As cenas clássicas de fábricas com uma imensa quantidade de funcionários em linha, realizando tarefas manuais simples e repassando o produto para um colaborador ao lado, estão cada vez mais no passado. Parte da explicação para isso é a automação industrial, cada vez mais uma realidade em vários setores.
Esse conjunto de tecnologias aumenta a produtividade e a escala de tarefas industriais, a partir da integração e otimização do uso de máquinas, softwares e outros sistemas em fábricas. E essa área passa por ainda mais mudanças, com a implementação de recursos de inteligência artificial (IA).
A seguir, explicamos em detalhes o que exatamente pode ser considerado automação industrial e quais são as formas de aplicação prática mais comuns desse tipo de tecnologia na atualidade.
O que é automação industrial?
De forma resumida, a automação industrial é o processo de usar lógicas digitais de programação e equipamentos mecanizados para operar máquinas. Ao mesmo tempo, isso significa também a redução da intervenção humana, que passa a ser menos exigida em tarefas de tomada de decisão e operações manuais.
O campo envolve todo o processo de idealização, desenvolvimento, implementação e gerência desse tipo de tecnologia. Ou seja, tanto a criação quanto o controle desses sistemas fazem parte do conceito.
Estão envolvidas na área as máquinas em si, os componentes eletrônicos que as modernizam a nível de hardware, como sensores e chips controladores, e também o software — sistemas de comando, conexão por redes e análise dos dados gerados por todas essas atividades.
Apesar de remeter a novidades mais contemporâneas, a automação industrial é um tema já antigo e que envolve tecnologias já bastante tradicionais, mantendo relação com a própria evolução da industrialização ao longo do tempo.
Tanto a criação de máquinas a vapor no século XVIII quanto a adoção de linhas de montagem a partir da década de 1910, por exemplo, já podem ser consideradas exemplos de automação ao promoverem uma alteração nas estruturas de trabalho.
O uso de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) a partir da década de 1970 é outro marco importante dessa evolução. Foi a partir deles que a automação programável foi possível usando computadores e estruturas que controlam máquinas e processos específicos.
É a partir da década de 2010 que surge o conceito de indústria 4.0, considerada a quarta grande geração de aprimoramentos nesse setor. Aqui, as novidades envolvem temas como um ecossistema conectado via Internet das Coisas (IoT), Big Data para coletar e analisar dados e uma automatização ainda maior de processos.
A importância da automação industrial nos dias atuais
No geral, o objetivo de companhias por trás da implementação da automação envolve aumentar produtividade, garantir um padrão de qualidade e permitir um determinado nível de segurança nos processos industriais.
A produtividade é estabelecida na medida em que uma empresa tem mais controle sobre desempenho e capacidade de uma fábrica, incluindo a velocidade das operações, sem exigir demais dos trabalhadores humanos para além de uma rotina convencional e limitada de trabalho.
Além disso, a automação permite uma operação contínua, escalável e precisa, com uma padronização da produção inclusive no resultado final do que é fabricado.
Por outro lado, é neste ponto que o tema encontra a sua maior resistência: as críticas pela eliminação de postos inteiros de trabalho, com funcionários humanos substituídos por máquinas ou por colaboradores de outras áreas, como programadores.
Já a segurança significa colocar robôs ou outros recursos mecânicos no lugar de funcionários que atuam em tarefas de alto risco, como a utilização de maquinário pesado ou o contato com substâncias potencialmente nocivas, por exemplo.
Diferença entre automação, mecanização e digitalização
Dentro do conceito de automação industrial, outros termos que muitas vezes são utilizados de forma similar podem confundir quem está em busca de mais informações sobre o tema.
Entre essas três palavras, a mecanização é considerada a etapa mais simples, antiga e rústica das operações. Ela envolve o uso de máquinas mecânicas para tarefas físicas de alta demanda ou dificuldade, para acelerar e otimizar uma ou várias etapas da produção. O tear mecânico e as prensas hidráulicas são exemplos clássicos de melhorias, ainda exigindo alta participação humana.
A automação, por outro lado, é uma etapa que pede somente uma baixa supervisão do trabalhador. Isso porque ela está relacionada com o uso de máquinas dotadas de sistemas de controle e execução autônoma e adaptável — caso dos robôs industriais, desde os braços mecânicos na fabricação de carros até as máquinas de transporte de pacotes nos armazéns da Amazon.
