Customização em massa: a fábrica do futuro

O professor de engenharia Emérito Yoram Koren é pioneiro na fabricação controlada por computador, robótica e design de sistemas de produção. Na entrevista, ele fala sobre as tendências atuais de customização em massa e manufatura individualizada e sua visão da indústria manufatureira do século 21.

O que o cliente final deseja hoje e como isso foi informado pelas tecnologias digitais? Existe uma tendência para a personalização individualizada?

A história da fabricação moderna começou por volta de 1850. Quando a indústria automobilística começou, os carros eram produzidos localmente, um de cada vez. Em 1913, a linha de montagem móvel da Ford foi inventada, o que levou à produção em massa, atingindo o pico em 1955, quando apenas sete tipos de carros foram produzidos. Transição posterior para personalização em massa, com mais modelos e opções selecionados pelo cliente. Agora, ele está avançando em direção à individualização. Todo mundo quer algo diferente. A definição de um produto individual é que ele se encaixa apenas em um cliente. A tendência está dando um ciclo completo.

O mercado mudou com as redes sociais na Internet. Por meio das redes sociais, é cada vez mais fácil para os clientes apresentarem novas idéias e produtos. O cliente, no entanto, precisa ser capaz de interagir em formato digital diretamente com a fábrica.

Como a função do cliente muda no novo sistema de fabricação?

Com a produção em massa, o agendamento é fixo - 10.000 produtos por dia no mesmo sistema com o mesmo software. Mas se cada produto for diferente, você terá um problema de operações do sistema. O desafio é trabalhar com clientes individuais que têm seu próprio design de produto, mas não sabem nada sobre o sistema de produção. Precisamos de algo novo que permita que a pessoa comum se conecte com esta nova fábrica - a fábrica do futuro!

A Internet das Coisas (IoT) também impulsionará a personalização?

Esperamos que, com a IoT, o cliente possa enviar os requisitos diretamente para a fábrica pela Internet. O desafio é desenvolver uma linguagem de como o cliente pode transmitir sua ideia à fábrica. Eu acho que uma indústria precisa ser corajosa o suficiente para ser a primeira a fazê-lo.

Quais são os principais desafios no projeto da fábrica para produção individual?

A produção de produtos individuais é mais fácil com produtos menores neste momento. Com um produto simples como um sapato ou uma camisa, você mede a pessoa digitalmente e depois a faz. Estes são procedimentos relativamente simples, porque apenas um produto é feito em uma ou duas máquinas.

O que acontece se você precisar de seis ou sete operações como montagem, usinagem e soldagem? Você precisa gerencia-lo da melhor maneira possível, para que todas as máquinas fiquem ocupadas o tempo todo e cada peça precise de um tempo de processamento diferente em cada máquina. É muito difícil criar o software que agendará os pedidos. Qual produto será o primeiro?

Para produção em massa, você resolve esses problemas operacionais uma vez, e é isso. Com a fabricação em massa individualizada, todos os dias traz um produto ligeiramente diferente e você precisa de uma nova solução. Você não está produzindo este produto por si só. Você está produzindo simultaneamente com outros quatro ou cinco produtos. O que a Siemens faz nesse contexto é importante - entre outras coisas, eles fornecem a interface entre todas as partes da fábrica, entre clientes e fornecedores, a cadeia de suprimentos e as máquinas - tudo está falando no mesmo idioma. Isso reduz o tempo do pedido à entrega.

Como o cliente se comunicará com esta fábrica do futuro? O "gêmeo digital" é uma possibilidade?

À medida que a manufatura se move mais em direção a produtos individuais, as pessoas individuais fazem os pedidos, assim a fábrica terá que converter esse esboço em números. Um desenho não é suficiente para produzir um produto. Alguém precisa comprometer os recursos para desenvolver software para ajudar os clientes a transformar suas idéias em modelos digitais.

O software precisa fazer interface com toda a cadeia de suprimentos. Isso torna a cadeia de suprimentos muito eficiente. Este é um novo nível de digitalização. É um divisor de águas para empresas de médio porte.

Quais são as outras tecnologias que permitem a individualização em massa?

A IA tem um papel importante na programação ideal do produto no sistema de produção. O software de IA pode agrupar produtos da maneira que melhor se ajusta à geometria. Você deseja escolher produtos semelhantes a serem produzidos juntos para poder sincronizar o sistema para otimizar a eficiência.

A sincronização das operações de fabricação de uma variedade de produtos produzidos simultaneamente é fundamental para a produção econômica de produtos individuais. Para obter a sincronização ideal das operações de fabricação em vários produtos fabricados simultaneamente, é essencial que modelos digitais duplos sejam aplicados. O gêmeo digital pode representar com precisão as operações do sistema de produção e prever o desempenho do sistema de produção, otimizando assim sua operação.

