Segundo o relatório Automation Now & Next da Automation Anywhere, 77% das organizações indicam que a área de automação receberá mais investimentos em 2023. Ou seja, é uma tendência crescente.
Se a automação industrial ainda não é uma realidade em sua empresa, você precisa ler este artigo. Neste texto, apresentamos o que é o conceito e qual a importância dessa inovação para os negócios.
Você vai entender como a automação tem evoluído na indústria e conferir 7 vantagens que ela pode proporcionar ao seu projeto. Conheça os componentes de um sistema automatizado e saiba como são feitas as medições de processos.
Descubra também como a Kalatec pode ajudá-lo a implementar este conceito de produção em seu empreendimento. Boa leitura!
Automação industrial é a junção de tecnologias de software (programas de controle), hardware (equipamentos físicos) e outros equipamentos específicos, aplicados nos mais variados processos produtivos.
Usando sistemas de controle, computadores, robôs e tecnologias da informação em processos de fabricação, dispensa a necessidade de operadores humanos.
A automação “imita” a atividade humana. Por exemplo: quando abrimos o chuveiro, usamos as mãos como sensores para sentir e conferir a temperatura.
O cérebro, atuando como um processador, analisa essa informação para saber se a temperatura está adequada e toma uma decisão, realizando alguma ação, como abrir ou fechar um regulador de temperatura para encontrar o ponto ideal.
É basicamente desta forma que ocorre a automação: com o uso de sensores, processadores e atuadores.
Seu objetivo é melhorar os processos industriais por meio de sistemas automatizados, atuando na gestão e controle de variáveis, integrando processos de produção com o ambiente virtual.
Trata-se de um conceito moderno de fabricação, essencialmente conectado à Indústria 4.0 que reúne Sistemas ciber-físicos, Internet das Coisas, Computação em Nuvem, entre outras ferramentas.
E desse conceito se origina o que chamamos hoje de “fábrica inteligente”.
Essa solução amplia a eficiência dos processos e maximiza a produção das empresas, com menor consumo de energia, diminuição de resíduos e possibilidade de erros, garantindo segurança e aumento no desempenho.
Vamos retomar essa questão com um zoom mais aprofundado.
O objetivo da automação é agilizar tarefas e aumentar a produtividade. Ou seja, reduzir o tempo dos processos e elevar a eficiência, sem deixar a qualidade de lado.
Além disso, executar tarefas que, muitas vezes, são complexas ou perigosas para a mão de obra humana.
Com a automação na indústria, as variáveis de processo são observadas e controladas, formando sistemas eficazes, que ajudam a produzir mais, com redução de custos operacionais.
Também se aumenta a confiabilidade, com um ambiente de trabalho mais seguro para todos os funcionários. A disponibilidade do maquinário é outro ponto de destaque da automação, pois é elevada consideravelmente, o que possibilita atender a diferentes demandas, dentro do prazo esperado.
Ainda que pareçam sinônimos, os termos mecanização e automação são diferentes. A mecanização permitiu a fabricação em larga escala, com a substituição do trabalho humano pelo de máquinas.
A mecanização envolve a utilização de máquinas para substituir a força humana em trabalhos repetitivos ou cansativos.
Isso pode incluir o uso de máquinas em processos de produção de fábricas, como linhas de montagem, ou em atividades agrícolas, como colheita mecânica.
Geralmente a mecanização requer operadores humanos para monitorar as máquinas e fazer ajustes, mas ainda é muito mais eficiente do que o trabalho manual.
Já a automação, mais do que isso, ajuda a melhorar as práticas de produção, tornando os equipamentos inteligentes, levantando dados, analisando e melhorando processos.
Assim, ela ajuda a controlar sistemas mecanizados, com a integração entre o trabalho de homens e máquinas.
A principal diferença entre mecanização e automação é o grau de autonomia das máquinas. A mecanização ainda requer intervenção humana em muitos aspectos, enquanto a automação envolve aplicações que podem operar sem a necessidade de supervisão constante.
Além disso, a automação é capaz de lidar com uma variedade muito maior de tarefas e pode ser facilmente reprogramada para atender a novas necessidades, enquanto a mecanização é limitada pela capacidade das máquinas que a compõem.
Investir na automação é ter vantagem para customizar demandas, garantindo o retorno rápido do investimento, enquanto potencializa a capacidade de produção.
