Soluções de linha de montagem automatizada para pequenas empresas

Os proprietários de pequenas empresas geralmente pensam que as atualizações do processo de fabricação significam a instalação de sistemas maciços de automação de linhas de montagem nas fábricas. Quando pensam em linhas de montagem, eles imaginam quilômetros de esteiras transportadoras, braços robóticos altamente coordenados e fábricas que funcionam sozinhas, tudo isso seguindo rigorosamente os procedimentos de segurança. Essa imagem é intimidadora e, francamente, parece cara e fora de alcance.

Mas a verdade sobre a manufatura moderna não se encontra nas instalações de bilhões de dólares dos conglomerados automotivos ou dos gigantes que produzem eletrônicos de consumo. Ela se encontra nas pequenas oficinas e fábricas de médio porte que formam a espinha dorsal da cadeia de suprimentos global.

Para as empresas que atendemos, a automação não se refere à substituição de humanos por máquinas. Trata-se de fornecer ao seu pessoal ferramentas melhores para reduzir os custos de mão de obra. Não se trata de gastar milhões, mas de gastar o dinheiro que você tem com sabedoria. Este guia é para o fabricante pragmático. Ele incentiva o foco no prático, no escalável e na linha de montagem automatizada que sua empresa e seu orçamento podem suportar.

As pequenas empresas podem pagar pela automação? Quebrando mitos sobre custos

A automação costuma ser vista como tendo dois extremos: ou você tem um processo totalmente automatizado com robótica e software avançados, ou tem um processo totalmente manual com trabalhadores no chão de fábrica. Os proprietários de pequenas empresas geralmente ficam presos ao mito do custo da automação - o medo de que o investimento inicial seja insuperável sem um planejamento cuidadoso.

Entender a ‘automação de baixo custo’ (LCA) pode ajudar a superar esse obstáculo. A LCA procura abordar sistemas menos complexos e de menor custo, ao mesmo tempo em que promove o baixo custo unitário e muda o foco da compra de um sistema totalmente integrado para a busca de sistemas de montagem econômicos. É importante observar que o objetivo das pequenas e médias empresas (PMEs) raramente é alcançar a automação robótica total. Na maioria das vezes, o foco está em obter automação parcial e um modelo híbrido.

No modelo híbrido, a automação é usada para executar as tarefas de montagem que exigem que a mesma ação seja concluída milhares de vezes sem fadiga, como aplicar pressão uniforme nos parafusos ou identificar falhas mínimas, garantindo um produto final de alta qualidade. Enquanto isso, as habilidades de um trabalhador humano são usadas para adaptabilidade, pensamento crítico e manipulação de variáveis menos previsíveis.

No momento em que você começa a integrar ferramentas econômicas em vez de procurar máquinas para substituir seus funcionários, a despesa geral cai significativamente. Você não está adquirindo uma fábrica totalmente nova, mas sim alguns sensores, relés e atuadores simples que fazem parte da Internet das Coisas para aprimorar os sistemas de produção que você já possui. Isso não é apenas econômico; reduz os custos operacionais e melhora o ROI que os proprietários de PMEs de automação precisam ver para justificar a mudança.

4 elementos-chave a serem considerados antes de automatizar sua linha

Antes de comprar um único sensor ou motor, você deve analisar seu processo de produção com olhos honestos e críticos. A automação é um amplificador. Se você automatizar um processo eficiente, o resultado melhora. Se você automatizar um processo caótico, simplesmente criará o caos mais rapidamente.

Para descobrir a abordagem comercial mais adequada, seja para adquirir equipamentos específicos ou para desenvolver um processo de montagem adaptável, você realmente deve avaliar esses quatro parâmetros para atender às suas necessidades de produção.

As 3 principais tecnologias de automação para orçamentos limitados

Se você planejou um orçamento de capital para a aquisição de novos equipamentos, não precisa de robôs móveis autônomos ou de uma linha industrial completa e maciça. Existem tecnologias ‘intermediárias’ adaptadas à automação de nível básico que englobam os principais componentes para operações eficazes. Essas são unidades autossuficientes projetadas como soluções de automação de bancada.

