentemente envolvem o uso de um robô quando um carregador simples ou correia transportadora seria suficiente.

O Valor Oculto: Dados, Software e Visão de Máquina

O benefício mais ignorado da incorporação de robôs são os próprios dados. Cada ação do robô, leitura de sensor ou rejeição realizada é capturada e registrada com um carimbo de data/hora, e rastreada até um dispositivo específico. Isso transforma essencialmente a linha de produção em uma mina de ouro de registros para um fabricante de disjuntores, pois agora pode fornecer informações sobre rendimentos por turno, defeitos por estação e registros detalhados do histórico de produção de cada disjuntor produzido e enviado. Assim, quando um cliente estrangeiro solicita informações, completas com documentação da operação de exportação, elas estão disponíveis ao toque de um botão.

A visão de máquina já se juntou à tendência. Uma câmera operada por um robô pode verificar se a alça está posicionada corretamente, se uma mola na montagem está no lugar correto ou se a marcação no bloco é facilmente visível. A necessidade de inspeção manual desaparece graças à célula de trabalho guiada por fotos.

Integração Robótica na Montagem do Link da Alça do MCB

Para ver como esses princípios funcionam na prática, considere uma das estações comprovadas da Benlong: Máquina automática de montagem do link da alça do MCB. Esta máquina monta a alça operacional e o link metálico de um disjuntor miniatura usando uma mesa rotativa de indexação de precisão, alimentadores vibratórios duplos, sensores integrados e um mecanismo automático de rejeição. Opera a 30 a 50 montagens por minuto, substitui três a cinco operadores manuais e rejeita unidades defeituosas antes que elas avancem na linha — entregando o tipo de produção consistente que a montagem manual não pode alcançar.

Por si só, esta já é uma célula altamente automatizada. Dentro de um projeto de integração maior, um robô pode ser adicionado para carregar alças e links nos alimentadores, transferir montagens concluídas para a próxima estação ou paletizar disjuntores finalizados — tudo coordenado pelo mesmo PLC. Essa é a essência da integração robótica: transformar uma máquina autônoma capaz em um fluxo contínuo assistido por robôs que quase não necessita de manuseio manual entre as estações.

De uma Célula Única para uma Linha Totalmente Integrada

Uma estação de manípulo-link raramente funciona isoladamente. Em uma planta completa de disjuntores, ela fica ao lado de operações como rebitagem de contatos, montagem de arco-extintor, calibração, testes magnéticos e térmicos de disparo, marcação a laser e separação e embalagem. A Benlong Linha de montagem automática MCB integra essas operações em um único fluxo contínuo, com robôs e transportadores movendo peças entre as estações sob controle centralizado.

Decidir quanto dessa linha automatizar é uma questão genuína de negócios, não uma conclusão prévia. Alguns fabricantes se beneficiam de uma linha totalmente automatizada com dois operadores por turno; outros são melhor atendidos por uma configuração semi-automatizada que mantém certas etapas manuais para reduzir o custo de capital. A comparação da Benlong entre montagem totalmente automatizada versus semi-automatizada analisa as compensações, para que os compradores possam ajustar seu nível de automação ao seu volume, orçamento e mix de produtos antes de se comprometerem com um projeto.

Como Escolher um Integrador de Sistemas Robóticos

O robô é uma commodity; a integração não é. Dois integradores podem usar o mesmo braço FANUC ou ABB e entregar resultados muito diferentes, porque o valor real está no conhecimento do processo, design de ferramentas e engenharia de controle. Ao avaliar um parceiro, os compradores do setor elétrico devem considerar cuidadosamente alguns fatores.

A expertise no domínio é mais importante do que o tamanho puro. Um integrador generalista que constrói principalmente linhas automotivas pode não entender as particularidades dos componentes de disjuntores, enquanto um especialista que já construiu centenas de linhas de MCB e MCCB antecipará problemas antes que eles apareçam. O foco da Benlong na fabricação elétrica de baixa tensão desde 2008 é o tipo de profundidade de domínio que encurta projetos e reduz riscos — um ponto explorado mais detalhadamente em seu guia para escolher um fabricante personalizado de máquinas de montagem automatizadas.

• Flexibilidade de marca – disposição para considerar FANUC, KUKA, Kawasaki, Epson, ABB ou o padrão comum do cliente, em vez de insistir em apenas uma marca.
  Escopo completo – qualquer engenharia, ferramentas, software, testes e integração implementados por uma única empresa.
  Produção e eficiência comprovadas em produtos similares confirmadas com testes de aceitação.
  Programa global de serviço – fornecimento de peças sobressalentes, diagnóstico e serviço para clientes que não podem arcar com longos períodos de inatividade.

  Para ser um parceiro qualificado, deve-se mostrar máquinas em funcionamento, fornecer tempos de ciclo realistas e realizar uma análise comparativa de ROI para produção manual e automatizada no produto do cliente.

Por Que Compradores Estrangeiros Estão Impulsionando a Demanda

A maior parte da demanda atualmente vem de fabricantes que exportam mercadorias. Na Índia, um número crescente de fabricantes de MCB e RCCB está em urgente necessidade de aumentar simultaneamente a produção e a qualidade para realizar projetos de infraestrutura nacional e pedidos do exterior.

Na Turquia e no Brasil, fabricantes com longa história estão modernizando linhas manuais antigas para permanecer competitivos no mercado de importações de baixo custo e atender aos padrões crescentes de qualidade dos produtos.

Para todas essas empresas, a automação robótica integrada oferece os mesmos benefícios: aumento da produtividade, menor número de defeitos, menor custo de mão de obra e nível necessário de rastreabilidade para satisfazer as exigências dos compradores internacionais.

Trabalhar com um integrador estrangeiro levanta muitas questões práticas, e os clientes têm razão em considerá-las antecipadamente. Comissionamento remoto, procedimentos claros de aceitação, documentação em inglês, treinamento de operadores por vídeo e prazos garantidos para fornecimento de peças sobressalentes tornam-se questões importantes quando se trabalha com uma empresa localizada a milhares de quilômetros de distância.

É nesse momento que a experiência da empresa especializada em manufatura se torna útil.

Huang Xiaolei | Benlong Automação