Inteligência Artificial Aplicada à Manufatura

Estamos no tempo da Indústria 4.0 e da Inteligência Artificial (IA), e os gestores e engenheiros da produção podem se perguntar: Como usar a Inteligência Artificial na manufatura? Boa pergunta! E aqui explano sobre alguns usos. A lista apresentada não é exaustiva, mas acredito que consegui destacar os principais usos.

1. Fazer uso dos dados

Big Data é não só um conceito mas também uma situação real. Hoje temos muitos, mas muito mais, dados que anos atrás. O Editor da revista The Manufacturer destaca isso no artigo "How data is fundamental to manufacturing’s digital transformation". Essa é uma característica da manufatura que está caminhando para a Indústria 4.0. Os dados estão por toda parte. Não é mais possível lidar com os números somente utilizando planilhas eletrônicas, como o Microsoft Excel. Os gestores precisam de sistemas de suporte à decisão adaptado ao atual Big Data, de forma a se ter excelência na gestão da cadeia de suprimentos e no gerenciamento do risco, como exemplos iniciais.

2. Previsão de demanda e de preços

Ouvi de um gerente de uma montadora do setor de duas de rodas, no mês passado, que antigamente o setup de uma linha de produção era feita uma vez por ano. Hoje o setup é feito várias vezes por ano. Porquê? Por que a demanda e os preços tem variado muito e a gerência da produção precisa acompanhar. Aqui a Inteligência Artificial pode auxiliar os gestores, calculando estimativas da demanda futura e de seus preços.

3. Previsão de falha e o "Check" da Qualidade

A produção lida diariamente com a previsão de falha, de modo que os seus esforços garantam o estado de "falha zero" o máximo possível. O uso de métodos estatísticos são conhecidos e utilizados nessa empreitada. Agora, lidamos com uma quantidade muito maior de dados, e se abre espaço para o emprego de Machine Learning (Aprendizado de Máquina) nesse segmento. Aplicativos, por exemplo, de Visão Computacional podem ser inseridos numa linha de produção para checagem da qualidade da montagem de placa de circuito integrado e para a confirmação de que todos os seus componentes foram inseridos corretamente.

4. Manutenção Preditiva

Não tem como escapar! A máquina vai parar! Essa é uma realidade e o gestor da produção precisa estar preparado. Neste momento, eu estou trabalhando num algoritmo para prever a parada de uma máquina específica ou de um linha de produção. A Inteligência Artificial pode ajudar a analisar os dados históricos de funcionamento das máquinas de uma linha de produção e buscar prever quando uma máquina/componente/sistema irá parar. Esse tipo de aplicação ajudar o gestor a se preparar e planejar a manutenção preditiva. Sendo assim, o intuito é não deixar a produção parar, é se adiantar à falha e aumentar a "Vida Útil Restante" ou Remaining Useful Life (RUL). Há vários artigos acadêmicos sobre o tema. Vou destacar aqui os que eu encontrei na minha pesquisa:

- Log-based Predictive Maintenance

- How to Implement Machine Learning For Predictive Maintenance

- Machine Learning Techniques for Predictive Maintenance

- An Intelligent Fault Diagnosis Method Using GRU Neural Network towards Sequential Data in Dynamic Processes

- Predicting the Remaining Useful Life of an Aircraft Engine Using a Stacked Sparse Autoencoder with Multilayer Self-Learning

- Machine Learning for Equipment Failure Prediction and Predictive Maintenance (PM)

5. Design Generativo

O Design Generativo é outro uso de Inteligência Artificial para a manufatura. Pode ser entendido com um ambiente digital (um software) onde uma série de parâmetros sobre, por exemplo, uma linha de produção ótima deva ser alcançado. O uso de Machine Learning é empregado para testar e analisar as diversas combinações ou alternativa possíveis para se atingir os parâmetros idealizados inicialmente. Podem ser incluídas restrições quanto aos tipos de materiais, métodos de produção, tempo e orçamento.

6. Digital twins

No artigo "What is a digital twin and why it's important to IoT", do ano passado, e o da revista Forbes, "What Is Digital Twin Technology - And Why Is It So Important?", observa-se a importância dada ao conceito de digital twins. Nada mais é do que ter um ambiente virtual se integra à verdadeira fábrica por meio dos seus componentes "smart", obtendo e processando dados na condição de tempo real, status ou a posição física de seus itens físicos. Nele estão todos os elementos e tecnologias da manufatura real, como dispositivos de IoT, sensores e os dados (data analytics). Num ambiente desse tipo a Inteligência Artificial ajuda a simular os seus processos e a encontrar as melhores alternativas virtualmente.

7. Impacto ambiental

A Inteligência Artificial pode ajudar na redução do impacto ambiental causado pela indústria. O intenso consumo de níquel, cobalto e grafite tem traduzido maior poluição para o meio ambiente. A IA pode ser usada para otimizar a produção e buscar reduzir o uso desses materiais. Uma outra abordagem é uso da IA para encontrar substitutos eco-friendly à esses e outros materiais tóxicos.

8. Robôs

O uso de robôs é uma realidade em muitos segmentos da manufatura já há algum tempo. Com o uso da Inteligência Artificial, e suas moderníssimas técnicas de Machine Learning e Reinforcement Learning, os robôs ganharam mais usos e com maior presteza. Devida às suas capacidades de decisões e alcance dos seus resultados, os robôs desempenham papéis importantes não só na manufatura como também em outras áreas da economia, como a cirurgia na medicina.

9. Customer service ou serviço ao cliente

Quando você ouve "serviço ao cliente", você só lembra de hotéis e viagens? Opaa! Não é só isso não. A indústria está antenada ao que acontece aos seus clientes. Na verdade sempre esteve. Mas agora essa "conexão" entre cliente e indústria é muito mais "veloz" e "próxima". Veja o meu artigo sobre a "Máquina de lavar on-line!". Esse exemplo demonstra claramente o quanto o produto final (e na casa do cliente!) está conectado ao seu fabricante. É a oportunidade que o gestor da produção e a engenharia da fábrica precisava para ajustar e efetuar melhorias aos produtos. Uma oportunidade de ouro para a indústria que se antecipa aos problemas que ainda serão relatados pelo clientes nos canais tradicionais da assistência técnica.

Qual o futuro da manufatura?

E por fim, qual será o futuro da manufatura? Bem, não tenho dúvida que aqueles gestores de produção que abraçarem a Inteligência Artificial como uma capacidade distintiva ao que fazem hoje irão colher muitos bons frutos. O desprezo pela IA não será nada bom para a indústria. Particularmente não tenho medo que a IA será desprezada. Muito pelo contrário! As empresas industriais estão buscando conhecer o quanto de maturidade do conceito Indústria 4.0 possuem para que, num momento subsequente, possam caminhar para o uso da IA. 😀👍