Enquanto os fabricantes ainda estão se acostumando com os métodos de interconexão de novas tecnologias para melhorar a eficiência e a produtividade – o princípio orientador da Indústria 4.0 – a próxima fase da industrialização já está no horizonte.
Aqui, Richard Mount, Diretor de Vendas da Swindon Silicon Systems, fornece uma visão geral da Indústria 5.0 e o papel que os ICs personalizados desempenharão em seu desenvolvimento.
É bem entendido que a Indústria 4.0 se refere à integração da automação e troca de dados na manufatura. A base dessa era é um uso aprimorado de dados e dispositivos conectados, análises avançadas e aprendizado de máquina, uma conexão homem-máquina mais profunda e tecnologias avançadas de engenharia, como impressão 3D.
A Indústria 5.0 leva essas qualidades um passo adiante. Alargando os conceitos da Indústria 4.0, esta nova revolução industrial é descrita pela União Europeia como “uma visão da indústria que aponta para além da eficiência e da produtividade como únicos objetivos, e reforça o papel e o contributo da indústria para a sociedade”.
Falar sobre Indústria 5.0 agora pode parecer precipitado. Afinal, ainda estamos no meio da Indústria 4.0. No entanto, dada a rápida taxa de avanços tecnológicos, como IA e aprendizado de máquina, é útil começar a considerar como a próxima era industrial pode acontecer.
Hiper pessoal
Existem muitos casos em que a personalização já é bem-sucedida – não há duas páginas iniciais da Netflix com a mesma aparência, dependendo das preferências do usuário, e os menus de algumas das maiores redes de restaurantes do mundo permitem que os clientes adicionem e subtraiam componentes da refeição ao seu gosto. Mas e em um contexto de manufatura – como ela pode abraçar a era da customização em massa?
A personalização em massa soa como uma espécie de oxímoro. No entanto, com os princípios da Indústria 5.0, será possível fabricar sob medida em escala. Tecnologias avançadas, como impressão 3D e design assistido por computador, certamente serão fundamentais para o seu desenvolvimento. Técnicas de produção à parte, a personalização em massa depende da coleta e uso de dados para entender as preferências individuais e entregar produtos personalizados.
As empresas de manufatura podem aproveitar a análise de big data, IA e aprendizado de máquina para processar grandes quantidades de dados. Ao analisar as preferências do cliente, padrões de compra e informações demográficas, os fabricantes podem adaptar os produtos para atender às necessidades individuais. Essa abordagem orientada por dados ajuda na criação de configurações personalizadas de produtos, embalagens, marcas e preços.
No nível de fabricação, os dados também são cruciais para fazer a personalização acontecer. Por exemplo, por meio de sistemas e bancos de dados digitais, os fabricantes podem acessar as especificações de clientes individuais para orientar o processo de fabricação e garantir que os produtos personalizados sejam produzidos de acordo com as configurações desejadas.
Os dados também permitem o monitoramento em tempo real dos processos de produção. Ao integrar dados de sensores e dispositivos IoT, os fabricantes podem acompanhar o progresso de produtos personalizados em toda a linha de produção. Esse monitoramento em tempo real ajuda a identificar e solucionar quaisquer desvios ou problemas que possam surgir, garantindo que os produtos personalizados sejam fabricados com precisão e eficiência.
Homem e máquina
Onde a Indústria 4.0 se concentrou em garantir a consistência da qualidade, fluxo e coleta de dados, a Indústria 5.0, embora ainda focada nesses objetivos, dá mais atenção a pessoas altamente qualificadas e robôs trabalhando lado a lado. Naturalmente, isso aumentará ainda mais a presença de robôs colaborativos, ou cobots, no chão de fábrica.
Embora historicamente os cobots não tenham sido tão populares quanto os robôs industriais, vários drivers foram propostos para acelerar sua adoção, incluindo a Indústria 5.0. No entanto, à medida que os robôs se libertam de suas gaiolas e trabalham mais próximos dos humanos, é vital que eles tenham um controle preciso sobre seus movimentos.
