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Exploração de técnicas e tecnologias para melhorar a eficiência, qualidade e produtividade em um ambiente de produção
Tipologia: Trabalhos
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Exploração de técnicas e tecnologias para melhorar a eficiência, qualidade e produtividade em um ambiente de produção BAURU 2024
Exploração de técnicas e tecnologias para melhorar a eficiência, qualidade e produtividade em um ambiente de produção Relatório científico apresentado como a segunda prova do semestre referente à disciplina de Metodologia de Projeto, requerido pelo professor Átila de Carvalho Almeida BAURU 2024
A utilização da automação é um processo recorrente quando o objetivo é o aumento dos níveis de produção e eficiência em diversos sistemas produtivos. Uma das formas de promover essas melhorias é a utilização de robôs industriais. No entanto, por questão de segurança, em sua aplicação tradicional, os robôs industriais trabalham isolados das pessoas. Dessa forma, além dessa aplicação, a robótica colaborativa vem ganhando espaço pois possibilita o trabalho em condições seguras ao lado de seres humanos em um espaço de trabalho compartilhado. Robôs colaborativos foram projetados para serem operados de forma intuitiva por qualquer pessoa, sem a necessidade de conhecimentos especializados em robótica. Isso os torna versáteis para diversas aplicações industriais, aumentando a produtividade e a rentabilidade das empresas. Sua instalação é mais simples e rápida comparada aos robôs tradicionais, que exigem células de segurança isoladas e projetos complexos. Essa simplicidade torna a automação acessível a um maior número de empresas e processos. Ademais, os robôs, sejam eles colaborativos ou industriais, também podem proporcionar ao operador a redução de suas preocupações ergonômicas, que surgem devido ao trabalho de manusear carga física, pois eles desempenham trabalhos perigosos e são recomendados para ambientes insalubres. Assim, a introdução desta tecnologia na manufatura permite a distribuição das diferentes tarefas do processo de produção entre humanos e robôs, além de dispensar os operadores de realizar trabalhos repetitivos e monótonos para que eles assumam serviços de maior complexidade e especialização. 1.1 Objetivos O presente relatório tem como objetivo principal identificar e destacar quais as principais vantagens que a adoção da robótica colaborativa nos processos produtivos proporciona ao mercado competitivo para as organizações e empresas. Assim, através de uma revisão bibliográfica, serão analisadas as características e os benefícios dessa tecnologia e compará-los com a robótica tradicional, com foco em identificar as vantagens competitivas que ela proporciona em termos de eficiência, qualidade e flexibilidade.
2.1 Automação de processos industriais A automação industrial usa sistemas de controle, normalmente computadores ou robôs, para lidar com processos de manufatura e máquinas que liberam trabalhadores humanos para operações de alto valor agregado. Esses sistemas podem operar equipamentos industriais automaticamente e ajustá-los para criar condições necessárias para chegar aos valores desejados baseados em dados de tempo real. O desenvolvimento econômico de um país está intrinsecamente ligado à sua capacidade de produzir bens. Diante da crescente competitividade global, a manufatura, como pilar da indústria, requer processos de montagem eficientes e automatizados para garantir a competitividade no mercado. A automação permite responder rapidamente a essas demandas. 2.1.1 Robôs industriais Segundo uma definição apresentada pela norma ISO (International Organization for Standardization) 10218, um robô industrial é: "uma máquina manipuladora com vários graus de liberdade controlada automaticamente, reprogramável, multifuncional, que pode ter base fixa ou móvel para utilização em aplicações de automação industrial". Além dos equipamentos elétricos, pneumáticos, esteiras de transporte entre outros, o robô industrial se apresenta como uma das soluções utilizadas para automatizar os processos industriais. A aplicação de robôs na indústria surge na década de 1970, quando começam a ser utilizados na indústria automotiva. Figura 1: Robô industrial articulado com 6 graus de liberdade (manipulador PUMA) Fonte: Lopes (2002)
Figura 2: Um ‘cobot’ e um operador humano trabalhando em conjunto Fonte: Universal Robots (2021) 3 VANTAGENS DA APLICAÇÃO DA ROBÓTICA COLABORATIVA 3.1 Segurança Equipados com sensores e sistemas de parada automática, os cobots podem operar lado a lado com os seres humanos sem a necessidade de barreiras físicas, aumentando a segurança no ambiente de trabalho. Isso implica na diminuição de acidentes de trabalho e, consequentemente, nos custos associados ao afastamento dos trabalhadores. 3.2 Eficiência Empresas do setor industrial do mundo todo estão apostando na automação robótica para obterem maior ganho de produtividade, qualidade, eficiência e tempo de atividade. Os robôs podem se adaptar rapidamente a diferentes tarefas e processos, reconfigurando as linhas de produção de forma eficiente, essa flexibilidade permite que as empresas respondam com agilidade às novas exigências do mercado. Ademais, algumas tarefas podem ser concluídas de forma eficaz 24 horas por dia, 7 dias por semana, levando a um aumento da produção sem custos adicionais de mão de obra.