O uso de recursos automáticos possibilita atender as demandas cada vez mais urgentes e com mais especificações, em um curto prazo de tempo, e com mais qualidade.
A ação de robôs também reduz o desperdício de insumos, possibilitando programar o fluxo de produção de acordo com cada demanda.
Com a automação é possível medir, controlar, padronizar e promover melhoria contínua nos processos produtivos, por meio de sensores, atuadores, ferramentas de controle e de supervisão, além de outros recursos.
Essas ferramentas enviam as informações em tempo real para os gestores, que podem, por exemplo, ajudar o departamento de manutenção a prever problemas, o de suprimentos na reposição necessária, entre outros.
Vamos mencionar alguns exemplos práticos de automação.
IoT Industrial (ou IIoT — Industrial Internet of Things) é a aplicação da Internet das Coisas no setor industrial, com o objetivo de melhorar a eficiência, a produtividade e a segurança no local de trabalho.
Na IoT Industrial, sensores, dispositivos e equipamentos são conectados à internet, o que garante a coleta e a análise de dados em tempo real.
Os dados coletados pela IoT Industrial são utilizados para otimizar processos, reduzir custos, melhorar a qualidade do produto e aumentar a eficiência da produção.
Por exemplo, sensores instalados em máquinas e equipamentos podem coletar dados sobre o desempenho e o estado de saúde da máquina, de modo a alavancar a manutenção preventiva e reduzir o tempo de inatividade.
Sensores também podem ser instalados em produtos e peças, de forma a assegurar o rastreamento em tempo real do produto em todas as etapas do processo de produção e da cadeia de suprimentos.
As linhas automatizadas são sistemas complexos que utilizam várias máquinas e robôs em conjunto para fabricar produtos de forma eficiente e padronizada.
Essas linhas de produção podem incluir máquinas de corte, moldagem, soldagem, montagem, inspeção e embalagem, entre outras.
Os sistemas de automação controlam a sequência de operações e garantem que cada etapa seja realizada corretamente e dentro dos padrões de qualidade desejados.
CLP significa Controlador Lógico Programável e é um dispositivo eletrônico utilizado para controlar processos industriais automatizados.
Ele é composto por um microprocessador e por módulos de entrada e saída que permitem a leitura de sinais de sensores e atuação em dispositivos como motores, válvulas e outros equipamentos.
O CLP é programável e possibilita a criação de programas que definem como o processo deve ser controlado, levando em consideração as condições de entrada dos sensores e as ações a serem tomadas nas saídas.
O CLP é amplamente utilizado na indústria para controlar processos como produção, embalagem, transporte, entre outros.
Confira a seguir um vídeo explicativo sobre esse importante tema.
Além de aprimorar a indústria, a automação vem evoluindo há décadas, proporcionando progresso em todo o ciclo produtivo e em outros setores.
O ciclo evolutivo da automação começou na 1ª Revolução Industrial, no século XVIII, na Inglaterra, marcado pelo ferro, carvão e energia a vapor, com os primeiros teares e máquinas a vapor utilizados para dar mais ritmo à produção.
Já a 2ª Revolução Industrial, ocorrida na metade do século XIX, foi marcada pelo aço, eletricidade e petróleo, trazendo mais progresso para a automação, com a utilização da energia elétrica no processo produtivo.
Na metade do século XX, quando houve uma série de evoluções tecnológicas no mundo, a 3ª Revolução Industrial aproximou a tecnologia dos computadores à produção.
Atualmente, a 4ª Revolução Industrial, conhecida como Indústria 4.0, transforma a produção industrial, com o auxílio da Internet.
Hoje, mais evoluída, a automação se apresenta como uma tecnologia que integra três áreas, reunindo avanços tecnológicos com atividades manuais e analíticas:
E com o advento da Internet das Coisas (IoT), é possível conectar máquinas e outros dispositivos à Internet, tornando tudo ainda mais rápido e eficiente.
A automação industrial tem sido um elemento-chave na transformação da indústria 4.0, que se caracteriza pela integração de tecnologias digitais e físicas em toda a cadeia produtiva.
A automação é um dos pilares da indústria 4.0, pois viabiliza a integração de processos e o controle inteligente de toda a cadeia produtiva.
