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Assistência aumentada

06 março 2019 | Michael Nash

BMW adhesive on windows

Visite qualquer fábrica de automóveis do mundo e a grande maioria dos equipamentos de produção serão semelhantes, se não os mesmos – essa é a visão de Cem Temel, chefe das fábricas da Ford em Gölcük e Yeniköy na Turquia e gerente geral assistente de novos projetos na Ford Otosan .“A oficina de pintura virá da Durr, dos robôs da Kuka ou da ABB e dos sistemas operacionais da Siemens”, ele disse.

As verdadeiras diferenças entre as fábricas, acredita ele, são os trabalhadores humanos e a maneira que a tecnologia pode ser usada para otimizar seu ambiente. Uma das abordagens mais óbvias e amplamente utilizada é o uso de tecnologia de vestuário, e algumas empresas estão testando novos dispositivos que poderão em breve ser lançados em fábricas de automóveis em todo o mundo.

Ferramentas de vestuário

A tecnologia de exoesqueleto de colete da Hyundai (H-VEX) está sendo testada pelo OEM coreano e sua empresa irmã Kia, com a esperança de usá-lo em fábricas na América do Norte. De acordo com a Hyundai, ela ajuda os trabalhadores “adicionando 60kg de força ao usuário quando seus braços forem usados”. A ideia é aliviar a pressão no pescoço e nas costas dos trabalhadores, minimizando as chances de ferimentos, ao mesmo tempo em que melhora a eficiência do trabalho.

“O campo da robótica tem o potencial de inaugurar uma nova era em nossa indústria”, declarou Youngcho Chi, vice-presidente executivo da divisão de estratégia e tecnologia e diretor de inovação da Hyundai. “As possibilidades da tecnologia são infinitas – desde futuras soluções de mobilidade e auxílios para produtividade industrial a aplicações militares vitais, achamos que o futuro seria melhor com robôs. A enorme experiência coletiva dentro da Hyundai Motor Group facilitará um rápido progresso nos próximos anos. Estamos entusiasmados com os desenvolvimentos atuais e muito otimistas com o uso dessa tecnologia para melhorar vidas em todo o mundo.”

Hyundai’s chairless exoskeleton device is being tested across the company’s North American facilities and at various Kia plants

O dispositivo de exoesqueleto sem cadeira da Hyundai está sendo testado em todas as instalações da empresa na América do Norte e em várias plantas da Kia

A Hyundai diz que também está desenvolvendo uma variedade de outras tecnologias ergonômicas e, em agosto de 2017, demonstrou seu primeiro dispositivo de exoesqueleto sem cadeira (H-CEX). O aparelho é amarrado à cintura, coxa e joelho do usuário e facilita a adoção da posição sentada. Ele pesa 1,6kg e pode suportar 150kg. Ele também possui três configurações diferentes de ângulo para permitir que o trabalhador se posicione adequadamente. A tecnologia H-CEX também está sendo testada nas instalações da empresa na América do Norte.

A Hyundai também começou recentemente a investir no Perceptive Automata, nos EUA, e na DeepGlint, sediada na China, duas empresas especializadas em inteligência artificial (IA). A primeira emprega lógica relacionada a humanos para ajudar a construir software usado em veículos e robôs, enquanto DeepGlint fornece recursos de reconhecimento de padrões e análise de imagens em 3D. Esses dois investimentos, diz o OEM, podem ajudar a projetar outras tecnologias de vestuário em um futuro próximo.

Várias outras montadoras também estão procurando aumentar o uso de ferramentas ergonômicas de vestuário. Depois de realizar testes com sucesso em suas fábricas de montagem em Michigan e Flat Rock em 2017, a Ford disse que disponibilizaria a tecnologia da EksoVest para ajudar os trabalhadores em 15 fábricas localizadas em sete países diferentes. Semelhante ao H-VEX, ele funciona fornecendo 5lbs a 15lbs de assistência de elevação por braço, ajudando os funcionários quando eles executam tarefas gerais repetitivas e extenuantes, como alcançar uma ferramenta elétrica para aparafusar os parafusos que prendem o suporte do carro.