Robôs colaborativos (Cobots)

Ao contrário dos robôs industriais convencionais, que podem exigir uma programação complexa e até mesmo gaiolas de segurança, os robôs colaborativos são projetados para trabalhar ao lado das pessoas.

• O aplicativo: Eles são úteis para ações de “pegar e colocar”, manuseio de máquinas (máquinas CNC em loop) ou empilhamento de caixas no final de uma linha de produção.
• A vantagem das PMEs: Eles são bastante simples de reprogramar. Se uma linha de produtos mudar no próximo mês, o Cobot poderá ser transferido para uma estação diferente. Eles são a opção mais cara desta lista (com uma média de $20.000 a $30.000), mas essa flexibilidade oferece segurança de longo prazo para o seu investimento.

Mesas de indexação rotativas de mesa

Para determinadas operações de montagem que exigem muitas etapas pequenas (por exemplo, inserir um parafuso, colocar uma arruela e pressionar uma tampa), uma esteira de sistema de transporte linear pode, na verdade, ocupar muito espaço extra. Uma estação de montagem compacta baseada em uma mesa giratória é melhor para essas tarefas precisas.

• O aplicativo: Movendo as peças no sentido horário, uma de cada vez, em um círculo de alta velocidade, uma mesa giratória pode parar em intervalos precisos. Isso permite a montagem de chaves de fenda ou dispensadores automáticos em torno de um cubo central compacto.
• A vantagem das PMEs: A mesa giratória reduz o espaço no chão. Ela pode ser instalada em uma bancada de trabalho padrão, mas pode permitir uma produção até quádrupla em comparação com um único operador. Ela reduz o tempo de montagem e, por sua vez, estabiliza a produção, além de reduzir o tempo de ciclo para aumentar a eficiência.

Transportadores modulares de perfil de alumínio

Os transportadores de aço pesado não precisam mais ser usados no setor automotivo. Os sistemas modernos usam um projeto de transportador de baixo custo feito de alumínio extrudado leve.

• O aplicativo: Movimentação de peças leves entre estações.
• A vantagem das PMEs: Esses sistemas flexíveis são como conjuntos de construção para engenheiros. Você pode comprar extrusões em comprimentos padrão, parafusá-las e, quando a fábrica mudar no próximo ano, a desmontagem para reconfiguração será muito fácil. Esses sistemas são o núcleo da estratégia de manufatura flexível.

Como reequipar sua linha existente com componentes

Quando o orçamento para novas máquinas não está disponível, a melhor opção é adaptar os equipamentos de linha existentes. É possível tornar as máquinas “burras” “inteligentes” adicionando componentes do sistema de controle industrial, como uma fonte de alimentação em trilho DIN ou sensores específicos. Isso permite o fornecimento de componentes de automação em um único local, em vez de comprar novas máquinas.

Essa é a essência da automação DIY. Você pode construir mais do que apenas a automação; ao adicionar componentes específicos, é possível obter a funcionalidade das máquinas caras com o mínimo de intervenção humana por uma fração do investimento.

O upgrade “inteligente” do transportador

A maioria dos controles aplicados aos transportadores é para fazê-los iniciar e parar. A consequência é que muitos transportadores funcionam continuamente, desperdiçando eletricidade e interrompendo a sequência de operações, desgastando o motor quando não há nenhum produto entrando na linha, além de causar ‘congestionamentos’, em que os produtos são empilhados e danificados.

• Componentes necessários: Sensores fotoelétricosreequipamento + Relé + Temporizador.
• A transformação: Fixe um sensor na extremidade da esteira. Quando um produto chega ao final e bloqueia o sensor, uma configuração de automação de relé temporizador interrompe a esteira. O sensor é liberado e a esteira é reiniciada automaticamente quando o operador remove o produto.
• O benefício: Você obtém a “lógica de acumulação” (controle automático de tráfego) sem escrever uma única linha de código.

