O que é manufatura avançada?

A manufatura avançada descreve o uso de tecnologias e técnicas criativas para aumentar a competitividade dos negócios. Setores de manufatura usam tecnologias criativas para acompanhar continuamente os avanços em informações eletrônicas, tecnologia de computadores, máquinas, materiais e gerenciamento habilitado para tecnologia para melhorar a qualidade e o processo de manufatura.

Esses avanços tecnológicos podem estar relacionados a qualquer parte do processo de design e manufatura – desde a concepção até a criação, testes on-line, requisitos de marketing e gerenciamento geral. O objetivo é criar um produto eficiente e de alta qualidade, com baixo consumo e um processo de produção limpo e escalável. Em suma, a manufatura avançada abrange todos os aspectos da manufatura, desde a concepção até a prateleira do mercado e além, em alguns casos. Ele depende muito da tecnologia de comunicação da informação (TIC) para integração perfeita dentro dos setores de manufatura e de negócios de uma organização.

Tipos de manufatura avançada

A manufatura avançada se divide em tecnologias e técnicas relacionadas a três setores principais:

Produção eficiente

As tecnologias adotadas estão relacionadas ao projeto, seguido de simulação. Ele aborda modelagem física e computacional, todas as tecnologias avançadas de produção e técnicas de controle relacionadas que uma unidade de manufatura pode precisar adotar. O foco está na engenharia simultânea, em vez de sequencial. As tecnologias de produção incluem a criação rápida de protótipos e a manufatura próxima à forma definitiva, bem como as técnicas de fundição de precisão, usinagem e união.

Produção inteligente

A produção inteligente utiliza tecnologia de comunicação da informação em sistemas de manufatura e logística. Este sistema se concentra na criação e implementação de sistemas para otimizar as instalações de manufatura com monitoramento eficaz, juntamente com planos de manutenção e reparo atualizados regularmente.

Organização eficaz

A organização eficaz refere-se ao desenvolvimento de criação e coordenação eficazes de recursos de manufatura. Compreende recursos materiais e conhecimentos afins e atua em áreas onde a tecnologia pode ser utilizada para potenciar a participação e as competências de uma PME ou mesmo de uma grande empresa. A organização eficaz analisa aspectos relacionados à manufatura, como licitação virtual, compartilhamento de instalações e recursos, unidades de incubação para novas ideias e tecnologias, gestão do conhecimento e todos os aspectos do comércio eletrônico.

Embora essas sejam as amplas categorias de tecnologias, algumas técnicas de manufatura avançada ajudam as empresas a encontrar novos mercados, estratégias e métodos de abordagem para seus produtos. Esta é uma lista indicativa, pois essas tecnologias estão em constante inovação para atender às necessidades de um mercado dinâmico.

Manufatura aditiva

Os fabricantes usam métodos como impressão 3D, modelagem de deposição fundida ou sistemas de impressão a laser em pó para criar modelos complexos a partir de um único material. Dessa forma, conseguem identificar possíveis pontos fracos em seus sistemas sem desperdiçar materiais e recursos. Os setores que utilizam a manufatura aditiva são aeroespacial, área médica, prototipagem, automotivo e bens de consumo, entre muitos outros. Essas tecnologias continuam a custar menos para serem implementadas.

Materiais avançados e compostos

Materiais avançados permitem misturas compostas extremamente precisas para aplicações específicas, como misturas de metais, plásticos, vidro e cerâmica. Materiais que exigem precisão em suas propriedades químicas e físicas são manipulados para ajudar a permitir avanços de desempenho e reduzir as trocas de material. Os materiais compostos usados geralmente incluem plásticos recicláveis, ligas de alta resistência e cerâmicas avançadas, entre outros.

Robótica e automação

A robótica se encaixa naturalmente entre as técnicas de manufatura avançada e é projetada para automatizar processos que envolvem movimentos de precisão, levantamento de objetos pesados e união de elementos com consistência em todas as unidades de produção. Além disso, a robótica reduz o risco envolvido em trabalhos perigosos, como os setores automotivo e aeroespacial.

Usinagem e soldagem a laser

O processo a laser permite precisão na usinagem e soldagem. A tecnologia a laser processa peças de alta precisão rapidamente, pois a integridade do componente é mantida com quantidades menores e constantes de calor. Tais processos são usados para fazer vasos de pressão e soldagem de sensores de proximidade. Também é visto em soldagem de baterias e componentes eletrônicos sensíveis.