Os Cobots usam vários sensores para escolher caminhos, perceber mudanças no ambiente e fazer julgamentos corretos em situações complexas. Por exemplo, os sensores de torque dão aos robôs uma sensação de ‘toque’, permitindo que eles interajam com segurança com o ambiente. A maioria dos sensores de torque emprega medidores de tensão, que convertem a pressão aplicada em um sinal elétrico que pode ser medido. Ao combinar vários medidores, o sensor de torque pode determinar a intensidade e a direção da força. Isso permite que os cobots manipulem e montem delicadamente itens frágeis sem causar danos.
Para ajudar os cobots a distinguir com sucesso entre objetos inanimados e seus colegas humanos, são usados sensores táteis como tipos piezoelétricos, piezoresistivos, capacitivos e elastoresistivos. As tecnologias piezoelétricas podem coletar dados das articulações do cobot e transmitir essas informações ao controlador. Os sensores capacitivos podem atuar como sensores de proximidade, permitindo que o cobot desacelere quando detecta a presença de um objeto em seu caminho. A maioria dos sensores de detecção, como sensores de área, ajudam a desacelerar ou parar quando trabalhadores humanos estão próximos, evitando colisões.
A tecnologia de sensores também pode ajudar na manutenção do robô. A detecção de temperatura é uma parte importante do autodiagnóstico de um robô, pois peças superaquecidas são uma boa indicação de falha. Além disso, os padrões de eixo da máquina — determinados por sensores inteligentes em codificadores lineares — podem ser usados para prever quanto desgaste as diferentes peças experimentam e, portanto, quando precisarão ser substituídas.
O ASIC dentro
A terceira coisa a saber, e uma tecnologia fundamental por trás dessas tendências da Indústria 5.0, é o papel de um IC personalizado. Está claro que os temas que sustentam a Indústria 5.0 dependem de uma coisa – sensores inteligentes. E, por trás desses sensores, um ASIC pode permitir um resultado final mais inteligente, menor e mais sofisticado.
Os ASICs geralmente são projetados para interagir diretamente com o elemento sensor, permitindo uma aquisição de sinal eficiente e precisa. Eles podem fornecer condicionamento específico do sensor, amplificação, filtragem e digitalização da saída analógica do sensor para simplificar o projeto do sistema do sensor e melhorar o desempenho geral.
Um ASIC também pode, se necessário, otimizar o consumo de energia dentro do sistema de sensor inteligente, integrando funções de gerenciamento de energia, como reguladores de tensão. Outras funcionalidades incluem comunicação de dados, com o ASIC projetado para incluir interfaces de comunicação como UART, SPI, I2C ou até mesmo protocolos sem fio para permitir a transmissão contínua de dados para dispositivos ou redes externas. Embora alguns desses requisitos possam ser atendidos usando um IC pronto para uso, há muitos benefícios na rota ASIC.
Primeiro, um design ASIC permite investimento em desempenho onde é importante. Em sensores de posição para cobots, por exemplo, isso pode ser uma especificação de não linearidade, igualando a precisão em diferentes pontos de escala. Também poderia ser um alvo agressivo em ruído de baixa frequência, que não pode ser facilmente calculado. É aqui que trabalhar com um parceiro ASIC experiente traz benefícios: todo o caminho do sinal pode ser otimizado e simulado nos mínimos detalhes, e IP e experiência comprovados podem ser implantados.
Além disso, o tamanho da placa de circuito impresso é reduzido, resultando em um dispositivo menor e mais leve, que oferece maior dinâmica e é capaz de atender a novas aplicações. A montagem torna-se mais simples e os componentes eletrônicos recebem maior proteção contra fatores ambientais. Alguns clientes também valorizam a proteção que ele oferece para o IP do circuito, especialmente aqueles que se adiantam no jogo com dispositivos inteligentes da Indústria 5.0 ou aqueles que trabalham com produtos altamente personalizados, pois os circuitos integrados monoliticamente são muito mais difíceis de fazer engenharia reversa do que uma coleção de peças padrão conectados juntos à vista.
Enquanto muitos fabricantes se familiarizam com a Indústria 4.0, saber como a próxima fase da indústria tomará forma nunca foi tão importante. A rápida taxa em que a tecnologia evolui agora significa que a Indústria 5.0 pode surgir mais cedo do que muitos antecipam. Portanto, o conhecimento das tendências iminentes e uma sólida compreensão dos componentes elétricos que são fundamentais para o seu sucesso é a chave para se manter à frente da curva.
Por The Manufacturer