Como a variabilidade do processo mata a automação na fábrica de metal

Jun 18, 2023

A automação não pode tornar confiável o que não é confiável, especialmente quando as peças que entram no sistema automatizado não são consistentes. A variabilidade é o maior obstáculo no caminho para automatizar um processo de fabricação. Getty Images

Tantos fabricantes lutam para automatizar operações aparentemente simples, apenas para passar meses depurando e, eventualmente, levantando as mãos em desespero. Eles acabam removendo a automação, muitas vezes gerando uma série de disputas com fornecedores de automação. Em quase todos os casos, a falha pode ser atribuída à variabilidade de peça a peça ou à falta de estabilidade do processo, nenhum dos quais é de responsabilidade do provedor de automação.

Na febre da indústria para automatizar, as organizações estão cometendo alguns erros fundamentais que resultam em atrasos significativos nos processos, custos excessivos e, às vezes, falha total. Eles acabam produzindo peças não conformes ou perdendo o rendimento da produção devido a falhas frequentes nas máquinas. Nesses casos, a automação pode realmente ter um impacto líquido negativo na produtividade e nos custos. Pior ainda, as falhas específicas do projeto lançam a automação em uma luz desnecessariamente ruim com o gerenciamento, de modo que os projetos subsequentes sejam rejeitados.

Os fabricantes podem evitar esse cenário tomando medidas para identificar, entender e reduzir o que continua sendo o maior motivo técnico para a falha do projeto: a variabilidade do processo.

A variação dimensional entre peças, o fator de risco mais comumente negligenciado e importante para qualquer projeto de automação, envolve dois componentes. A primeira é a capacidade do processo. As peças estão em conformidade com as especificações de impressão 100% do tempo? Um estudo de capacidade do processo fornece um instantâneo dessa capacidade e é medido como Cpk, um índice de capacidade do processo que identifica a relação entre as especificações de impressão e a variabilidade natural do processo.

O segundo componente é a estabilidade do processo. O processo permanece relativamente estável ao longo do tempo? Todo processo tem alguma variabilidade natural, como mostrado nas distribuições normais emfigura 1 . Se a linha central do processo nessa distribuição muda ao longo do tempo, ela ainda produz 100% de peças conformes? A menos que forneçam uma célula ou operação pronta para uso, os provedores de automação normalmente responsabilizam o fabricante pela estabilidade do processo.

Considere um processo no qual os blanks alimentados por bobina, nivelados e cortados no comprimento são repuxados e recortados. Especificamente, os blanks são cortados internamente a partir de bobinas pré-cortadas e posicionados para carregamento em uma prensa de extração e acabamento de duas estações com lubrificação apropriada.

A primeira estação possui sensores de detecção de moldes internos que alertam o operador sobre erros de alimentação e impedem a atuação se um molde não estiver encaixado corretamente. A segunda estação possui sensores internos que detectam se a peça moldada está assentada corretamente antes do corte. Isso inclui divisão e ejeção do acabamento para que a peça acabada possa ser removida com segurança e colocada em um transportador de saída.

Um operador de prensa carrega cada peça bruta na prensa, aciona o sistema de lubrificação e move a peça manualmente entre as estações de desenho e corte para uma cesta de peças acabadas. A sucata é seccionada na matriz de acabamento e cai em um transportador.

Na frente da prensa há uma cortina de segurança com trava rápida. Ainda assim, a empresa quer automatizar o processo por questões de produtividade e segurança. Operar a impressora é um trabalho muito exigente e os negócios estão aumentando.

Superficialmente, isso pode parecer um projeto de automação pick-and-place simples. Um sistema automatizado poderia colocar com precisão os espaços em branco em uma matriz, mover a peça desenhada da matriz uma vez ejetada e, em seguida, colocá-la na estação de acabamento (consulteFigura 2 ). Ele poderia então remover a peça acabada da matriz de acabamento e colocá-la em um transportador de saída. Com as interfaces apropriadas entre a robótica, os sensores e os controles de impressão, este projeto deve crescer sem problemas, certo?

Figura 1. Um processo estável e capaz tem distribuições estreitas de parâmetros que ocorrem bem dentro dos limites de especificação do processo.