“Construir veículos é uma tarefa fisicamente difícil”, observou Bruce Hettle, vice-presidente do grupo Ford, manufatura e assuntos trabalhistas. “Nós nos preocupamos com nossos funcionários e estamos tentando ajudá-los a fazer o seu trabalho com o mínimo de desgaste físico possível”

Além de garantir que os trabalhadores se sintam mais confortáveis, a Ford acredita que a tecnologia reduzirá o número de lesões e, consequentemente, ajudará a melhorar a eficiência das fábricas. Desde 2005, os incidentes nas instalações globais da Ford que resultaram em perda de tempo caíram 75%.

Rastreando o movimento

A Ford também está experimentando atualmente o uso de roupas equipadas com tecnologia de rastreamento do corpo em sua fábrica de montagem de motores em Valência, na Espanha, onde produz motores EcoBoost Duratec de 2.0 litros. Os dados obtidos dessas ações estão sendo usados para projetar estações de trabalho para que sejam menos estressantes e mais eficientes fisicamente.

“Já foi provado no campo dos esportes que, com a tecnologia de rastreamento de movimento, pequenos ajustes na maneira como você se movimenta podem ter um enorme benefício”, disse Javier Gisbert, gerente da área de produção da fábrica de montagem de motores Ford Valencia. “Para nossos funcionários, mudanças feitas em áreas de trabalho usando tecnologia similar podem garantir que, mesmo em um longo dia, elas possam trabalhar confortavelmente.”

As roupas têm 15 sensores de luz conectados a eles que estão conectados a uma unidade de detecção sem fio, enquanto quatro câmeras de rastreamento de movimento são colocadas perto do trabalhador. Uma variedade de medidas estão sendo tomadas dos funcionários, como a distância do movimento da cabeça e pescoço, bem como alcance do braço. A Ford disse que agora está pensando em usar a tecnologia em suas outras fábricas europeias. A empresa investiu recentemente em sua fábrica de Craiova, na Romênia, e começou a construir o EcoSport em sua fábrica de Naberezhenye Chelny, na Rússia.

Ford is hoping to improve workstation design using data gathered from workers wearing suits equipped with body tracking technology at its engine assembly plant in Valencia, Spain

A Ford espera melhorar o design das estações de trabalho usando dados coletados de trabalhadores vestindo ternos equipados com tecnologia de rastreamento de corpos em sua fábrica de montagem de motores em Valência, Espanha.

Outra empresa que espera melhorar o local de trabalho usando tecnologia de rastreamento é a Tobii Pro. As soluções de rastreamento ocular da empresa podem ajudar os trabalhadores em diferentes etapas do processo de fabricação do veículo, como na oficina de pintura.

“Usando o Pro Glasses 2, podemos medir onde as pessoas estão olhando enquanto inspecionam visualmente o acabamento da pintura de um veículo enquanto ele ainda está na linha”, explicou Mike Bartel, pesquisador sênior da Tobii Pro Insights. “Com isso, podemos fazer algumas coisas. Em primeiro lugar, somos capazes de criar um conjunto de melhores práticas para o padrão de movimento ocular associado a um bom desempenho neste trabalho específico. Assim somos capazes de treinar pessoas para modelar esse comportamento como seu processo de aprendizagem.

Um dos clientes da empresa – um fabricante de veículos sediado no Japão – relatou reduções nos erros de inspeção visual depois de implementar o rastreador ocular em seus processos. Além disso, Bartel sugeriu que a tecnologia pode ser usada para reduzir o tempo necessário para treinar um trabalhador.

Cobots

A BMW é outra empresa que vem aumentando recentemente o número de tecnologias de assistência aos trabalhadores usadas em suas fábricas. Começou a usar robôs colaborativos, ou co-bots, em sua fábrica de Spartanburg, nos EUA, em setembro de 2013, como parte de um estudo com o Massachusetts Institute of Technology (MIT). Estes foram feitos pela Universal Robots e utilizados para aplicar isolamento de som e umidade no interior das portas do X3.

Três anos depois, o OEM alemão instalou um robô leve LBR iiwa da Kuka em sua fábrica de Dingolfing na Alemanha. Ele realiza a tarefa repetitiva de levantar e instalar caixas diferenciais para transmissões do eixo dianteiro. Eles podem pesar até 5,5 kg e encaixá-los exige alta precisão, dificultando o trabalho manual.