Na indústria 4.0, os sistemas de automação industrial são capazes de coletar grandes volumes de dados em tempo real, a partir de sensores e dispositivos conectados em toda a fábrica.
Esses dados são utilizados para monitorar e controlar os processos de produção, de modo que os operadores tomem decisões mais precisas e rápidas.
Além disso, a indústria 4.0 tem visto o surgimento de novas tecnologias de automação, como robôs colaborativos, inteligência artificial e aprendizado de máquina, que garantem a automação de tarefas mais complexas e a tomada de decisões autônomas.
Outra característica da automação na era 4.0 é a interoperabilidade de sistemas. Esse conceito representa a comunicação entre máquinas e sistemas de diferentes fornecedores e plataformas, de forma a assegurar a integração de toda a cadeia produtiva.
Aprenda mais neste vídeo.
Sistema automatizado é um conjunto de operações que alinham as necessidades da produção usando técnicas computadorizadas ou mecânicas.
Isso otimiza o tempo, diminui custos e melhora a qualidade da produção com processos mais confiáveis e padronizados.
Os primeiros sistemas automatizados eram fechados, ou seja, controlavam processos isolados. Esse modelo de automatização evoluiu para a forma aberta, ampliando o seu alcance e melhorando vários processos em simultâneo.
Os sistemas automatizados se dividem em duas partes:
É a automatização, na prática: determinados componentes trabalham em conjunto para que as máquinas façam a ação esperada.
Dispositivos como sensores, motores, compressores, válvulas, cremalheiras, pistões, cilindros, entre outros, atuam diretamente nos processos.
Eles fazem acionamentos, pré-acionamentos, ou coletam dados importantes, como a proximidade de objetos, captura de imagens, detecção de posições, etc.
Parte responsável pela programação do sistema, usando controladores como computadores e CLPs (Controladores Lógico Programáveis). Eles ajudam a comandar e a monitorar máquinas, processos e dados.
É feita uma comunicação ágil entre todos os elementos do sistema automatizado, para que tudo funcione perfeitamente. O controle fornece informações aos funcionários, norteando o seu trabalho.
Compõem a Parte de Controle: pré-atuadores, atuadores, sensores e transdutores.
Os sensores e transdutores trabalham juntos para realizar medições e melhorar algo. Os sensores detectam variações no sistema, ou seja, estímulos físicos, biológicos ou químicos, coletando informações sobre vazão, nível, etc.
De acordo com o Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM), um sensor é um “elemento de sistema de medição que é diretamente afetado por um fenômeno, corpo ou substância que contém a grandeza a ser medida”.
São exemplos de sensores: a bobina de um termômetro de resistência, o rotor de um medidor de vazão de turbina, o cristal líquido que muda de cor dependendo da temperatura, etc.
Já os transdutores são dispositivos que convertem um tipo de energia em outra que permita uma medição mais fácil. Eles geram sinais que podem ser mecânicos, elétricos, ópticos, etc.
Ainda segundo o VIM, eles “fornecem uma grandeza de saída, a qual tem uma relação especificada com uma grandeza de entrada”.
Em determinados casos, o transdutor funciona como sensor. Como exemplos temos: o termopar, o transformador de corrente elétrica, o extensômetro, o eletrodo de ph, a tira bimetálica, etc.
Vale ressaltar que sensores e transdutores têm funções diferentes, mas, muitas vezes, são integrados, sendo comumente chamados apenas de transdutores.
São dispositivos que podem ficar ligados ou desligados, capazes de enviar comandos e emitir os sinais 1 ou 0 ao sistema. Seus sinais digitais são imunes a ruídos na transmissão.
Outra vantagem é que é possível enviar e armazenar dados para um computador de maneira fácil – em muitos casos isso pode ser feito por uma simples entrada USB.
Como exemplos de transdutores binários, citamos: os contatores, as chaves de fim de curso, as chaves de nível, e os sensores indutivos, capacitivos ou de proximidade.
Enviam combinações binárias, ou seja, valores numéricos a respeito dos processos, como a quantidade de giros de um dispositivo, por exemplo. Um representante deste tipo de transdutor com saída digital é o encoder absoluto.
Proporcionalmente ao valor da magnitude, transmitem sinais contínuos.
Os sensores ultrassônicos, o micrômetro medidor de diâmetro, os transdutores de pressão e os sensores de temperatura são alguns exemplos.