O hardware - como construir o sistema - é mais fácil. Tudo é feito em um sistema em um só lugar: produção em massa de produtos individuais. Com um Sistema de Fabricação Reconfigurável (RMS), você pode substituir facilmente máquinas ou controladores. Eles são integrados como módulos, plug and play. A idéia é que você construa a arquitetura com pórticos e transportadores, para que todas as máquinas do sistema possam ser conectadas a qualquer outra máquina. Você deixa espaços vazios para novas máquinas, procurando o que será necessário de três a quatro anos adiante. Nos últimos 20 anos, essas fábricas com capacidade reservada foram construídas com sucesso.

Qual será o papel dos robôs colaborativos e da impressão 3D na fabricação no futuro?

Agora, com a popularidade da fabricação aditiva, você tem um novo tipo de produção especializada. Você possui fabricação aditiva e Controle Numérico Computadorizado (CNC) integrados em um único sistema. Com o CNC, tudo é automático. Tudo é feito em um sistema reconfigurável com as máquinas aditivas, as máquinas CNC e o conjunto robótico - um sistema de produção completo e escalável.

O desafio não será construir o hardware da fábrica, mas como operá-lo. Para criar o software, você precisa reunir toda a experiência em trabalho digital acumulada até o momento. É fundamental que o gêmeo digital tenha um alto grau de precisão para otimizar o desempenho. O objetivo é que os clientes enviem seus pedidos para fábricas locais e, em seguida, o sistema agendará automaticamente a produção de cada produto individual.

Maior disponibilidade, alta qualidade e bom preço - tudo isso é possível com a fabricação em massa individualizada?

Sim, se tudo for feito em um sistema. A idéia é aprimorar, aumentar a capacidade de resposta do sistema se o mercado desejar um novo produto ou uma quantidade diferente de produtos. É preciso integrar a produção de tudo em um só lugar, uma fábrica. O cliente envia os requisitos e obtém o produto em tempo hábil. Prevemos que essa será a norma daqui a dez anos, porque a tecnologia está disponível.

Quais tendências podemos esperar na fabricação individualizada e personalizada nos próximos 20 anos?

Será bom para as economias locais porque as pessoas vão querer o produto imediatamente, não espere dois meses para obtê-lo da China. Haverá muitas fábricas localizadas produzindo produtos individuais para as pessoas, o que criará novos empregos na fabricação local que serão sustentados por gerações.

Muitas tecnologias de software precisam ser mais desenvolvidas para que as operações no sistema sejam automáticas. Idealmente, o design do software agendará os produtos a serem produzidos, para que as operações do sistema sejam otimizadas.

Um exemplo é uma plataforma de hardware aberto na qual produtos individuais são conectados. Assim como os aplicativos para smartphone foram criados para se ajustarem à plataforma ou ao sistema operacional, precisamos de acesso equivalente ao design do produto para que empresas terceirizadas possam contribuir com opções de produtos com interface com a plataforma aberta.

Um exemplo de "aplicativos de hardware" pode ser visto ao projetar um interior de carro novo. Falamos sobre direção autônoma, mas observamos o interior do veículo. Nada mudou nos últimos 100 anos dentro do carro. Um Ford de 1910 tinha um motorista, um passageiro ao lado dele e três passageiros no banco de trás. É da mesma maneira hoje.

Você precisa das principais funções do carro, mas o interior é um espaço vazio para você construir da maneira que deseja. Você tem todas as interfaces e as pessoas estão selecionando os módulos de hardware da Internet. Fabricantes de terceiros podem projetar mesas de trabalho ou assentos para cães ou quaisquer outros itens desejados por um cliente que tenham maneiras padrão de conectá-lo ao chassi.

Há tantas direções interessantes que a indústria pode seguir. Você precisa acreditar nos conceitos e preparar a tecnologia.

O cliente envia os requisitos e obtém o produto em tempo hábil. Prevemos que essa será a norma daqui a dez anos.
Professor Yoram Koren

20-04-2018

Leane Clifton é correspondente da Primafila e jornalista freelancer na cidade de Nova York.
Créditos da imagem: Todas as imagens fornecidas por Yoram Koren

O professor Emérito Yoram Koren inventou o primeiro controlador adaptativo computadorizado em tempo real para uma fresadora em 1973. Nos anos 80, ele criou os primeiros robôs autônomos e, em 1991, desenvolveu a primeira cobra robótica. Ele possui inúmeras patentes em robótica e manufatura, e é conhecido como o Pai dos Sistemas de Manufatura Reconfiguráveis ​​(RMS).

 A idéia do RMS é construir um sistema que seja uma fábrica viva com "exatamente os recursos de produção necessários, exatamente quando necessário". A arquitetura do sistema é construída de uma maneira que facilita a adição de recursos como máquinas, transportadores e pórticos. O custo do investimento no RMS é um pouco maior, mas nas palavras do professor Koren, "é como comprar seguro para um mercado imprevisível".

Assine a nossa newsletter

Mantenha-se atualizado o tempo todo: Tudo o que você precisa saber sobre eletrificação, automação e digitalização.