“Ajustar o diferencial de peso é uma tarefa incrivelmente delicada”, explicou Henning Borkeloh, vice-presidente de soluções de tecnologia avançada da Kuka, à AMS . “Os flancos dos dentes sensíveis não devem ser danificados por impactos ao acionar as engrenagens. Um dos desafios foi a variação do peso das diferentes peças que tiveram de ser montadas. Basicamente, tivemos que encontrar os parâmetros certos para ajustar a sensibilidade de torque do robô aos vários requisitos.”

A BMW agora está usando co-bots em várias áreas de sua fábrica de Dingolfing. Robôs leves são usados para aplicar adesivo nas janelas antes de serem montados nos veículos, enquanto outro conjunto de robôs equipados com sensores é usado para examinar automaticamente e ajudar a inspecionar a carroceria em branco antes que ele seja enviado para a oficina de pintura.

Com os testes se apresentando bem nos últimos anos, a BMW disse que espera implantar mais co-bots em suas instalações em todo o mundo. Outros fabricantes de automóveis expressaram planos semelhantes e os fornecedores também participaram da ação.

O fabricante de aço espanhol Gestamp está atualmente trabalhando com o braço de pesquisa e desenvolvimento do Google, Google X, para ver como os co-bots poderiam ajudar a otimizar sua vasta operação de soldagem, que é usada principalmente para criar peças de chassi. São os estágios iniciais do projeto baseado nos EUA, mas o objetivo é que os co-bots se comuniquem via sensores para que possam mudar rapidamente de emprego.

“Por exemplo, eu quero que esse robô faça essa peça para a GM, essa peça para a Audi e essa peça para a Ford”, disse Pablo De La Puente, CIO da Gestamp, à AMS . “Isso só funciona se os robôs trabalharem juntos e entenderem quais etapas devem ser executadas. É algo que você não pode fazer agora sem parar os robôs e passar alguns dias reprogramando.”

O mercado de co-bots deverá aumentar significativamente à medida que mais empresas testarem e implementarem em linhas de produção. Segundo a empresa de pesquisa MarketsandMarkets, o mercado de co-bots deverá ser avaliado em US$ 12 bilhões até 2025, marcando uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de mais de 50% entre 2017 e 2025.

Além da realidade

Assim como o uso de co-bots, outra área que a BMW vem explorando para melhorar o ambiente de trabalho de seus funcionários é a realidade virtual. Enquanto a Ford está usando dados obtidos por fatos de rastreamento para melhorar o design da estação de trabalho, o OEM alemã está usando software para visualizar linhas de produção e estações de trabalho antes de serem construídas. Eles podem, então, testar as linhas virtuais e certificar-se de que são eficientes e amigáveis ao trabalhador.

Antes da produção da 3 Series em Munique, o OEM usou um sistema de realidade virtual para expor cada estação de trabalho individual. Matthias Schindler, responsável pelo Planejamento Virtual e Implementação na Produção da BMW, forneceu informações.

“A tecnologia de realidade virtual nos permitiu configurar estações de trabalho de montagem de cabines com rapidez e eficiência”, afirmou. “ Instalações de teste demoradas que replicam a estação de trabalho em suas dimensões reais não eram mais necessárias. E o fato de que todos os especialistas envolvidos – desde especialistas em logística até planejadores de sistemas e funcionários de produção – eram facilmente capazes de trocar ideias nos estágios iniciais era um importante benefício adicional para a equipe. Nós éramos mais transparentes, mais flexíveis e mais rápidos em geral.”

Isso foi possível devido ao fato de que a BMW capturou dados de suas instalações de produção existentes há vários anos. Scanners 3D e câmeras de alta resolução têm compilado informações sobre layouts de estações de trabalho com precisão milimétrica.

