Soluções de montagem semiautomatizadas

Quando um fabricante de módulos de controle eletrônico precisou aumentar a produção de 5.000 unidades por mês para 20.000 unidades por mês, sua equipe de engenharia se deparou com um dilema. Uma linha de montagem totalmente automatizada seria muito cara e inflexível, devido às mudanças de produto a cada seis meses. Por outro lado, uma linha de montagem completamente manual não proporcionaria a qualidade de solda repetível necessária nem atenderia à exigência do cliente de testes funcionais 100%. A empresa optou por uma terceira alternativa: uma linha de montagem automatizada. montagem semiautomática célula. Nesta célula, os operadores carregam as placas de circuito impresso (PCBs) em um dispositivo de montagem, que é então utilizado por uma máquina para realizar soldagem de precisão. Após a soldagem, é realizada uma inspeção óptica automática das juntas soldadas. O operador então remove a placa do dispositivo de montagem e a coloca em um rack. Esta célula de montagem semiautomatizada tem um custo muito menor do que uma linha totalmente automatizada, atende à produtividade necessária e pode ser reprogramada para produzir o próximo produto em até uma hora. Esta solução pragmática, que não é totalmente manual nem totalmente automatizada, é a resposta ideal para milhares de fabricantes. Ela automatiza as etapas de fabricação que exigem precisão e repetibilidade, ao mesmo tempo que permite o manuseio manual flexível e econômico para as etapas que são muito variáveis para serem automatizadas.

O que é um processo de montagem semiautomatizado?

Neste sistema de produção, alguns equipamentos realizam a maior parte do trabalho e são operados por pessoas que carregam e descarregam máquinas ou movem componentes de um processo para outro. Uma máquina executa uma operação (por exemplo, solda) e, ao final de um ciclo, registra o resultado. O operador carrega uma peça na máquina e inicia o ciclo utilizando um controle anti-travamento bimanual ou um pedal. Diferentemente de uma linha totalmente automatizada, as peças são transferidas entre os processos utilizando-se, além da máquina, a intervenção humana. Ao contrário de um processo manual, os ciclos da máquina são repetidos sem assistência humana; portanto, todas as variações são eliminadas da execução das operações e a precisão do processo é garantida onde a repetibilidade é importante.

Para uma compreensão mais aprofundada de todo o espectro da automação industrial, consulte nossa visão geral de O que é automação? Fornece o contexto mais amplo no qual os sistemas semiautomatizados se encaixam.

Como as soluções semiautomatizadas melhoram o desempenho da manufatura

Existem muitos benefícios mensuráveis que justificam o investimento em uma fábrica semiautomatizada. Muitos dos benefícios obtidos por uma fábrica semiautomatizada podem gerar retorno suficiente sobre o investimento nos primeiros 12 a 24 meses. Um estudo recente da McKinsey & Company demonstrou que investir em 20% das etapas que representam 80% da variação de qualidade resulta na maioria dos benefícios derivados de fábricas totalmente automatizadas, e normalmente requer apenas uma fração (ou seja, menos de 1/10) do custo associado a essas instalações.

• Repetibilidade do processo. Uma parafusadeira semiautomática pode apertar cada parafuso com o torque desejado, além de registrar a quantidade correta de torque. Um operador manual usa sua memória muscular (a "sensibilidade" para apertar) para apertar, portanto, nunca haverá um registro dessa operação. Em uma montagem relacionada à segurança (um disjuntor ou um conector de airbag automotivo), a presença ou ausência de registro significa que há uma diferença significativa entre poder enviar o produto e não poder certificá-lo.
• Qualidade consistente. A cabeça de soldagem por resistência semiautomática aplica um perfil de solda consistente em todos os contatos. A bancada de testes semiautomática executa uma sequência consistente de testes elétricos em todas as unidades testadas. A máquina continua executando a mesma função indefinidamente, sem necessidade de pausas, sem estar sujeita a distrações externas e sem exigir que o operador passe por treinamento adicional imediatamente após a troca de turno.
• Produtividade com custo de mão de obra controlado. Como o tempo de ciclo de uma célula semiautomatizada é controlado pela máquina em vez do operador, ela produzirá um número maior de produtos por hora do que uma célula manual. Um operador pode atender a uma segunda célula enquanto a primeira está em execução, aumentando assim a produtividade.
• Flexibilidade para variantes de produto. Devido à rapidez com que os equipamentos podem ser trocados, as células semiautomatizadas são vantajosas tanto para fabricantes terceirizados quanto para empresas que produzem diversas linhas de produtos. A flexibilidade de uma célula semiautomatizada permite alterações no fluxo de trabalho por meio da seleção de receitas e da troca de dispositivos, geralmente em poucos minutos. No geral, isso proporciona uma solução econômica para empresas que necessitam de um método eficiente para a fabricação de múltiplos tipos de produtos.

