CLOUDNC EM DESTAQUE NA REVISTA METAL MARKET - PUBLICADA EM FEVEREIRO DE 2020.
Muitos componentes metálicos são fabricados através da maquinação do material para obter a peça acabada, mas a criação de programas optimizados para as modernas máquinas-ferramentas utilizadas é morosa. A CloudNC está a tentar revolucionar o negócio da maquinagem na sua fábrica de um ano em Chelmsford, Reino Unido, onde Richard Barrett se encontrou com Theo Saville, cofundador e CEO, para discutir o progresso.
Imagine um bloco sólido de aço inoxidável de alta qualidade, que pode ter meio metro cúbico ou mais de volume, custando muitos milhares de dólares. Agora imagine que a sua tarefa é fazer vários furos em todas as seis superfícies desse cubo, com vários diâmetros precisos - alguns roscados e outros lisos - certificando-se de que alguns se ligam para criar canais, mas também garantindo que outros são separados dos seus vizinhos por uma espessura mínima de aço pré-definida.
Estes componentes complexos são necessários para aplicações em blocos hidráulicos ou misturadores de gás à escala industrial, através dos quais passam gases ou fluidos a alta pressão. A falha de um componente acabado durante a utilização é claramente impensável.
A criação de componentes como estes - e uma miríade de outros que estão para além das capacidades da tecnologia de fundição ou de impressão 3D - continua a depender dos processos de fresagem, torneamento, perfuração e retificação utilizados para os fabricar durante décadas.
Embora a velocidade, a precisão e a fiabilidade das máquinas CNC que removem o metal para criar uma peça acabada tenham avançado de forma constante nos últimos anos, a sua programação para realizar uma sequência de passos para chegar aos produtos desejados permaneceu, até há pouco tempo, no domínio de programadores humanos qualificados. Embora a sua experiência permita criar um programa de maquinagem para fazer o trabalho, a sua criação pode demorar muitas horas e a produção física da peça em si muitas horas mais de tempo de maquinagem.
No centro da atividade da CloudNC está o desenvolvimento de um software que utiliza matemática complexa e inteligência artificial para considerar o enorme número de diferentes sequências de passos de maquinagem que podem ser utilizados para criar uma determinada peça, a fim de encontrar uma sequência óptima, reduzindo assim tanto o tempo de programação como o tempo de maquinagem necessários para fabricar um determinado componente.
O CEO da CloudNC, Theo Saville, disse que mesmo os melhores e mais experientes programadores de máquinas-ferramentas humanas não encontrarão a ordem ideal para utilizar as ferramentas. "Não encontrarão. É demasiado difícil. Se pegarmos no melhor programador CAM do mundo e lhe dermos três meses para criar o programa CAM perfeito para um componente, isso é algo de que agora nos podemos aproximar bastante, mas que no futuro poderemos ultrapassar em muito. Porque tudo o que um humano pode fazer para tornar um programa CAM mais rápido, o nosso software pode fazê-lo sempre, sem necessidade de esforço", afirmou.
"E depois podemos ir mais além do que as pessoas pensariam fazer... É daí que vem a oportunidade, porque há muitas formas de o fazer", acrescentou.
O ciclo de iteração para melhorias, que é o nosso objetivo, é incrivelmente rápido"
O CHÃO DE FÁBRICA
A nova unidade industrial, iluminada e luminosa, para a qual a CloudNC se mudou há um ano, é muito diferente da imagem escura, apertada e oleosa gerada pelas antigas oficinas das fábricas. Serve como banco de ensaio para desenvolver o software de programação CAM da empresa e como fornecedor comercial de componentes metálicos.
Na altura da visita da Metal Market Magazine, no final de 2019, a CloudNC tinha 11 máquinas CNC em funcionamento e tinha mais encomendas. Após a configuração, cada máquina de perfuração, fresagem e torneamento faz barulho e zumbe sem supervisão. Enquanto os operadores humanos das máquinas podem observar o progresso através das portas de segurança transparentes atrás das quais cada máquina começa a trabalhar, cada peça de trabalho é posicionada automaticamente durante a maquinação, enquanto os braços robóticos se encarregam de selecionar e substituir as ferramentas necessárias em cada etapa da sequência.
