All for Joomla All for Webmasters

Robots e Células de Fabrico na Indústria 4.0 de Moldes

Evolução ou Disrupção?

A primeira revolução industrial foi a da água e da energia a vapor. Seguiu-se a produção em massa com recurso a energia elétrica. Veio depois a revolução digital, o uso de dispositivos eletrónicos e Tecnologia da Informação para automatizar ainda mais a produção. A quarta revolução, conceito também conhecido como Indústria 4.0 criado pelo governo alemão, é a introdução em massa das tecnologias de informação, dos sistemas ciber-físicos, da virtualização do mundo físico, da Internet das Coisas e Computação em Nuvem. É neste novo paradigma que se insere o conceito Célula de Fabrico.

A tipologia de produção varia de acordo com as quantidades de peças fabricadas, com o número de peças por série, com os elementos de processo, com a organização dos fluxos de produção e, ainda, com o relacionamento do canal de, a montante, fornecedores e, a jusante, clientes.

Grosso Modo, podemos dividir a tipologia de produção em Produção Série ou Contínua (Ex: industria de plásticos ou automóvel), em Produção ao Projeto (Ex: uma obra de construção civil) e em Produção Descontínua em que vários projetos partilham vários recursos em tempos alternados. Este é o caso da indústria de Moldes e é aqui que me irei focar.

É óbvio que a Gestão de Produção tem de ajustar-se à tipologia de produção de acordo com os métodos e tecnologias disponíveis num dado momento temporal.

A complexidade da Gestão de produção em Fabrico de Moldes, advém, então, intrinsecamente da sua tipologia (Produção Descontínua) mas também da variedade de trabalhos a efetuar, das enumeras variáveis e do número elevado de imponderáveis nos processos. Esta complexidade torna difícil o estabelecimento de padrões que nos permitam estimar e cumprir uma sequência lógica predefinida de operações. O Software de Gestão de Produção desempenha, por isso, um papel fulcral e decisivo na eficiência e eficácia de uma Fábrica de Moldes.

A utilização de Robots articulados numa célula de fabrico na indústria de moldes, difere em muito da sua aplicação na manipulação de peças numa máquina de injeção ou em execução de soldaduras numa linha de montagem Automóvel, para citar apenas dois exemplos. Nestes casos, os Robots executam um trabalho que se repete no tempo. Inicialmente, eles são “ensinados” e, a partir daí, basta repetirem as operações de movimento, abertura e fecho de garras, início e paragem de soldadura, etc. Poderão ser atuados por autómatos os quais, por sua vez, recebem informação de sensores e atuadores do respetivo processo.

Quando falamos de uma célula de fabrico inteligente, o caso é diametralmente oposto. Digo isto, porque nunca uma sequência de movimentos se repete no tempo. Não se repete porque falamos de peças diferentes, onde diferem as gamas de operações de peça, diferem os programas por operação e também porque há uma quantidade de imponderáveis a acontecer num dado momento que altera a sequência lógica do processo.

A Célula de Fabrico baseia-se na alimentação automática de várias máquinas da mesma tecnologia ou de tecnologias diferentes, mas de forma integrada. Esta alimentação (de peças e/ou ferramentas) pode ser feita de forma automática ou manual. Quando Automática, a alimentação consegue-se através de magazines com braços lineares ou através de Robots articulados com alcance circular ou montados em carril. Esta última topologia permite a alimentação de um número superior de máquinas. O carril terá de ser dimensionado ao espaço e ao número e tamanho de máquinas a alimentar. A par desta alimentação automática, temos de poder fazer intervir no processo operações manuais, que devem ser geridas centralmente pela mesma Aplicação Informática de forma que o processo decorra integrado. Dou como exemplo uma máquina de Erosão de Penetração (EDM) que é alimentada de elétrodos por um Robot articulado e, a par disto, é alimentada manualmente de peças de aço, com recurso a uma ponte rolante.

De todas as formas de alimentação automática, aquela que, a meu ver, irá ser preponderante no futuro, é esta última, ou seja, a que é conseguida por Robot articulado, tipicamente de 6 eixos multifunção, pois permite uma ampla gama de utilização, tanto ao nível dos diferentes tipos de peça e ferramenta manipulados, como de pesos das mesmas, como ainda da amplitude de movimento que, como foi dito atrás, pode ser muito abrangente se montado em carril. É muito flexível pois permite, num futuro, redefinir a célula com integração de novas máquinas ou mudança da disposição das mesmas.

