Você tem algum robô?
Quando fizemos essa pergunta um tanto ingênua ao CEO de uma oficina mecânica de extrema precisão em 2014, recebemos a resposta que merecíamos.
“Olhe para cima no patamar.”
Lá, vimos um enorme robô industrial que nosso cliente havia adquirido anos antes para satisfazer seu cliente da indústria automobilística que tinha uma fábrica cheia desses gigantes. A pesada e difícil de programar criatura não tinha papel na loja de alto volume e baixo volume e há muito foi destinada a servir como museu de robôs da empresa.
Rapidamente percebemos que uma loja de alta precisão como a de nosso cliente estava realmente cheia de robôs, eles simplesmente não se pareciam com os braços robóticos industriais que esperávamos ver.
Uma fábrica de cinco eixos com trocadores de ferramentas automatizados e sistemas de paletes é um robô cada vez mais sofisticado, mas não pode fazer tudo. As peças ainda devem ser carregadas, as máquinas programadas e ajustadas e os materiais e peças movidos pelo chão de fábrica.
Em 2014, essas tarefas poderiam ser realizadas por funcionários de chão de fábrica facilmente contratáveis. Aqueles dias tranquilos já se foram. Hoje, todo proprietário é desafiado diariamente com a tarefa cada vez mais frustrante de recrutar membros qualificados da equipe para o piso.
Felizmente, o mundo da robótica fez grandes progressos, particularmente com o advento de cobots acessíveis que podem apoiar realisticamente seus maquinistas, assumindo os trabalhos maçantes, perigosos e sujos que antes eram domínio de funcionários iniciantes.
Como observamos anteriormente, na IMTS 2022, a automação não era mais uma reflexão tardia empurrada para a parte de trás do prédio, era a frente e o centro e onipresente.
A automação robótica não é mais domínio exclusivo de fabricantes gigantes que fabricam milhares de peças idênticas – exigindo integração “pesada” para instalar e configurar novos equipamentos.
Agora, com a integração “leve” de cobots – abreviação de robôs colaborativos – até mesmo pequenas oficinas metalúrgicas podem (e devem cada vez mais se quiserem sobreviver) automatizar pelo menos parte da produção de pedidos de baixo volume e alto mix.
Com um custo de capital relativamente pequeno e um tempo de produção mais rápido – talvez US$ 100.000 e muitas vezes produzindo dentro de dias ou semanas após o recebimento – a automação robótica cria enormes dividendos e um rápido retorno sobre o investimento.
Com a escassez de mão de obra qualificada não dando sinais de diminuir, a automação pode liberar os maquinistas para trabalhos mais desafiadores e lucrativos – o tipo de trabalho que desejam fazer – enquanto os robôs carregam as peças silenciosamente.
Para o crescente número de adquirentes de private equity focados na consolidação da indústria de usinagem e metalurgia, as oficinas que demonstram o uso inteligente da automação atraem mais atenção e avaliações mais altas.
Uma loja fortemente automatizada e altamente eficiente não só tem mais probabilidade de ser mais lucrativa, mas também capaz de assumir mais novos negócios, agregando ainda mais valor à empresa. Sem falar no aumento da qualidade, que também aumenta as margens.
Para entender melhor os benefícios da automação cobot e como ela funciona no chão de fábrica, conversamos com dois fornecedores líderes de ferramentas automatizadas para pequenas oficinas visando dois dos processos mais demorados e difíceis de contratar, controle de qualidade e soldagem.
Josh Pawley é sócio fundador e vice-presidente de desenvolvimento de negócios da Vectis Automation, uma empresa com sede em Loveland, Colorado, que fornece cobots que automatizam os aspectos “enfadonhos, sujos e perigosos” da oficina de soldagem.
Dave Henderson é CEO da New Scale Robotics em Victor, Nova York. Suas estações de trabalho Q-Span automatizam a classificação e medição de peças fabricadas em pequenos lotes e de alto mix, ajudando a eliminar gargalos de CQ e melhorando as taxas de utilização.
Ambas as empresas usam robôs da Universal Robots, o fabricante número um de cobots do mundo. Fundada em 2005, a empresa dinamarquesa foi pioneira em uma revolução de automação que tornou a tecnologia robótica acessível a pequenas e médias empresas.
Controle de qualidade automatizado
A New Scale Robotics foi pioneira em uma classe de garras micro robóticas de altíssima precisão para automatizar um dos aspectos mais trabalhosos da usinagem.