Nanotecnologia

Os dispositivos estão se tornando menores e, naturalmente, a necessidade de peças e componentes menores está aumentando. A nanotecnologia tem ganhado cada vez mais força entre projetistas que buscam aumentar a funcionalidade e diminuir o tamanho dos dispositivos. A nanotecnologia ajudou os sistemas de manufatura avançada a minimizar sua pegada geral, maximizando a funcionalidade em todas as linhas de produção.

Integração de rede e TI

Com a internet, a conectividade é incomparável, e os avanços na tecnologia da internet permitiram a conectividade entre sistemas e máquinas também. A comunicação entre os setores pode ser eletrônica e não precisa ser feita manualmente. Com acesso à Internet para todos os aspectos da manufatura, há uma notificação instantânea sobre quaisquer problemas que possam surgir, permitindo reparos preventivos e economizando tempo e dinheiro.

Benefícios das tecnologias de manufatura avançada

As tecnologias de manufatura avançada tornaram-se essenciais para operações de manufatura sensíveis ao custo e se concentram na eliminação de desperdício. Tecnologias como robótica, manufatura aditiva e nanotecnologia estão revolucionando a forma como a indústria manufatureira funciona. No entanto, é essencial compreender os benefícios da manufatura avançada para garantir melhores níveis de controle sobre a eficiência do processo produtivo.

1. Aumento dos níveis de qualidade

O principal benefício das tecnologias de manufatura avançada é o aprimoramento da qualidade. Quando a robótica e a automação fazem parte do processo de manufatura, as chances de erro humano são poucas. Esta é a principal razão pela qual as instalações de manufatura mudaram para a robótica quando se trata de produção em larga escala. O número de acidentes, defeitos e ineficiências de custo resultantes são reduzidos.

A adoção da automação libera os funcionários para se concentrarem em tarefas mais estratégicas que envolvem a tomada de decisões. Simplificando, o trabalho manual é entregue às máquinas e o trabalho mais intelectual aos humanos.

2. Produtividade aprimorada

As tecnologias de manufatura avançada aumentam a produtividade de várias maneiras. Elas oferecem aos fabricantes a capacidade de aumentar ou diminuir a escala com base nas necessidades do mercado. Desde a criação de produtos personalizados em pequenos lotes até a produção em massa de grande escala, a produtividade é aprimorada e também pode ser personalizada.

3. Incentivo à inovação

A capacidade de escalar a produção permite aos fabricantes criar produtos mais novos de maneira econômica. Produtos personalizados em pequenos lotes podem ser criados sem comprometer os prazos de produção regulares. A qualidade dos produtos permanece alta, mas o uso de matérias-primas é reduzido, reduzindo também a pegada de carbono.

4. Tempo de produção reduzido

A manufatura digital faz uso da virtualização para criar fábricas digitais que simulam o processo de produção. Essas simulações ajudam os engenheiros a projetar um layout de fábrica, sequência de produção e saída do modelo impecáveis. Quaisquer obstáculos potenciais podem ser resolvidos antes do início da produção. Esses ambientes criados digitalmente podem ser replicados na realidade em vários locais, reduzindo o tempo de lançamento no mercado.

Etapas-chave para a implementação de tecnologias de manufatura avançada

As tecnologias de manufatura avançada não são plug-and-play e dependem de pessoas qualificadas e processos formais. Aqui estão quatro etapas principais para a implementação de tecnologias de manufatura avançada:

Sincronização de manufatura e estratégia de negócios

As empresas precisam ter uma estratégia de manufatura bem pensada que se vincule fortemente a uma estratégia de negócios. Isso pode ser alcançado quantificando aspectos como prazos de entrega, qualidade do produto, flexibilidade de fabricação e custos incorridos para vários segmentos de clientes. Uma vez quantificados, os dados dessas duas estratégias podem ser usados para criar metas de manufatura inovadoras. Por sua vez, as informações de dados ajudarão nas decisões de investimento e despesas de capital para a adoção de tecnologias mais recentes e sua implementação.

As estratégias ideais de manufatura também devem listar quando ou sob quais circunstâncias os investimentos devem ser suspensos. Isso evita projetos esquecidos e reduz a tensão na infraestrutura.