Ora, o Software que gere uma célula de Fabrico tem de ser responsivo. Isto significa que tem de estar preparado para tomar decisões não só para comportamentos lineares normais como para os não lineares e/ou não normais. O sistema deve ser tolerante a falhas. O tempo médio entre falhas (MTBF- Mean Time Between Failures) será uma medida importante para se avaliar a fiabilidade da célula. As falhas só podem acontecer em caso de ocorrências externas, como poderá ser o caso de falha elétrica. Em caso de falha, o sistema deve poder restaurar-se de forma automática e em tempo record (10 mn será o tempo máximo admissível). No caso da Indústria de Moldes, são exemplos de utilização deste conceito, células com tecnologias de Fresagem, Controlo Dimensional, Erosão de penetração, Erosão de fio e até Retificação.

O Software de célula tem de gerir a gama de operações por peça, o processo de fabricação delineado, mas também e não menos importante, tem de conhecer ao detalhe cada uma das tecnologias envolvidas. O que pretendo afirmar é que não basta uma Aplicação de gestão de processo e operações. É necessário que a mesma controle o mais ínfimo detalhe de fabrico para poder tomar decisões corretas e em tempo real. Por outro lado, aos utilizadores, deverão ser disponibilizadas ferramentas que lhes permitam interagir de forma fácil e ágil com o sistema. Todos os dados passíveis de entrar automaticamente na base de dados (BD) sem intervenção humana, devem sê-lo efetivamente. Por outro lado, nunca duas introduções do mesmo dado podem ocorrer. Os dados devem ter um único local onde constam na BD devidamente relacionados. Outra chave importante para a fiabilidade é a virtualização do sistema que deve ser inerente à Aplicação.

Para os conhecedores do fabrico de moldes, dou como exemplo da inteligência que deve nortear uma aplicação deste tipo, as duas situações seguintes muito comuns no dia-a-dia dos profissionais deste setor.

Na primeira situação, imaginemos uma peça numa fresadora e um programa CAM que foi enviado para execução. O programa executou corretamente mas, quando a ferramenta foi a verificar, esta apresentava um desgaste superior ao admitido. Neste caso, há que tomar uma decisão diferente da que se tomaria caso a ferramenta se continuasse a apresentar como “boa para trabalho”. Tipicamente, busca-se uma ferramenta com as mesmas caraterísticas da anterior (Gémea) e repete-se o programa. Mas há quem prefira retirar a peça da máquina para análise e tomar uma decisão posterior. Neste caso, o Robot de célula tem de remover a peça e continuar a alimentar a fresadora com outras peças cujos programas não dependam da referida ferramenta invalidada.

Outro exemplo é o elétrodo que, após ser fresado, entra no Controlo Dimensional. Poderá ser validado ou não em função das cotas reais obtidas nos pontos controlados ou de desvios eventualmente medidos nas faces de referência (também conhecidas na gíria moldista como Mestras). Se o elétrodo não for validado, o número de respostas que o sistema pode dar é variado. A Aplicação pode simplesmente suspender o elétrodo, esperando definição posterior de um operador. Pode também dar entrada imediata em produção de um novo elétrodo com a mesma forma. Pode ainda repetir os programas no mesmo material numa cota Dz mm abaixo e compensar de imediato os pontos de erosão associados. Caso o elétrodo seja dado como válido mas com desvios lineares ou angulares, esses desvios devem ser automaticamente introduzidos pelo sistema nos pontos de erosão.

Enfim, estas são apenas algumas das competências que uma Aplicação integrada de Gestão e Automação deve possuir.

A entrada dos Robots na indústria de moldes demorou pela complexidade, imponderáveis de processo e não repetibilidade de operações. A indústria 4.0 está aí a bater-nos à porta. Agora chegados, os Robots não mais sairão e são presentemente apostas ganhas em várias empresas de moldes em Portugal e no mundo.

Paulo Ferreira 2

 

 

Por: Paulo Guilherme Ferreira
Sócio-Gerente e Chefe da Equipa de Desenvolvimento na Isicom

Obtenha aqui informações sobre as nossas células de fabrico

Assistência Técnica

Banner Assistencia Tecnica

Newsletter

  *
  *

Área Exclusiva

Autenticar Registar