“Muitas oficinas não conseguem retirar as peças porque seu controle de qualidade passou de quatro dias para seis semanas. Eles simplesmente não têm pessoal e isso se torna um grande gargalo na empresa”, explica Dave Henderson.
“Quando isso acontece, a necessidade de automatizar o CQ realmente se torna central. E para uma indústria como dispositivos médicos ou componentes aeroespaciais, o controle de qualidade é absolutamente crítico.”
A estação de trabalho Q-Span da New Scale é um braço robótico que possui garras na extremidade que podem pegar peças e depois medi-las usando um sistema automatizado de medição dimensional.
“A medição é nosso principal diferencial”, diz Henderson. “Somos duas vezes mais precisos que um paquímetro digital sem a variação humana. Esse é o nosso ponto de partida. Também fazemos medidores de queda, medidores de diâmetro, medidores de rosca e outros tipos de medições. Podemos fazer outras ferramentas configuráveis com o Q-Span.”
Por exemplo, um dos clientes da New Scale fabrica brocas para procedimentos ortopédicos, como a instalação de articulações artificiais. Cada um tem diâmetros muito específicos. O cliente queria um sistema que pudesse medir 30 peças diferentes, semelhantes, mas com diferenças únicas.
“Desenvolvemos um sistema que imita o que seus operadores humanos estão fazendo”, explica Henderson. “O operador humano coloca as peças em uma bandeja vertical que as destaca em uma disposição muito precisa.
“O robô então seqüencia a matriz de uma maneira muito específica. A peça é retirada da bandeja, levada a um sistema de medição e avaliada quanto aos critérios de aprovação ou reprovação.”
A informação é então alimentada de volta para a máquina-ferramenta para fazer os ajustes necessários.
Ainda mais impressionante, a New Scale está trabalhando com outro cliente para criar um programa que pode classificar e medir 15 peças diferentes, cada uma com dimensões desconhecidas.
“Você coloca as peças em uma lixeira, que são selecionadas por um robô usando visão de máquina”, explica ele. “Em seguida, as peças são medidas e classificadas de acordo com uma faixa de valores. Existem caixas diferentes para tamanhos diferentes e usam bandejas comerciais padrão para armazenar essas peças. O operador pode então pegar as peças, colocá-las em um rack e elas estão prontas para o processo de fabricação.”
A New Scale tem como alvo oficinas mecânicas que estão lutando com pessoal para conseguir que as pessoas operem suas máquinas.
“Estamos abordando a escassez de mão de obra ajudando-os a reter e motivar uma força de trabalho mais jovem”, diz Henderson. “Agora, um operador de máquina pode operar cinco máquinas em vez de duas.”
Henderson também observa que os cobots são “inerentemente seguros. Eles não requerem proteção de segurança como escudos ou lasers ou outros tipos de sensores. Isso realmente simplifica os desafios de trazer uma nova ferramenta para uma instalação existente.
Você não precisa reorganizar completamente suas instalações para usar nossa ferramenta. Os robôs industriais geralmente ficam em gaiolas porque podem ferir alguém, mas um cobot fica ao lado do operador da máquina.”
soldagem automatizada
A Vectis aborda o mesmo problema central, a falta de uma força de trabalho treinada em toda a indústria metalúrgica.
“Percebemos a necessidade de automação de custo mais baixo, mais fácil de usar, menos arriscada e mais flexível para permitir que pequenas e médias empresas aproveitem a automação da mesma forma que as grandes empresas fazem há décadas”, de acordo com Josh Pawley.
“Isso permite que volumes menores sejam automatizados e que pessoas de todos os tipos e origens programem e ensinem o robô o que fazer.”
Isso é particularmente importante em um momento em que há uma escassez tão aguda de maquinistas, soldadores e outros trabalhadores qualificados para operar as máquinas que fabricam as peças de que os fabricantes americanos precisam.
“A escassez de soldadores e fabricantes qualificados é o maior impulsionador do nosso negócio”, diz Pawley. “É basicamente a natureza da soldagem – é maçante, suja e perigosa em muitos casos. Não há muitas pessoas entrando no espaço, e a idade média de um soldador é de 50 anos. Mas os trabalhos mais maçantes e sujos podem ser complementados com automação.”