Por fim, a digitalização envolve a substituição de processos antes analógicos em alternativas virtuais. Em vez de ser uma substituta, ela atua como um complemento ou assistente da automação, na medida em que otimiza as tarefas pela implementação de recursos como IA e análise de dados.
Como funciona a automação industrial nas fábricas
A automação industrial envolve um ecossistema completo de controle e resposta a comandos. Eles atuam de forma contínua na integração entre equipamentos, programas e sensores, com algumas das tarefas realizadas sem a necessidade de uma confirmação pelo funcionário humano.
Dentro da cadeia produtiva, a ação automatizada tem início na detecção de necessidades ou tarefas pré-programadas, algo que exige a atuação de sensores e das máquinas propriamente ditas.
Etapas posteriores envolvem o processamento lógico, com o envio de informações ao sistema de controle para gerenciar, direcione e regular esses dispositivos. A automação segue nas tarefas de monitoramento das atividades em busca de possíveis erros ou gargalos e a utilização de sistemas inteligentes para planejamento e análise, normalmente com base nos dados coletados nos passos anteriores.
Linhas de montagem de veículos há alguns anos já utilizam robôs para tarefas de precisão, como pintura e solda, por exemplo, enquanto avaliam a performance dessas tarefas e verificam em que etapas o serviço pode ser refinado no futuro. A fabricante Xiaomi pretende implementar processos parecidos em breve, porém no segmento de smartphones.
Sensores e CLPs
Dentro de todos esses processos, os sensores e os CLPs são considerados os pilares da automação industrial. Esses componentes estão por trás tanto da tomada de decisão quanto da execução de tarefas em um processo funcional.
Porém, eles possuem papéis diferentes. Sensores são dispositivos que identificam ações físicas e convertem essas informações em sinais elétricos. Eles podem ser de proximidade, pressão, temperatura ou localização, por exemplo, auxiliando no posicionamento e na atuação de sistemas robotizados.
Já os CLPs agem na etapa seguinte. Os controladores lógicos recebem os sinais dos sensores, processam os dados e trabalham no comando de saída. Em outras palavras, é nesse momento que o ciclo de atuação é realizado, com peças como motores e válvulas sendo acionados para executar uma tarefa.
Principais tipos de automação industrial
Até por ser um conceito tão vasto, o processo de automação industrial possui diferentes classificações de acordo com volume, tipo de produto e nível de emprego dessas tecnologias. Uma separação clássica da área divide ela em quatro tipos:
- A automação fixa, que envolve uma tarefa única e repetitiva, como em linhas de montagem. Esse formato é pouco flexível em operação, mas ajuda a acelerar processos simples e reduzir custos de operação.
- A automação programável, em que o equipamento se adapta a diferentes configurações de produto com uma mudança nas configurações a nível de software. Aqui, há mais flexibilidade na atuação, mas uma otimização reduzida e maior exigência em conhecimento e equipamentos para implementação — como robôs industriais de múltiplas habilidades, por exemplo.
- A automação flexível, que é totalmente adaptada para diferentes produtos e volumes, capaz de lidar com produção sob demanda ou personalizada. Um exemplo é a produção de embalagens, que pode exigir a fabricação de itens de tamanhos variados de acordo com os pedidos feitos por clientes. Esse tipo de procedimento tende a ser mais caro, mas pode atender demandas ou problemas inesperados.
- A automação integrada é aquela com sistemas mais conectados, com otimização completa de processos e decisões tomadas em rede. O resultado disso é a implementação da indústria 4.0 na prática, exigindo uma infraestrutura avançada para trazer benefícios concretos.
Automação industrial e inteligência artificial
Mesmo já bastante avançada, a indústria encontrou na IA uma nova aliada. Sistemas inteligentes são capazes de aprimorar ainda mais a capacidade de processos de automação.
Com a utilização de recursos como aprendizado de máquina e agentes autônomos, sistemas implementados em fábricas podem executar tarefas como análise preditiva, tomada de decisões baseadas em dados e adaptação a mudanças exigindo ainda menos intervenção humana.
Enquanto o mercado de IA generativa começa a ser questionado em termos de viabilidade financeira, na indústria a situação é a oposta: a infraestrutura construída para receber essa tecnologia pode ser a chave para o desenvolvimento industrial de países inteiros ao longo dos próximos anos e o Brasil é um dos interessados nesses benefícios.
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