A empresa trabalha com os ficheiros CAD padrão dos clientes que apresentam as tolerâncias e quaisquer informações suplementares. "Gostaríamos muito que todos utilizassem a definição baseada em modelos em vez de desenhos 2D e que as tolerâncias estivessem no ficheiro 3D, mas ainda ninguém o utiliza", afirmou Saville.
Por vezes, os clientes precisam da orientação dos engenheiros de fabrico da CloudNC se solicitarem passos de maquinagem muito difíceis ou impossíveis. "Por vezes, obtemos roscas que vão até ao fundo de um furo e não podemos fazer isso - basicamente não é possível. Bem, é possível fazê-lo, mas é incómodo, difícil e propenso a erros porque tem de ser feito à mão - não pode ser feito por uma máquina", deu Saville como exemplo.
Cada peça começa como uma peça de metal em bruto nas prateleiras de armazenamento: quadrados, biletes, cilindros, placas, círculos - alguns já cortados com jato de água se forem constituídos por material volumoso e difícil de remover. O material é carregado em carrinhos com as ferramentas de corte corretas, o programa CAM e o plano de inspeção atribuído antes de ser libertado para a fábrica para ser transferido para uma máquina, que é então configurada para executar esse trabalho, programada e carregada. A primeira peça produzida é verificada quanto à sua qualidade e, ocasionalmente, recolhida uma amostra, antes de estar pronta para ser expedida para o cliente.
"Tentamos reduzir a cadeia de eventos para que seja o mais estreita possível", disse Saville. A CloudNC dispõe de alguns tipos de máquinas diferentes, incluindo robô-perfuradoras e tornos.
"Os robots-perfuradores podem fazer coisas como o chassis do iPhone para a Apple. São máquinas de produção em massa muito boas e muito rápidas. Não são extremamente versáteis, mas são incrivelmente rápidas para o que fazem dentro das suas capacidades", explicou.
Dentro da gama de equipamento da sua fábrica, a CloudNC tem máquinas DMG Mori DMU 60Evo de 5 eixos. "São muito avançadas e podem fazer basicamente tudo o que quisermos para qualquer sector", afirmou Saville.
Na altura da visita da Metal Market Magazine, um componente aeroespacial era um dos itens que estava a ser maquinado, com uma mudança automática de ferramentas de corte em curso. "O que se passa com estas máquinas, e o que as torna tão boas, é que são incrivelmente rápidas tendo em conta o seu tamanho e a quantidade de peso que têm de movimentar", observou Saville. Cada uma das máquinas contém cerca de 120 ferramentas diferentes, mantidas num carrossel para acesso e armazenamento rápidos.
Uma máquina pode demorar dez horas a fabricar um bloco misturador de gás multicanal em aço inoxidável se for programada de forma convencional, "porque este tipo de material é muito difícil de cortar", explicou Saville. "O nosso software reduzirá substancialmente esse tempo. Eu esperaria que essa peça fosse produzida em metade do tempo se fosse programada pelo CloudNC, o que significa que se pode duplicar o rendimento da máquina num dia e, eventualmente, quadruplicá-lo. É esse o valor acrescentado dos programas que criamos - pegar numa máquina pronta a utilizar e torná-la quatro a oito vezes mais produtiva do que seria possível numa fábrica tradicional. Isso significa que conseguimos obter mais margem e que os nossos clientes conseguem preços mais baixos."
A maior máquina CNC da CloudNC é uma DMG Mori DMU 95 monobloco, que pode fabricar peças de quase um metro cúbico, pesando mais de uma tonelada. A empresa tem centenas de ferramentas de corte diferentes à disposição das suas máquinas. "Podemos utilizá-las em qualquer ordem, com quaisquer parâmetros de maquinagem, a qualquer profundidade, velocidade e líquido de refrigeração, pelo que é um grande problema encontrar a melhor forma de as utilizar para chegar ao componente pretendido", sublinhou Saville.
"Em termos de poupança de tempo, avaliámos a tecnologia no seu estado atual em componentes suportados como sendo cerca de duas vezes mais rápida, pelo que o tempo de ciclo é reduzido para metade e obtém-se o dobro do número de componentes de uma máquina num dia do que seria possível. Iremos aumentar esse tempo em 3x e 4x e depois, em alguns componentes realmente complexos, provavelmente 8-10x. Mas, em média, estamos a falar de várias vezes mais rapidez no futuro."