A realidade virtual também está sendo usada para ajudar a orientar os trabalhadores nas linhas de produção. Uma equipe de pesquisadores da Renault Trucks examinou os benefícios potenciais da tecnologia de “realidade mista” para as operações de fabricação de motores da fabricante de veículos pesados. Trabalhando em cooperação com os especialistas em realidade virtual e aumentada, Immersion uma equipe de 20 pessoas projetou um sistema protótipo que utiliza técnicas holográficas em um processo de controle de qualidade na fábrica de motores Renault Trucks em Lyon, na França.

Renault Trucks is hoping to leverage ‘mixed reality’ technology to help workers assemble engines

A Renault Trucks espera alavancar a tecnologia de “realidade mista” para ajudar os trabalhadores a montar motores

Enquanto a realidade aumentada transpõe a informação sobre a imagem real quando exibida na tela, a tecnologia de realidade mista adiciona objetos virtuais a um ambiente real na forma de hologramas, com os quais os usuários podem interagir. “Na prática, os operadores de controle de qualidade usarão os óculos inteligentes Microsoft HoloLens, nos quais todas as peças de motor digitalizadas serão integradas”, explicou Bertrand Félix, engenheiro da Renault Trucks responsável pelo projeto.“ Através da interface de óculos e realidade mista, os operadores terão instruções para tomada de decisão que os guiarão pelas operações de controle mais complexas. No momento, os operadores que trabalham em pontos de controle ainda estão usando instruções em papel.”

As peças do motor que são digitalizadas e sobrepostas ao motor real podem ser visualizadas separadamente, direcionando os operadores através dos estágios do processo de qualidade. Os operadores trabalham com as mãos livres e podem receber vários fragmentos de informações, como instruções de montagem.

A tecnologia reduz as operações de controle de qualidade de volume e as melhora, diz a Renault Trucks. Ele também minimiza a carga cognitiva dos operadores, bem como ajuda a acelerar a sua formação. Os testes da primeira fase foram iniciados em janeiro de 2018, e outras aplicações previstas para uma segunda etapa incluem assistência na montagem ou reparo. A Renault Trucks estabeleceu como alvo o desenvolvimento de um processo de fabricação digitalizado, sem papel, com a esperança de lançar o protótipo de realidade mista em suas fábricas até 2020.

Um passo adiante

Vários fabricantes de veículos estão explorando os benefícios da produção de réplicas digitais de linhas de produção. Estes podem ser usados para ajudar na fase de projeto das fábricas, bem como para identificar formas de aumentar a eficiência e minimizar o tempo de inatividade.

O portfólio Tecnomatix da Siemens permite que as empresas projetem, desenvolvam e melhorem suas fábricas. “Eles podem criar um gêmeo digital completo da fábrica, incluindo o layout de linha, a operação de equipamentos, fluxo de material e até mesmo as operações humanas”, Dave Lauzun, vice-presidente de estratégia automotiva e de transportes da Siemens PLM Software explicou para a AMS.

A Siemens também possui um sistema operacional baseado em nuvem para ajudar a conectar máquinas e equipamentos dentro das fábricas, permitindo que eles se comuniquem uns com os outros e operem de forma mais eficiente. Ele também permite que os usuários coletem e analisem dados de equipamento.

Essas ferramentas, acrescentou Lauzun, também podem ter um impacto sobre os trabalhadores humanos e seu meio ambiente: “Podemos modelar com precisão as interações homem-máquina para avaliar as melhores soluções para os trabalhadores humanos. Uma tendência particularmente interessante é no sentido de co-bots, onde humanos e robôs interagem de forma integrada e perfeita para realizar a tarefa pretendida. A Siemens tem as ferramentas para criar o gêmeo digital de ambos robôs e humanos, para que possamos criar essa cooperação ideal. ”

Todd Bengtsson, diretor do grupo de negócios de fabricação Siemens PLM Software, acredita que há uma série de tendências diferentes que afetarão drasticamente a fabricação de veículos do futuro. Ele lista o uso de técnicas de manufatura aditiva, o aumento da colaboração homem-robô e a incorporação da realidade virtual e aumentada como fatores potenciais.

“Com relação à alavancagem dos dados de produção, a melhoria da obtenção de dados de produção e a conversão desses dados em informações úteis permitirão às empresas melhorar suas taxas de qualidade, flexibilidade e utilização”, previu.

 

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