Estações de trabalho Poka-Yoke (à prova de erros)

Há erro humano na montagem manual. Os operadores podem se esquecer de uma arruela ou desalinhar uma peça, resultando em devoluções caras no final da linha.

• Componentes necessários: Sensores de proximidade indutivos + Interruptores de limite + Indicador Luzes.
• A transformação: Incorpore os sensores no gabarito de montagem. Configure a lógica para que a pinça não feche até que todos os sensores detectem que as peças corretas estão presentes e alinhadas. Se uma peça estiver faltando, a máquina se recusará a fazer o ciclo e uma luz vermelha será ativada.
• A vantagem: Você garante a consistência do produto e evita fisicamente a ocorrência de defeitos. Você substitui a necessidade de uma etapa de inspeção pós-produção pela garantia de qualidade durante o processo.

Automação pneumática de baixo custo

Quando você precisar empurrar um produto rejeitado para fora da linha ou carimbar uma etiqueta e não puder comprar um braço robótico, tente isso.

• Componentes necessários: Cilindro pneumático + Válvula solenoide + Tempo Relé.
• A transformação: Um sensor detecta e sinaliza um relé de retardo de tempo que ativa uma válvula solenoide após um tempo predeterminado (como 0,5 segundo). A válvula se abre e o cilindro se estende e move o alvo.
• O benefício: Usando o sequenciamento de tempo e a pressão do ar, você pode simular as ações de um braço robótico que é significativamente mais barato (menos de $500), mais potente e mais durável.

A modernização bem-sucedida depende da integração perfeita desses componentes, e adquiri-los individualmente de vários fornecedores pode ser uma dor de cabeça logística. É nesse ponto que a OMCH transforma o complexo em simples. Como um fabricante abrangente de automação industrial com 38 anos de legado, oferecemos uma verdadeira solução de sourcing em um único local. Não importa se você precisa de uma fonte de alimentação comutada estável para acionar o sistema, relés precisos para controlar a lógica ou sensores de alta sensibilidade para detectar o produto. Mas nós fornecemos mais do que apenas hardware; nossa equipe de engenharia veterana está pronta para analisar sua instalação específica e oferecer consultoria personalizada, garantindo que sua estratégia de modernização não seja apenas um conjunto de peças, mas uma atualização coesa e confiável.

Estratégia de implementação passo a passo: Rastejar, caminhar, correr

Deixar de avaliar a importância de dar um passo de cada vez é um dos erros mais significativos que um empresário pode cometer. A automação e a produção em massa não são um processo em uma única etapa.

• Rastreamento: A fase de dados

Antes de começar a fazer alterações na forma como sua empresa opera, certifique-se de coletar alguns dados em tempo real. Não é possível mudar algo para melhor se você não puder avaliar seu desempenho. Use ferramentas digitais básicas de produção e sensores para saber quantas unidades você produz por hora e quando ocorrem paradas. A compreensão desses dados o ajudará a identificar gargalos e fornecerá feedback crucial sobre sua eficiência atual.

• Caminhada: A fase da ilha

Usando os dados, é preciso determinar o gargalo mais doloroso da sua linha. É a estação de embalagem? É a estação de perfuração? Você deve automatizar apenas essa estação. Crie o que é chamado de “Ilha de Automação”. Um bom exemplo é adicionar uma máquina de alimentação de rosca que seja automática, ou um dispensador semiautomático que você use para rotular o produto acabado, ou para configurar novos produtos. Isso permite que sua equipe se adapte às novas ferramentas e que você obtenha um rápido retorno sobre o investimento.

• Executar: a fase de integração

Quando você tem várias ilhas de automação funcionando bem, é hora de conectar toda a linha. Pegue a saída de uma estação de perfuração e conecte sua saída à entrada de uma estação de embalagem com uma esteira transportadora modificada. Use estratégias de SME de integração de PLC para gerenciar os comandos de início/parada. É aqui que você obtém o fluxo em sua linha de montagem automatizada.