Essas estratégias podem ser difíceis se a liderança gerencial não tiver acesso ao tipo certo de dados sobre as necessidades de negócios e as várias opções de custo para atingir as metas de negócios. Outra questão é a desconexão entre os vários departamentos e suas estratégias e os incentivos dados aos funcionários. A primeira questão pode ser tratada investindo-se em recursos analíticos e de aquisição de dados poderosos. A segunda questão é tratada garantindo que os incentivos de todos os departamentos estejam alinhados com o trabalho realizado. Os canais de feedback devem ser mantidos abertos o tempo todo para reduzir a falta de comunicação entre a gerência e outros departamentos.

Exploração de redes para identificação de tecnologia

As empresas precisam construir redes internas e externas fortes para identificar novas tecnologias relevantes para seu setor. Arriscar em uma tecnologia relativamente mais nova que mostra potencial com risco mínimo pode fornecer ótimos retornos, em vez de se ater a marcas com alto valor que não são a escolha certa.

Uma rede de negócios precisa da estrutura certa com objetivos claros para os membros. Os benefícios devem ser claros para os membros, e o desempenho da rede deve ser medido regularmente em relação a um conjunto de métricas quantificadas de entrada e saída. A diversidade da rede também é crucial para o seu sucesso.

Priorização e avaliação de tecnologia

Toda empresa precisa ter um conjunto sólido de processos para quantificar o custo e os méritos de cada opção de tecnologia em comparação com a sua estratégia de negócios. Esse processo deve ser supervisionado por executivos qualificados que assumem riscos e podem conduzir inovações na direção certa. Esses executivos também devem estar prontos para se desvencilharem das tecnologias que falham, se necessário. Esses executivos também precisarão do apoio de analistas especializados que possam fornecer os dados certos e prever o impacto da tecnologia em um período de transição.

Implementação de tecnologias rápida e estratégica

As empresas exigem rapidez na criação de pilotos e implantação de novas tecnologias. No entanto, a maioria continua apreensiva com a implementação de novas tecnologias e tende a resistir até que seja tarde demais. É difícil para os executivos equilibrar o funcionamento diário da organização enquanto fazem P&D com novas tecnologias. A maneira de lidar com isso é criar uma pequena equipe especializada que possa trabalhar de forma independente no aspecto de P&D de novas tecnologias. Dessa forma, é mais fácil trazer tecnologias avançadas para uma empresa.

Desafios e soluções na implementação da manufatura avançada

Existem dois desafios principais na adoção da manufatura avançada: recursos humanos e tecnologia.

Questões de recursos humanos

• Há uma demanda cada vez mais não atendida por profissionais de gerenciamento com habilidades de TI e design que sejam capazes de assumir riscos.
• Habilidades avançadas de design são necessárias para ciclos de produção mais curtos e personalizados.
• Conhecimentos de TI e conjuntos de habilidades, como compreensão de software baseado em máquina CAD/CAM e CNC, são necessários, mas nem sempre estão disponíveis.
• Os empregadores estão encontrando cada vez mais dificuldade para recrutar profissionais qualificados.
• Garantir que os membros da equipe sênior possam atualizar suas habilidades técnicas e de negócios é um desafio.

Desafios tecnológicos

Existem vários desafios tecnológicos que uma organização enfrenta:

• As tecnologias de manufatura avançada naturalmente exigem grandes investimentos em pesquisa e desenvolvimento. Há também um fator de risco relativamente alto que as empresas assumem, que às vezes afeta a tomada de decisões e, em última análise, a inovação.
• Em vários casos, as empresas podem achar difícil acessar materiais específicos, ou têm dificuldade em entender as características do material. Técnicas de avaliação e o processamento de projetos também podem ser complexos de criar e aplicar.
• Muitas vezes, a capacidade de simulação adotada por uma organização não acompanha o desenvolvimento tecnológico, causando atrasos.
• São necessários mais investimentos em segurança cibernética para acompanhar as inovações tecnológicas.

Para lidar com essa variedade de desafios de força de trabalho e produtos, as empresas podem adotar várias soluções possíveis:

• Elas podem investir no desenvolvimento de uma equipe de profissionais bem versados em software de design.
• Oferecer mais estágios com o incentivo de melhor remuneração e perfis técnicos de alto nível.
• As empresas podem começar com tecnologias escaláveis de manufatura avançada em setores de menor risco e introduzi-las gradualmente no restante da organização. Essa abordagem graduada ajuda as empresas a entender os possíveis desafios e resolvê-los antes da expansão.

As tecnologias de manufatura avançada têm o potencial de aprimorar a manufatura e a produção até níveis exponenciais, se implementadas da maneira correta. A combinação da tecnologia com o talento analítico humano é uma combinação imbatível.