Onde a montagem semiautomatizada gera o maior impacto

Uma abordagem de montagem semiautomatizada pode ser benéfica independentemente da organização que a utiliza, pois elas têm diferentes requisitos de qualidade e produtividade em diversos setores.

Dispositivos de proteção elétrica (MCBs, MCCBs, contatores)

Na fabricação de disjuntores em miniatura e disjuntores de caixa moldada, as etapas de calibração e teste são as mais críticas, tanto legal quanto funcionalmente. Um disjuntor que não desarma dentro da sua curva tempo-corrente especificada representa um risco à segurança. Bancadas de calibração e teste semiautomáticas — como as fabricadas pela Benlong Automation — permitem que um operador carregue um disjuntor, após o que a máquina aplica a corrente de sobrecarga ou curto-circuito, mede o tempo de desarme, ajusta o parafuso de calibração e aprova ou rejeita a unidade. O operador manuseia a peça; a máquina realiza a medição. Isso garante que cada disjuntor atenda ao padrão de certificação sem a necessidade de uma linha de produção totalmente automatizada. bancada de calibração térmica semiautomática e bancada de teste de disparo magnético são exemplos dessa abordagem. Para a montagem do próprio mecanismo do disjuntor, um máquina de montagem semiautomática Pode automatizar a junção, rebitagem ou aparafusamento de componentes internos, com o operador carregando carcaças, contatos e bobinas em dispositivos de fixação e a máquina realizando o trabalho mecânico preciso.

Componentes automotivos e para veículos elétricos

As células semiautomatizadas são normalmente utilizadas na fabricação de subconjuntos, como clipes de chicotes elétricos, carcaças de sensores e conjuntos de conectores. Uma soldadora ultrassônica semiautomatizada ou uma célula de dispensação guiada por visão oferece o tipo de controle de processo necessário para atender aos requisitos do PPAP (Processo de Aprovação de Peças de Produção) automotivo, mantendo custos de mão de obra suficientemente baixos em comparação com o carregamento manual, permitindo a implementação em diversas linhas de produção. A FANUC fabrica os robôs e cobots que frequentemente constituem o componente automatizado dessas células e realizam o manuseio das ferramentas enquanto o operador segura a peça.

Dispositivos médicos e diagnósticos

Na montagem de dispositivos médicos, é geralmente necessário validar o processo e criar registros para cada dispositivo produzido. Uma estação de ligação de seringas semiautomática (ou um processo de dispensação de reagentes) pode registrar todos os detalhes de cada parâmetro do processo executado durante o carregamento/descarregamento de componentes, associando-os ao número de série do dispositivo. Isso atenderá aos requisitos de validação exigidos pelos órgãos reguladores, sem o investimento de capital necessário para uma linha asséptica totalmente automatizada.

Eletrônicos de consumo

Devido aos ciclos de vida curtos e à grande variedade de produtos na indústria eletrônica de consumo, a automação completa da montagem é um desafio. Na fabricação terceirizada de eletrônicos, existem muitos processos semiautomatizados, como a fixação com parafusos, a aplicação de adesivo e os testes funcionais. O operador insere a placa de circuito impresso (PCI) no dispositivo de fixação, a máquina automaticamente aplica, fixa e/ou testa a PCI, e o operador, em seguida, retira a PCI finalizada do dispositivo. Quando um produto existente sofre alterações, o equipamento de produção desse produto geralmente pode ser adaptado para produzir o novo produto em poucas semanas.

Qual o custo de uma solução de montagem semiautomatizada?

O investimento para um montagem semiautomática A estação depende do processo, da precisão exigida e do grau de testes integrados. A tabela abaixo fornece faixas indicativas para células prontas para uso, incluindo a máquina, as ferramentas, os controles e a programação.

Esses valores abrangem a máquina pronta para uso; ferramentas para variantes específicas do produto, treinamento de operadores e frete são adicionais. O retorno do investimento geralmente é alcançado por meio de uma combinação de redução de mão de obra, redução de desperdício e aumento da produtividade. Uma célula que substitui dois operadores por turno em dois turnos, ou que elimina um padrão dispendioso de devoluções em garantia, pode recuperar seu investimento em menos de dezoito meses.

Como escolher o integrador certo para uma solução semiautomatizada

Ao escolher um parceiro para projetar/construir uma célula de montagem semiautomatizada, é importante avaliar outros aspectos além do custo. Um integrador precisa estar familiarizado com o processo de fabricação empregado, as tolerâncias exigidas e o tipo de dados que precisam ser coletados.

