Resiliente, sustentável e centrado no ser humano: a tecnologia da indústria 5.0
A Indústria 5.0 é a mais recente revolução industrial, na qual a colaboração entre humanos e tecnologia se torna parte integrante do processo industrial. Combinar a flexibilidade dos operadores humanos com tecnologia avançada criará indústrias sustentáveis --que beneficiam trabalhadores, empresas e o meio ambiente.
As discussões sobre a Indústria 5.0 identificaram três pilares principais — resiliência, sustentabilidade e centralidade humana — cada um dos quais descreve um benefício diferente.
O primeiro pilar, resiliência, descreve como os trabalhadores humanos trazem flexibilidade ao chão de fábrica. A automação proporcionou enormes melhorias na fabricação, trabalhando de forma rápida e precisa para aumentar a produção e a qualidade da linha de produção. No entanto, os sistemas automatizados são limitados em sua capacidade de resolver situações incomuns ou mudar de função rapidamente. Em contraste, o cérebro humano pode se adaptar rapidamente a novas circunstâncias. Isso traz resiliência à linha de produção ao criar flexibilidade.
O segundo pilar da Indústria 5.0 é a sustentabilidade. As empresas estão sendo encorajadas a agir em sustentabilidade, evitando desperdícios. e usando energia de forma eficiente. No entanto, a Indústria 5.0 também aborda a sustentabilidade ao considerar os efeitos da indústria na sociedade, esforçando-se para criar fábricas resilientes que possam lidar com os requisitos de rápida mudança impostos por um mundo em mudança.
O pilar final é a centralidade humana, que garante que a inteligência artificial (IA) e os robôs autônomos não substituam os trabalhadores humanos. Em vez disso, a IA, a autonomia e os sistemas robóticos são ferramentas que aprimoram as capacidades dos trabalhadores, libertando-os de tarefas repetitivas ou perigosas.
A Indústria 5.0 também busca reduzir a fadiga do trabalhador, que causa mais de 40% dos problemas de qualidade na linha de produção moderna. [1] Ela permite que os trabalhadores causem o maior impacto usando suas habilidades e experiências individuais.
A Indústria 5.0 permite que as empresas adotem uma visão estratégica da sustentabilidade para garantir que possam se adaptar e permanecer competitivas, independentemente de como o mercado evolua. Ela também recompensa as empresas que investem no desenvolvimento e bem-estar de sua força de trabalho humana.
No geral, a Indústria 5.0 mistura tecnologia e humanidade. Para entender como isso é implementado e os benefícios que ele trará, este artigo analisará alguns exemplos de como os trabalhadores humanos farão parte da linha de produção.
Estudo de caso 1: O Chefe de Equipe
Ao contrário de muitas linhas de produção, que geralmente apresentam funções bem definidas, a logística é um setor que deve lidar com mudanças de forma rápida e eficiente. Por exemplo, na automação de armazéns e logística, robôs são empregados para escolher e classificar pacotes recebidos.
Para executar esta tarefa, o robô combina detecção e movimento. Uma câmera captura e avalia todos os pacotes na esteira. Neste ambiente, os tempos de ciclo são muito importantes; os robôs podem precisar lidar com entre 25 e 30 pacotes por minuto. Portanto, a geração de imagens deve ocorrer em frações de segundo. Os sistemas de computação de ponta aprimorados por IA permitem que os robôs identifiquem cada pacote e decidam a ação correta.
Em um conceito conhecido como autonomia supervisionada, esse sistema funciona de forma independente na maior parte do tempo, concluindo a maioria de suas operações. No entanto, os sensores podem capturar imagens de uma cena que eles não reconhecem. O alvo pode ser um novo tipo de embalagem ou uma caixa que foi danificada durante o transporte. Sem intervenção humana, o processo pararia.
Neste cenário, a centralidade humana na Indústria 5.0 oferece uma vantagem clara. Um chefe de equipe recebe um alerta de que o sistema não reconhece uma encomenda. Embora o chefe de equipe trabalhe remotamente e possa ser responsável por muitas máquinas em vários locais diferentes, ele ainda pode identificar uma exceção em 10 segundos. Com alguns toques de tecla, o chefe de equipe pode instruir o robô sobre a ação correta, e o processo pode continuar, tendo experimentado apenas um atraso mínimo.
