Como a IA está transformando as fábricas

Hoje em dia, quando um novo veículo sai da linha de produção em qualquer grande fabricante de automóveis europeu, é provável que um sistema de IA esteja envolvido no processo de produção.

O aprendizado de máquina está revolucionando rapidamente a maneira como os produtos são fabricados em todos os setores, à medida que os fabricantes utilizam os benefícios da inteligência artificial para executar tarefas com mais rapidez e precisão do que qualquer ser humano poderia fazer.

De acordo com um estudo da Capgemini, mais de 50% dos principais fabricantes europeus estão atualmente implementando a IA de alguma forma. A Alemanha lidera, com 69% dos fabricantes usando a IA. No Japão, esse número é de 30% e nos Estados Unidos é de 28%. A China vem logo atrás, com 11%.

No entanto, isso é apenas o começo. A maioria dos especialistas já está falando sobre o Setor 4.0, considerado uma quarta revolução industrial na qual os algoritmos de aprendizado de máquina criam sistemas autônomos que tornam a fábrica inteligente uma realidade.

"A IA, sem dúvida, acelerará o processo de automatização na manufatura", diz Robert Luciani, consultor executivo da AI Framework em Estocolmo. A diferença com a IA é a escala de automatização que você pode alcançar, o que leva a uma maior eficiência para toda a fábrica."

Como a IA funciona?

Um algoritmo de computador padrão contém um conjunto específico de instruções de programação que informa ao sistema exatamente o que fazer e em que ordem. Um algoritmo de IA, no entanto, é projetado para aprender a melhor maneira de executar uma tarefa sem usar instruções específicas. Em vez disso, ele usa dados de entrada e feedback para desenvolver um modelo, geralmente por meio de milhões de repetições de tentativa e erro.

A IA pode estudar os valores de dezenas de componentes e ver com bastante antecedência se há algum problema se formando.

O programa de xadrez Alpha Zero é um exemplo de como a IA pode superar rapidamente os humanos e os programas de computador tradicionais. Os desenvolvedores da DeepMind treinaram o Alpha Zero simplesmente ensinando-lhe as regras do xadrez, sem lhe dar nenhuma orientação estratégica. Em seguida, o programa jogou milhões de partidas contra si mesmo, melhorando sua compreensão a cada vez. Em poucas horas, ele foi capaz de vencer os programas de xadrez tradicionais mais fortes - e os humanos - com um estilo de jogo que pegou os maiores mestres de surpresa.

Os sistemas de IA para fabricação podem usar a autoaprendizagem de forma semelhante. A Mitsubishi, por exemplo, desenvolveu um sistema de IA que ensina novas tarefas aos robôs, permitindo que as máquinas desenvolvam ações ideais por meio de tentativa e erro.

Melhoria do controle de qualidade

Atualmente, as aplicações mais comuns da IA na manufatura são o controle de qualidade e a manutenção preditiva; muitas empresas também a utilizam na produção, no desenvolvimento de produtos e no gerenciamento da cadeia de suprimentos.

Na manutenção preditiva, os sistemas de IA podem monitorar a entrada de uma grande quantidade de máquinas e sistemas para detectar sinais precoces de que algo pode estar prestes a quebrar. Em seguida, eles podem agir, evitando o fechamento de fábricas.

"A IA pode estudar os valores de dezenas de componentes e ver com bastante antecedência se há um problema se formando e se são necessárias medidas preventivas", diz Luciani. A IA é especialmente boa no controle de qualidade, pois pode usar inspeções visuais automatizadas para detectar falhas minúsculas que o olho humano pode não detectar.

A fabricante japonesa de pneus Bridgeston usa uma ferramenta de IA com sensores que inspeciona 480 itens físicos diferentes para garantir que todos os pneus sejam montados em condições ideais.

A BMW usa o reconhecimento automatizado de imagens no qual o aplicativo de IA compara uma sequência de produção em andamento com centenas de outras imagens da mesma sequência para garantir que todas as peças estejam sendo montadas corretamente. A Volvo implementa ferramentas de IA baseadas em câmeras que inspecionam os veículos acabados, incluindo o material rodante e os pneus. Essas ferramentas também podem ser usadas por oficinas de reparo de automóveis para encontrar problemas.

Encontrando melhores soluções de design

A IA também está sendo cada vez mais usada no processo de design, especialmente quando se trata de manufatura aditiva (impressão 3D). No que é chamado de design "generativo", o algoritmo de IA é informado dos objetivos e parâmetros de design a serem seguidos, como restrições de materiais e custos, e o algoritmo experimenta milhares de opções de design diferentes para encontrar a melhor.

A General Motors usou essa ferramenta de IA para projetar um suporte de assento impresso em 3D que consolidou oito peças diferentes em uma peça 40% mais leve e 20% mais resistente do que a anterior. Outros usos populares da IA incluem a previsão da demanda de determinados produtos, o que pode ajudar a otimizar os cronogramas de produção, os estoques e a aquisição de matéria-prima. Mas ainda há obstáculos quando se trata de difundir o uso da IA.

Uma área em que acredito que a IA será usada é a de produtos feitos sob encomenda.

Ainda há um nível de ceticismo em relação às máquinas "inteligentes", o que significa que qualquer erro cometido por um sistema de IA é geralmente visto como mais grave do que os erros cometidos por humanos - mesmo que ocorram com muito menos frequência.

Os sistemas de IA também podem ser muito caros para serem desenvolvidos e são tão bons quanto os dados que são inseridos no algoritmo. Muitas empresas ainda não têm o nível de especialização necessário para dimensionar as soluções de IA em toda a sua rede de manufatura.

Até o momento, a maioria dos usos da IA na manufatura está ocorrendo "sob o capô", de uma forma que os consumidores não veem nem experimentam. Mas Luciani acredita que isso pode mudar no futuro.

"Uma área em que acho que a IA será usada é em produtos feitos sob encomenda, como roupas sob medida, em que a IA pode ajudar a medir o ajuste certo para ternos e sapatos", diz Luciani. "Ela pode realmente ser usada para qualquer coisa."