Os sinais analógicos requerem precisão de dados que podem se referir à tensão elétrica, nível, força, pressão, deslocamento, etc.
A automação proporciona inúmeras vantagens para a indústria, tornando os processos de fabricação mais flexíveis e garantindo produtos de qualidade. Conheça mais vantagens dessa tendência mundial.
Os recursos tecnológicos integram softwares avançados e sensores que permitem à máquina operar de forma autônoma, seguindo orientações pré-programadas.
As informações são enviadas para um programa sobre as condições da máquina, garantindo uma operação sem falhas, deixando seu operador responsável apenas por monitorá-lo, reduzindo riscos de erro humano e acidentes.
O investimento oferece um ótimo custo-benefício, com retorno rápido e atraente, pois reduz o custo da produção e aumenta a capacidade fabril.
Como também reduz os erros provocados pelo trabalho manual, diminui desperdícios de matéria-prima e custos com consumo de energia elétrica e manutenção dos equipamentos.
Este é um dos benefícios mais significativos, pois permite o alcance de ciclos de produção mais velozes e eficientes, já que o tempo de produção é acelerado – máquinas trabalham 24 horas por dia.
Com mais precisão, repetibilidade e menos falhas, garantem maior volume de fabricação e, assim, mais ganhos.
Os dados da produção são medidos por um computador inteligente, assegurando a precisão e o tempo total de produção. São sensores e processadores que ajudam na exatidão dos movimentos, reduzindo drasticamente as falhas na produção.
Com os recursos tecnológicos será possível programar os parâmetros da produção desejáveis, podendo prever cada etapa do processo fabril quanto ao tempo de duração de cada fase, material necessário e qualquer outra informação.
Mensurando processos, se previne falhas, defeitos e possíveis acidentes, evoluindo o sistema produtivo.
A vantagem competitiva acontece por elevar o volume de produção e o poder de negociação, uma vez que os erros e desperdícios diminuem.
O uso da solução de análise de Big Data, por exemplo, permite processar e manipular um volume gigantesco de dados, de forma ágil, gerando informações estratégicas que podem ajudar a alavancar o sistema produtivo.
Uma linha de produção automatizada é controlada por máquinas, reduzindo as chances de acidentes, mesmo sendo projetadas para atuar em ambientes de situações extremas e riscos potenciais.
Assim é possível garantir a segurança nos processos de fabricação, evitando que acidentes graves ocorram com os colaboradores.
Em resumo, a automação industrial é baseada em sistemas que ajudam a monitorar o desempenho da fábrica, detectar pontos de ajuste, e muitas outras funções. Esses sistemas são compostos por:
A automação ainda conta com dispositivos de hardware e software para implementação de controle e monitoramento, garantindo uma produção flexível, eficiente e confiável.
Antes do surgimento dos computadores e da informática, a automação estava restrita a sensores físicos e controles mecânicos. Após a invenção das máquinas eletrônicas interconectadas, tornou-se possível a avaliação dos sistemas e a aplicação de ações mais assertivas.
O computador industrial ajuda a comandar os sistemas de automação e é altamente flexível, permitindo modificações nos processos produtivos, algo que traz mais vantagens ao negócio.
Desenvolvida para ambientes mais hostis e desafiadores, essa máquina robusta possibilita às organizações o desenvolvimento de produtos, a programação de sistemas, a utilização de tecnologias avançadas, a aplicação de soluções da Indústria 4.0, como a Realidade Aumentada, etc.
Um dos equipamentos mais importantes para a implementação da automação na indústria é o CLP — ferramenta que pode ser programada, por meio de uma linguagem específica, para realizar processos.
Além dele, diversos outros dispositivos e elementos compõem sistemas integrados, realizando coleta de dados, controle, supervisão, e muito mais. Alguns exemplos:
As tendências da automação industrial estão em constante evolução, e algumas delas incluem:
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Para se sobressair no disputado mercado industrial, é essencial aplicar a Automação Industrial, criando vantagem competitiva.
Independentemente do porte da empresa, é possível automatizar a produção, reduzir custos e aumentar os ganhos.
Para isso é necessária uma visão sistêmica de todos os processos fabris, considerando desde a matéria-prima que é retirada do almoxarifado até o produto final. E o que faz desses processos eficientes é, sem dúvida, a automação.