• Experiência na área é importante. Empresas que fabricam sistemas de automação de uso geral provavelmente enfrentarão dificuldades com a calibração de uma unidade de disparo térmico ou com a soldagem de um contato de prata. Em contrapartida, ao projetar centenas de estações para o setor elétrico de baixa tensão, a Benlong Automation já se deparou com esses tipos específicos de problemas e os solucionou.
• Arquitetura de controle e dados. O dispositivo será projetado utilizando um controlador lógico programável (CLP) industrial, por exemplo, dos tipos Rockwell Automation ou Siemens, que se comunicará com o Sistema de Execução de Manufatura (MES) da fábrica. Os dados de cada ciclo serão armazenados em um banco de dados e mantidos independentemente do estado da máquina (desligada ou não).
• Suporte e peças de reposição. Uma célula semiautomatizada é considerada um investimento de capital com uma vida útil de 10 anos ou mais. Peças sobressalentes críticas devem ser mantidas em estoque pelo integrador e suporte remoto/no local adequado deve ser fornecido dentro de um tempo de resposta definido.

Perguntas frequentes

O que é um processo semiautomatizado?

A semiautomação é um estilo de produção em que todas as principais operações – como soldagem, dosagem, inspeção e fixação – podem ser realizadas automaticamente por uma máquina industrial, com exceção do carregamento da peça, início do processo e descarregamento do item acabado. Os processos principais são, portanto, automatizados, mas o carregamento/descarregamento das peças permanece como uma tarefa manual, o que proporciona maior flexibilidade no manuseio das peças.

O que é um sistema semiautomatizado?

Um sistema semiautomatizado é uma operação de fabricação automatizada (via CLP, sensores etc.) que envolve o uso de um operador para carregar/descarregar peças em cada ciclo de fabricação. A máquina/célula será composta por outros componentes e ferramentas de automação que são especificamente adaptados ao componente acabado produzido na máquina/célula.

Qual a diferença entre automatizado e semiautomatizado?

Um sistema totalmente automatizado opera toda a movimentação e processamento de materiais sem qualquer intervenção manual, enquanto um sistema parcialmente automatizado automatiza apenas o processo, mas requer um operador para preparar e manusear a peça antes e depois de cada ciclo. A diferença entre os dois tipos de sistemas reside nos métodos de manuseio de materiais e não na qualidade do processo.

Quais são os diferentes tipos de sistemas de montagem automatizados?

Existem diversos tipos de sistemas de montagem automatizados, desde linhas de produção totalmente integradas e sem intervenção humana até células semiautomatizadas que podem ser operadas por um operador, além de outras áreas ou processos onde as peças devem ser montadas de forma ordenada. Esses sistemas também podem ser classificados em quatro categorias principais: automação fixa (rígida) para produzir um único tipo de produto em alto volume; automação programável para múltiplos lotes de produtos; automação flexível para fabricar múltiplos tipos de produtos; e células semiautomatizadas que automatizam a etapa de montagem, mas mantêm o manuseio manual das peças.

Referências

• McKinsey & Company — Manufatura Digital e Indústria 4.0 — Pesquisa sobre o impacto da automação direcionada na produtividade e na qualidade.
• Rockwell Automation — Soluções de Controle e Automação Industrial — Plataformas PLC, HMI e MES para manufatura semiautomatizada e automatizada.
• Corporação FANUC — Robôs colaborativos e robôs industriais — Soluções robóticas que são frequentemente integradas em células de montagem semiautomatizadas.
• Mundo da Automação — Estudos de Caso de Montagem Semi-Automatizada — Publicação especializada que aborda implementações bem-sucedidas de semiautomação em diversos setores.

A solução de montagem semiautomatizada Não se trata de um compromisso entre o manual e o automático; é uma estratégia deliberada que coloca a precisão e o registro de dados da automação onde mais importam — nas etapas do processo que determinam a qualidade — mantendo o elemento de manuseio mais adaptável e econômico: um operador treinado. Para fabricantes de disjuntores, contatores, componentes automotivos, dispositivos médicos e uma centena de outros produtos, uma célula semiautomatizada oferece a produção certificada e repetível que as cadeias de suprimentos modernas exigem, a um custo e flexibilidade que uma linha totalmente automatizada não consegue igualar. A Benlong Automation constrói essas células para a indústria elétrica, transformando a calibração, os testes e a montagem de dispositivos de proteção, de uma operação manual variável, em um processo semiautomatizado controlado, documentado e repetível.