O tipo de pacote incomum é então registrado no banco de dados da IA --para que, na próxima vez que os sensores o encontrarem, o processo automatizado possa lidar com isso sem exigir intervenção humana. Idealmente, o número de exceções deve diminuir ao longo do tempo, mas nunca chegará a zero porque os remetentes estão constantemente introduzindo novos tipos de pacotes.
Talvez no cenário anterior, um pacote que havia sido enviado em uma caixa de papelão agora seja enviado em uma embalagem de papelão. Por sua vez, o fabricante pode mudar para usar uma embalagem de bolhas. Os robôs de triagem devem reaprender cada novo tipo de embalagem à medida que é introduzido. Além disso, mudanças como embrulhos sazonais pareceriam simples para um humano, mas a mudança de cor pode confundir o robô. Em cada caso, um chefe de equipe humano pode identificar e resolver a exceção em segundos.
A tecnologia que permite essa funcionalidade será familiar para instaladores em qualquer fábrica moderna, pois os sistemas de visão incorporados agora são comuns. Essas câmeras de visão incorporadas permitem a inspeção automatizada diretamente na linha de produção. O sistema captura imagens de cada item por meio de uma câmera dedicada, comparando as dimensões dos itens com os itens padrão em tempo real. O sistema pode identificar imediatamente itens com defeito e descartá-los ou retê-los para inspeção posterior.
Ao combinar sistemas de visão incorporados com IA de ponta, o sistema pode tomar essas decisões rapidamente, o que é vital para as condições dinâmicas e de movimento rápido encontradas em fábricas inteligentes. Esses sensores são vinculados à rede por meio de conexões de alta velocidade, com ou sem fio. Conectores e antenas desempenham um papel importante em manter a latência da comunicação no mínimo, mas os humanos continuam sendo um componente essencial na rede.
Estudo de caso 2: O Humano Aprimorado
Even with human supervision, situations may arise in which smart factory systems are unable to work autonomously. In dynamic environments, robots cannot replicate the flexibility of a human operator. Vision systems can become confused by uneven lighting changes, and grippers may be unable to handle irregular objects.
Para mitigar esses problemas, as organizações podem achar mais eficaz aprimorar a força de trabalho existente em vez de tentar replicar características humanas com automação. Uma opção é aumentar as habilidades dos trabalhadores com dispositivos mecânicos, como exoesqueletos robóticos. Esses dispositivos elétricos são usados --ao redor do corpo, combinando as ações dos usuários conforme eles se movem. No processo, a estrutura do exoesqueleto estabiliza o corpo e captura energia conforme o usuário se move. Uma rede de molas e tiras que funcionam com o movimento do usuário reduz a carga de trabalho e a fadiga, proporcionando um local de trabalho mais seguro e eficiente.
Os exoesqueletos permitem que as capacidades humanas se tornem parte do processo de produção, usando as experiências dos trabalhadores e a consciência situacional para reagir instintivamente a situações inesperadas. Um robô diante de circunstâncias semelhantes pode interromper a produção.
Os exoesqueletos permitem que as capacidades humanas se tornem parte do processo de produção, usando as experiências dos trabalhadores e a consciência situacional para reagir instintivamente a situações inesperadas. Um robô diante de circunstâncias semelhantes pode interromper a produção.
O equipamento que permite esse nível de integração é semelhante ao de outras tecnologias vestíveis. Pequenos sensores de pressão e tensão vestíveis e acelerômetros fornecem feedback proprioceptivo ao usuário. Sistemas de visão e telas fornecem informações para o visor ou óculos do usuário, e dispositivos avançados de interface homem-máquina (HMI) permitem que o usuário interaja com outros equipamentos.
Conclusão
A tecnologia que impulsiona a Indústria 5.0 tem muito em comum com os aplicativos existentes, mas oferece a capacidade de integrar humanos ao ambiente de automação. Por meio de uma combinação de estratégias, a Indústria 5.0 verá humanos trabalhando ao lado da automação em uma função de supervisão ou até mesmo assumindo o lugar de robôs quando suas capacidades se tornarem limitadas.
Essas estratégias alavancarão o poder da cognição humana para entender situações não estruturadas e aumentar isso com tecnologia que tornará a fábrica do futuro mais do que a soma de suas partes.