De fato, as oficinas são alguns dos maiores vencedores da automação flexível e cobot, diz ele.
“A capacidade de mudar rapidamente de um trabalho para outro e de um projeto para outro será cada vez mais importante. Todo mundo precisa melhorar em responder e girar rapidamente. A capacidade de mudar rapidamente e reequipar e reprogramar será necessária para os fabricantes seguirem em frente. Isso estimula a necessidade de mais automação.”
Embora anos atrás possa ter havido alguma resistência, se não hostilidade, de soldadores preocupados com o fato de os robôs acabarem com seus empregos, esse geralmente não é mais o caso, Pawley nos disse.
“Os soldadores gostam de fazer coisas desafiadoras. Eles não querem um trabalho monótono e enfadonho”, diz ele. “Esse é o melhor trabalho para a automação. A automação Cobot é uma ferramenta para descarregar todas essas coisas chatas, e os soldadores geralmente se conectam muito bem com isso.”
É também uma ferramenta de atração e retenção de talentos, acrescenta. “Isso torna a soldagem mais interessante. Alguém que é jovem, ansioso e que não se deixa intimidar pela tecnologia, que esteve na frente das telas de computador a vida inteira, será o seu ‘campeão cobot’.”
Embora a automação não possa fazer todas as tarefas em uma oficina mecânica – pelo menos ainda não – ela pode reduzir a quantidade de trabalho que deve ser feito por um ser humano. Por exemplo, retificar “deve ser um dos piores trabalhos na oficina de fabricação”, diz Pawley.
Embora a Vectis ainda não tenha automatizado o processo de retificação, que Pawley descreve como uma “coisa visual e cosmética” que, na maioria dos casos, requer um ser humano para fazê-lo, a soldagem automatizada geralmente elimina, ou pelo menos diminui, a necessidade de retificação mais tarde no processo. processo.
“Ao fazer soldas melhores na oficina de soldagem, você reduz a necessidade de esmerilhamento na oficina de retificação”, diz ele. “Você tira a moagem, que na maioria das vezes é suja e cara, é uma grande vitória.
“A maioria dos nossos clientes está vendo aumentos de produtividade de duas a quatro vezes na oficina de soldagem devido à economia de mão-de-obra por peça – sem mencionar as vitórias adicionais de maior qualidade, menos retificação, atração de talentos e mais controle sobre os tempos de ciclo.”
Rastejar, andar, correr
Tanto Pawley quanto Henderson concordam que pequenas oficinas mecânicas interessadas em automatizar seus processos devem começar pequenas, automatizando apenas as partes de seus processos que mais se prestam a serem executadas por um robô, que geralmente são aquelas tarefas que os trabalhadores humanos não querem fazer. e pode ser feito de forma mais econômica por um robô.
“Não se concentre em automatizar os maiores e mais complexos trabalhos de soldagem na oficina”, aconselha Pawley. “Comece com as coisas simples. Rastejar, andar, correr. Essa é a chave para o sucesso psicológico também. Se você tentar correr primeiro, pode cair de cara no chão.
“Você começa a não se sentir confortável em aproveitar a tecnologia. Em vez disso, obtenha a vitória rápida e parta daí. Vejo muita gente tentando correr, andar, engatinhar. Eles pensam: ‘Se vou gastar o dinheiro em automação, por que não aumentar?’
“Nossa automação permite que os fabricantes dêem esse passo rastejante. Podemos correr e caminhar com eles também, mas vamos dar aquele passo rastejando primeiro.
Automatizar aspectos do processo de fabricação também pode ser econômico.
“A automação incremental é muito importante, a capacidade de dividi-la em partes passo a passo”, diz Henderson. “Recebemos consistentemente solicitações de pessoas que estavam pensando em integração pesada, mas nunca tiveram nenhuma automação antes e queriam um sistema pronto para uso que custou US$ 1 milhão e levou um ano para ser implementado.
“Mas a automação tradicional para alguns fabricantes é demais para começar. Podemos colocá-los em funcionamento em três meses por $ 100.000.
“Ao fazer isso, você capacita sua equipe a operar máquinas, em vez de ter sistemas prontos para uso que dependem do integrador de sistemas. Assim, você obtém o melhor da automação e do seu pessoal.”
No mínimo, “se você ainda não está automatizado, é hora de começar a procurar”, diz Pawley. “Comece a conversa logo. A escassez de mão de obra não está melhorando.”
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