5 erros comuns de automação que os pequenos fabricantes cometem

A automação é uma estrada escorregadia, e os pequenos fabricantes muitas vezes a percorrem com a intenção de entrar na Via Rápida. Aqui estão as cinco armadilhas e como evitá-las.

• Automatização excessiva

Você pode substituir o trabalho humano por uma máquina se a tarefa não exigir habilidades motoras finas, não necessitar de um julgamento elevado e diferenciado e não for algo que possa ser feito facilmente, a baixo custo, por um ser humano. Por exemplo, se estiver pensando em automatizar um processo de inspeção visual porque o processo manual é muito lento, usando visão de máquina complexa ou inteligência artificial, você estará automatizando com uma solução de ROI negativo.

• Ignorando o treinamento

A automação de um processo de trabalho exige diferentes habilidades das equipes envolvidas, não apenas na parte operacional, mas também na manutenção. A simples aquisição de uma máquina automatizada e o não alinhamento do treinamento da equipe de manutenção podem resultar em desequilíbrios. Seus técnicos precisam ter o treinamento necessário para serem pessoal de manutenção.

• Falta de padronização

A variação é inimiga da automação. Se os parafusos que chegam tiverem tolerâncias frouxas - como um parafuso de 5 mm e o seguinte de 5,2 mm -, seu alimentador automatizado vai emperrar. Padronizar sua cadeia de suprimentos é de extrema importância para reduzir os problemas de compatibilidade antes de automatizar a montagem.

• Manutenção com vista para o exterior

As ferramentas manuais quebram e são substituídas. As linhas automatizadas se desgastam. Se você não tiver um cronograma de manutenção preventiva - verificando as tensões, limpando as lentes e apertando os terminais soltos -, seu dispendioso sistema se degradará, destacando a importância da manutenção preditiva.

• Seleção inadequada de componentes

O erro mais comum é considerar os componentes industriais como genéricos. Para economizar alguns dólares, a maioria dos proprietários de empresas usa componentes de nível comercial e se surpreende quando seus sistemas começam a falhar devido à vibração, aos detritos e ao ruído elétrico de uma área de produção. O ambiente industrial é hostil. Para manter a confiabilidade, é necessário usar componentes que foram especialmente projetados para resistir a esse ambiente. Sem vazamentos, sem falhas e sem causar tempo de inatividade inesperado. É uma falsa economia economizar dinheiro em um sensor barato se isso resultar em uma linha de produção que não funciona de forma confiável.

Calculando o ROI para seu primeiro projeto de automação

Como você justifica esse investimento? Se você simplesmente utilizar a economia de mão de obra, estará perdendo completamente a outra metade da equação. Para avaliar o ROI completo da empresa de menor porte, você também precisa avaliar o impacto da estabilidade da produção e do potencial de crescimento.

Para calcular o verdadeiro ROI de uma pequena empresa, use a fórmula do ROI de automação:

A partir desse detalhamento, use os fatores identificados para calcular os que realmente alimentam seu ROI:

Conclusão: Criando uma linha inteligente que se adapta à sua escala

A automação não está reservada para os gigantes. Ela está disponível para qualquer pessoa disposta a analisar sua linha de produção, dividi-la em etapas e aplicar a tecnologia certa ao problema certo, reduzindo a dependência do trabalho manual.

Não importa se você está comprando um simples dispositivo de mesa ou reformando um transportador de trinta anos, os princípios são os mesmos: comece com o problema, respeite o processo e nunca comprometa a qualidade dos componentes principais. Seus sensores, fontes de alimentação e interruptores são o sistema nervoso de sua fábrica. Trate-os com a importância que merecem.

Você está pronto para avaliar sua linha de produção? Se estiver pensando em atualizar suas instalações para uma linha de montagem mais automatizada, ou se precisar de orientação sobre seleção dos componentes industriais corretos, OMCH está aqui para ajudar. Entre em contato conosco hoje para obter uma consulta sobre como criar uma solução de automação adequada para sua empresa.