3.3 Custo-Benefício Apesar do investimento inicial elevado, a automação robótica proporciona um retorno a longo prazo através da otimização dos processos e da valorização da força de trabalho. Com uma variedade de modelos disponíveis, empresas de todos os portes podem se beneficiar da redução de custos operacionais, realocando seus funcionários para tarefas mais estratégicas, visto que a robótica tradicional necessita de mão de obra altamente especializada para operação e programação. 3.4 Sustentabilidade Os Cobots conseguem fazer parte da robótica sustentável porque são mais precisos, eficientes e confiáveis que os humanos. Eles não precisam de descanso para realizarem suas tarefas e, depois de programados, repetem a mesma ação sem erros. Assim, reduzem a quantidade de erros e desperdícios em linha, otimizando o uso de matéria-prima. 3.5 Vantagens da cooperação entre humanos e máquinas Além dos benefícios da implementação de robôs colaborativos, é inviável falar sobre operações colaborativas sem falar sobre as qualidades humanas também. Portanto, a Tabela 2 traz as qualidades dessa conexão humano-máquina. Tabela 2: Qualidades de humanos e cobots em uma operação colaborativa Humanos Cobot Sentir estímulos inesperados Executar tarefas repetitivas consistentemente Desenvolver novas soluções para problemas Armazenar grandes quantidades de dados Lidar com problemas abstratos Recuperar dados da memória de forma confiável Adaptar-se às mudanças Executar múltiplas tarefas ao mesmo tempo Generalizar a partir de observações Aplicar força e potência elevadas Aprender com a experiência Executar cálculos simples rapidamente Tomar decisões difíceis com base em dados incompletos Realizar as decisões da rotina rapidamente Fonte: Groover, 2017
As expectativas mostram que a crescente competitividade global exige que as empresas busquem constantemente por soluções que lhes permitam otimizar seus processos produtivos e oferecer produtos de alta qualidade a um custo reduzido. Nesse contexto, a automação industrial colaborativa emerge como uma solução estratégica. Além de aumentar a eficiência e a produtividade, a automação permite a coleta e análise de grandes volumes de dados, o que, por sua vez, possibilita a tomada de decisões mais assertivas e a identificação de oportunidades de melhoria contínua. Conclui-se, portanto, a necessidade e a possibilidade de se prosseguir com os estudos e desenvolvimento de projetos nessa área, buscando trazer novos métodos, ideias e soluções tecnológicas a esse setor, como a implantação de novos softwares em um processo industrial e a criação de sistemas que adquiram e forneçam dados para a criação de um projeto mais completo e totalmente automatizado.
1 TAGLIARI, Ivan Bovarotti et al. Automação em processos produtivos baseada em instrumentação virtual. In: 9th IEEE/IAS International Conference on Industry Applications. 2010. p. 1-6. Disponível em: Automação em processos produtivos baseada em instrumentação virtual. 2 ROMANO, Vitor Ferreira; DUTRA, M. Introdução à robótica industrial. Robótica Industrial: Aplicação na Indústria de Manufatura e de Processo, São Paulo: Edgard Blücher, p. 1-19, 2002. Disponível em: INTRODUÇÃO À ROBÓTICA INDUSTRIAL 3 VIDO, Marcos. Wagner Cezar Lucato. O robô colaborativo na indústria 4.0: conceitos para a interação humano-robô em um posto de trabalho. Santos: Universidade Nove de Julho, 2019. 1 XXXIX Encontro nacional de engenharia de produção. Disponível em: O ROBÔ COLABORATIVO NA INDÚSTRIA 4.0: CONCEITOS PARA A INTERAÇÃO HUMANO-ROBÔ EM UM POSTO DE TRABALHO 4 UNIVERSAL ROBOTS BRASIL. Tipos de automação industrial: descubra quais são e confira exemplos. 2023. Disponível em: Tipos de automação industrial: descubra quais são e confira exemplos 5 VIDO, Marcos. Fatores impeditivos da normatização brasileira para o uso do robô colaborativo no setor industrial. Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2018. Disponível em: FATORES IMPEDITIVOS DA NORMATIZAÇÃO BRASILEIRA PARA O USO DO ROBÔ COLABORATIVO NO SETOR INDUSTRIAL 6 SANTONI, Fabiano; LUCATO, André Vicente Ricco. Robótica Colaborativa: A Utilização de Robôs nos Processos Produtivos. RECIMA21-Revista Científica Multidisciplinar-ISSN 2675-6218, v. 1, n. 1, p. e210914-e210914, 2021. Disponível em: Vista do ROBÓTICA COLABORATIVA: A UTILIZAÇÃO DE ROBÔS NOS PROCESSOS PRODUTIVOS 7 UNIVERSAL ROBOTS. Los Cobots UR10 ofrecen una solución para el envejecimiento de la fuerza laboral y reducen los costes de mano de obra de respaldo para los fabricantes globales de automóviles. 2017. Disponível em: Cobot UR10 para la Industria de Automoción | Universal Robots 8 EDGE GLOBAL SUPPLY. Benefícios da automação robótica no aumento da produtividade. Disponível em: Benefícios da automação robótica no aumento da produtividade - EDGE