A CloudNC já produziu centenas de tipos diferentes de componentes e milhares de unidades. Saville disse que a fábrica da CloudNC não está nem perto de estar cheia. "São 11 máquinas e provavelmente poderíamos chegar a 40", observou. As máquinas são alugadas em vez de serem próprias. Para deslocar uma máquina é necessário um empilhador especializado e a sua recolocação em funcionamento demora alguns dias. A disposição da fábrica foi reconfigurada em finais de 2019 no espaço de três dias.
"Este edifício estará provavelmente cheio em menos de um ano, mas há aqui muito espaço", acrescentou Saville.
Cerca de 40-50% dos componentes atualmente fabricados pela CloudNC já são passíveis de automatização - uma percentagem que, segundo Saville, continuará a crescer à medida que o software da empresa aumentar as suas capacidades.
Ele não pode precisar quais são os componentes que a CloudNC produziu até hoje que lhe dão mais orgulho, para além de dizer que certas aplicações aeroespaciais e militares estão entre elas. A empresa também produziu alguns componentes para satélites.
"Quando queremos fabricar componentes que estão fora do âmbito habitual da automatização, temos aqui pessoas altamente qualificadas para fazer coisas que o software não consegue", acrescentou.
Queremos que a compra de metais seja completamente mercantilizada
EM UMA MISSÃO
Saville vê o trabalho da CloudNC como parte de uma missão muito mais alargada e a longo prazo para o futuro do fabrico.
"Quando muitas pessoas pensam na próxima revolução industrial, estão a falar da Internet industrial das coisas, de sensores e de colocar as máquinas em linha. Estão a pensar na impressão 3D e em novos processos de fabrico", afirmou Saville.
"A nossa perspetiva é um pouco diferente. A nova revolução industrial resultará da automatização total de todos os tipos de equipamento de fabrico tradicionais: tornos, fresadoras, punções, prensas, máquinas de dobrar e cortar. Todas estas diferentes peças de equipamento de fabrico que muitas pessoas já assumem como sendo automáticas são tudo menos isso", sublinhou. "Todos eles requerem um operador humano altamente qualificado."
"Se entrarmos numa fábrica, essa fábrica vai estar cheia de pessoas que tomam decisões muito complexas de hora a hora para a manter a funcionar eficientemente", acrescentou.
"Penso que, daqui a cem anos, tudo isto será completamente autónomo - entraremos numa fábrica e não haverá pessoas lá dentro. A única questão é saber quanto tempo vai demorar para que isso aconteça".
Ele comparou essa visão com as dificuldades de tentar encontrar um bom fornecedor para uma série de, digamos, 100 componentes metálicos atualmente, observando que pode levar de 5 a 10 dias para obter uma cotação. "É provável que as peças demorem 6 a 12 semanas a chegar e, possivelmente, até mais tempo se a fábrica for muito boa e houver procura. Estimamos que existe uma probabilidade de 1 em 10 de a encomenda não chegar a tempo", acrescentou, referindo também que os indicadores sugerem que uma em cada dez encomendas teria um problema de qualidade.
Segundo ele, é provável que o preço seja mais elevado do que o necessário. "Por isso, vou ter uma experiência de cliente terrível, provavelmente vou estar à espera muito tempo, pagando mais dinheiro do que o necessário por um produto que é de menor qualidade do que poderia ser".
Para Saville, o futuro do fabrico deve ser: "Tenho um desenho em 3D. Provavelmente, um CAD generativo desenhou-o comigo - ou desenhou-o de forma completamente automática - e esteve sempre a falar com um serviço de fabrico, provavelmente através de uma API (Interface de Programação de Aplicações), para saber quanto vai custar a produção e optimizá-lo para o tornar mais barato, melhor e nas fábricas certas."
Alguém que queira comprar esse componente já terá então um preço, que já tinha durante todo o tempo em que o estava a conceber, e um prazo de entrega. "Só preciso de clicar e, instantaneamente, uma fábrica - ou uma rede de fábricas - começa a girar e a puxar para essa fábrica todos os materiais e ferramentas de que necessita, ao longo desta cadeia de fornecimento automática, para produzir e fazer chegar o produto até mim em dias, ou mesmo horas", prevê Saville.
