Desde sensores inteligentes a dispositivos de edge inteligentes e infraestruturas na nuvem, o impacto da Internet Industrial das Coisas (IIoT) na indústria transformadora não pode ser subestimado. A IIoT, também conhecida como Indústria 4.0, possibilita processos mais inteligentes, preditivos e proativos, que levam a uma melhoria da eficiência global. 

De seguida, apresentamos uma análise mais detalhada das tecnologias de fabrico inteligente que estão a revolucionar o futuro das fábricas para melhor.

Robôs colaborativos

Neste momento, chegámos a um ponto em que, enquanto sociedade, temos menos receio que os robôs ou a automação "eliminem" os empregos humanos, porque nos apercebemos dos imensos benefícios que podem ser obtidos. É geralmente aceite que os robôs que trabalham ao lado de humanos — robôs colaborativos (cobots) — têm um grande potencial para manter os trabalhadores seguros e satisfeitos. 

A redistribuição de tarefas fastidiosas ou repetitivas para os robôs pode transformar o cargo médio na indústria num modelo mais baseado em decisões do que em tarefas rotineiras, como acontecia no passado. Desta forma, os humanos podem assumir projetos que exigem discernimento ou criatividade, tornando o trabalho pesado ou menos atrativo para os robôs, melhorando a segurança e reduzindo os acidentes. 

 Além disso, embora estes robôs sejam máquinas altamente complexas, um diploma em ciência da computação não é geralmente necessário para aprender a reprogramá-los para executar mais do que uma tarefa. Atualmente, é comum vermos robôs de "uso geral" com visão por computador que se podem adaptar a diferentes ambientes e ser rapidamente reprogramados para executar múltiplas funções.

 Atualmente, muitas empresas líderes estão a automatizar processos, e esperamos que isto chegue a muito mais empresas num futuro próximo. A Tesla é um exemplo de uma fábrica que está realmente a adotar a automação e a otimizar os seus processos. A Apple contratou uma fábrica para a reciclagem dos seus iPhones, onde os robôs desmontam os dispositivos descartados. Conseguem reciclar algumas peças e recuperar alguns dos metais preciosos presentes nos aparelhos, enquanto os robôs realizam a montagem inversa, protegendo os trabalhadores de metais pesados ​​e de trabalhos repetitivos.

De um modo geral, isto está a melhorar a moral, a reduzir o stress e a aumentar a satisfação no trabalho entre os operários — algo crucial numa altura em que a mão-de-obra é extremamente escassa: as vagas na indústria transformadora são mais do dobro em comparação com o ano passado, segundo o Departamento do Trabalho dos EUA. Assim, os trabalhadores humanos auxiliados por robôs estão mais seguros, com menos lesões, acidentes e lesões por esforço repetitivo.

Robótica como serviço

A automação é um fator de igualdade, e a tendência de rápido crescimento que impulsiona a utilização de robôs em fábricas mais pequenas é a Robótica como Serviço (RaaS). De facto, o mercado global de RaaS foi avaliado em 12,6 mil milhões de dólares em 2020 e prevê-se que ultrapasse os 41,3 mil milhões de dólares até 2028, de acordo com um relatório recente

 Semelhante ao Software como Serviço (SaaS), os fabricantes que utilizam o RaaS aproveitam os benefícios da automatização robótica de processos, alugando dispositivos robotizados e acedendo a um serviço de subscrição baseado na nuvem, em vez de comprar os equipamentos. Com o RaaS, os fabricantes podem evitar o pagamento de equipamentos dispendiosos, a gestão da manutenção e outras dores de cabeça associadas à propriedade integral. Os fabricantes podem simplesmente contactar um fornecedor de RaaS e solicitar a configuração de todo o sistema de automatização por uma fração do custo de compra e propriedade dos seus próprios dispositivos robotizados.

 Atualmente, há muito poucas coisas que não podem ser automatizadas, e geralmente a questão é se o custo da automação será proibitivo (na maioria dos casos, não é). À medida que estes custos continuam a baixar, haverá um ressurgimento da indústria transformadora na Europa Ocidental e na América do Norte; por isso, esperamos ver muito mais manufatura regional nos próximos cinco a dez anos. A automatização é, em grande parte, um fator de igualdade: a máquina robótica tem custos operacionais, independentemente do local onde se encontra, mas não paga custos de mão-de-obra humana por estes processos repetitivos.

 Outra tendência atual do RaaS é o "gémeo digital", no qual uma fábrica ou instalação de produção é recriada num ambiente virtual utilizando especificações exatas do produto ou, em alguns casos, o sistema determina quais os produtos que devem ser utilizados. Os utilizadores podem simular a fabricação de um artigo num ambiente digital e aprender formas de otimizar o posicionamento das máquinas e melhorar o fluxo de materiais.

 Os gémeos digitais também podem alertar os operadores e os gestores de fábrica quando um motor está prestes a apresentar desgaste ou quando é necessária manutenção. A implementação de gémeos digitais pode resolver muitos problemas antes que estes ocorram. E, neste momento, este serviço é algo que pode solicitar a um fornecedor de RaaS e dizer: "É isto que estou a tentar fazer", e o fornecedor criará o gémeo digital para si e ajudá-lo-á a descobrir os processos necessários para atingir os seus objetivos.

Computação de bordo

A fábrica do futuro albergará um grande número de sensores, que recolherão uma imensa quantidade de dados. Comunicar estes dados à nuvem é mais lento e mais dispendioso do que processá-los mais perto da fonte — na extremidade da rede.

 Por exemplo, um sistema de monitorização contínua da temperatura na extremidade da rede pode analisar os dados que está a processar e enviar um alerta ou notificação quando é detetado um nível de temperatura fora da normalidade. Isto permite uma análise de dados muito mais rápida e, consequentemente, uma ação mais ágil, pois não é necessário esperar que os dados sejam enviados para a cloud.

 As novas opções de conectividade, como as redes de longa distância e longo alcance (LoRaWAN), estão a permitir que a computação de bordo avance a um ritmo muito mais acelerado na indústria transformadora, tornando-se uma opção de conectividade eficaz e eficiente para a análise de dados em fábricas.

Inteligência artificial

A comunicação máquina a máquina através da conectividade sem fios permite agora a ligação a computadores periféricos para fornecer análises de processos. Com a aprendizagem automática, as alterações podem ser feitas com uma programação mínima, permitindo que as fábricas ajustem continuamente os seus processos e aumentem a eficiência.

 As aplicações de inteligência artificial (IA) podem desbloquear o verdadeiro potencial da IoT e das aplicações de edge computing na indústria transformadora e no chão de fábrica. Com análises em tempo real, sensores conectados, manutenção preditiva, automatização da cadeia de abastecimento e outros avanços de processos, a indústria transformadora está a ser rapidamente impulsionada para uma nova era.

 A Digi-Key está também a aproveitar esta tecnologia para se equipar com o maior sistema de automatização de seleção de componentes eletrónicos do mundo e acelerar os seus prazos de entrega únicos.

A futura fábrica da Digi-Key

O novo e moderno centro de distribuição da Digi-Key, o recentemente alargado Centro de Distribuição de Produtos (PDCe), é um excelente exemplo de uma fábrica do futuro. Com previsão de plena operação até ao final de 2021, passará a ser um dos maiores centros de distribuição do mundo, ocupando uma área de 93 mil metros quadrados. O PDCe irá acolher todas as operações de atendimento de encomendas da Digi-Key, incluindo picking, embalagem e expedição, bem como receção e armazenamento de paletes excedentes.

 A tecnologia incorporada nesta instalação permitirá à Digi-Key estar na vanguarda da distribuição nos próximos anos. O PDCe irá albergar 43 quilómetros de tapetes transportadores automatizados de alta velocidade que permitirão ao cérebro da operação, o Sistema de Armazenamento e Recuperação de Encomendas (OSR), receber automaticamente os produtos e preparar as encomendas para embalagem. O OSR suporta o atendimento de encomendas "mercadoria para pessoa" utilizando 1.000 shuttles automatizados que se podem mover por todo o OSR e armazenar até 2,7 milhões de artigos únicos.

 Este sistema inteligente e automatizado permitirá que as encomendas sejam separadas, embaladas e enviadas muito mais rapidamente, eliminando o desperdício de embalagens de encomendas enviadas em várias caixas. Também libertará os funcionários do armazém para assumirem novas responsabilidades, melhorará a sua segurança e eliminará uma quantidade significativa de trabalho manual.

 A instalação contará com muitas outras inovações, incluindo um robô de recolha de lixo que esvaziará mais de 400 contentores de lixo espalhados por todo o local. É importante salientar que o robô e os sistemas automatizados não eliminarão nenhum emprego, mas sim proporcionarão oportunidades para que os atuais colaboradores apliquem ou aprimorem as suas competências noutras áreas do armazém.

Qual o próximo passo?

Uma área com grande potencial é a realocação de empregos na indústria, tornando-a mais local e flexível. Nos próximos 5 a 10 anos, o número crescente de robôs e outras tecnologias poderá viabilizar a personalização em massa, lotes unitários e a produção regionalizada. Em vez de produzir milhões de unidades a partir de um único artigo, uma fábrica poderia concentrar-se na criação de artigos que satisfaçam precisamente as necessidades do cliente.

 Por exemplo, um cliente poderia enviar uma fotografia ou um modelo 3D de si próprio para uma fábrica local através da nuvem, que um robô poderia então utilizar para fabricar uma t-shirt completa que se ajustasse às suas medidas exatas. A t-shirt poderia então chegar ao cliente em apenas um ou dois dias, uma vez que não teria de viajar muito — uma melhoria significativa em relação ao modelo atual de produção em massa, em que as encomendas são frequentemente enviadas para o estrangeiro antes de chegarem ao cliente.

 Isto ajudaria a eliminar alguns dos aspetos dispendiosos do fabrico em toda a cadeia de abastecimento: desperdício de recursos, longas rotas de transporte e devoluções, tornando todo o processo mais individualizado e menos intensivo em recursos. Até mesmo as grandes fábricas poderão desaparecer num futuro próximo, à medida que as fábricas se tornam mais pequenas, mais flexíveis e mais localizadas, com robôs a aprender e a adaptar-se conforme necessário.

 A nossa posição na interseção entre a robótica e a inteligência artificial é como reinventar a roda. O que vai acontecer nos próximos dez anos será muito significativo: a indústria transformadora, tal como a conhecemos, será completamente diferente, em grande parte devido à transformação digital da indústria, que beneficiará todos, desde os colaboradores aos clientes e ao ambiente.

Autor: Robbie Paul, Diretor de Desenvolvimento de Negócios IoT da Digi-Key Electronics

Robbie Paul é o diretor de desenvolvimento de negócios de IoT da Digi-Key Electronics, que produziu recentemente uma série de vídeos chamada Factory Tomorrow, que pode ver aqui.