Traçou um paralelo com outros sectores, afirmando que o alojamento Web é um bom exemplo. "Antes dos serviços Web da Amazon, existia um mercado incrivelmente fragmentado, com muitos intervenientes, caro, pouco fiável e de difícil acesso, geralmente incómodo e inconveniente", observou.
"Depois, a Amazon entrou em cena com o AWS. É verticalmente integrado. É extremamente barata, fiável e incrivelmente flexível - se quisermos ativar um computador, tudo bem, se quisermos ativar mil, podemos fazê-lo. É melhor do que tudo o que veio antes dela e esse novo tipo de serviço conduziu à consolidação da indústria para o que vemos hoje", com a Google e a Amazon. Era melhor do que tudo o que existia antes e esse novo tipo de serviço conduziu à consolidação do sector para o que vemos hoje", com a Google e a Microsoft como mais dois grandes intervenientes. "Passou-se de um mercado incrivelmente fragmentado para uma consolidação quase total no espaço de pouco mais de uma década."
"Penso que o mesmo acontecerá com a indústria transformadora ao longo do tempo", acrescentou Saville. Ele acredita que será provavelmente mais lento para a indústria transformadora, mas que, em última análise, a indústria irá consolidar-se, impulsionada pela tecnologia. "A tecnologia é um grande desnivelador neste tipo de coisas. Chega-se a um ponto em que é possível desenvolver certas tecnologias que são suficientemente perturbadoras, mas também suficientemente dispendiosas para permitir que alguns intervenientes-chave dominem o sector", explicou.
Outra comparação é com os sítios de reserva de hotéis na Internet que minaram o poder de fixação de preços dos hotéis individuais. Em contrapartida, "na indústria transformadora, uma vez que a qualidade, a fiabilidade da entrega e o preço são incrivelmente inconsistentes de fornecedor para fornecedor, não é fácil adotar uma abordagem de mercado, porque se encomendarmos a mesma peça a dez fábricas, obteremos dez peças diferentes, níveis de serviço e preços diferentes", observou. "Um mercado com a situação atual é muito difícil", acrescentou.
"Agora, se todas as máquinas fossem automáticas e tivessem um desempenho consistente, independentemente da fábrica escolhida, estaríamos num cenário perfeito para ter um mercado com todo o poder de fixação de preços. Toda a indústria se tornaria comoditizada e muito mais competitiva, mas não vejo isso acontecer sem tecnologia como a que estamos a construir", sublinhou.
MAIS BARATO TAMBÉM
A CloudNC tem geralmente como objetivo ser 10-25% mais barata do que os seus concorrentes, com o mesmo nível de qualidade e de serviço.
Por isso, não pretendemos ser 25% mais baratos do que o "Fred num barracão" a fazer anilhas no seu torno com 50 anos, mas pretendemos ser 25% mais baratos do que uma oficina mecânica razoavelmente avançada que trabalhe para a indústria aeroespacial, petróleo e gás ou médica", afirmou Saville.
Salientando que existem diferentes níveis de mercado, afirmou que, em última análise, à medida que a tecnologia da empresa for melhorando, a CloudNC poderá ser 25% mais barata do que o "Fred in the shed", mas explicando que a empresa está, atualmente, muito centrada na qualidade aeroespacial fornecida de forma extremamente fiável a um preço inferior ao da concorrência.
A CloudNC prefere encomendas para a produção de lotes médios a grandes de componentes. Os seus clientes pertencem aos sectores aeroespacial, automóvel, defesa, petróleo e gás, entre outros, mas, segundo ele, "o nosso ponto forte não é tanto o sector [específico] - é a dimensão do cliente. Se o cliente tiver um volume de negócios entre 10 e 100 milhões de libras esterlinas e subcontratar a maquinagem CNC, é, por definição, o nosso cliente ideal."
PROGREDIR RAPIDAMENTE
Atualmente, a CloudNC ainda se encontra na fase de investimento do seu desenvolvimento, "e sê-lo-á durante anos", disse Saville. "A cada 18 meses, novos financiadores entram em cena, à medida que avançamos em termos do tipo de empresa que somos".
A CloudNC já concluiu com êxito várias rondas de angariação de fundos e irá angariar mais capital em 2020. A capitalização da empresa era de cerca de 20 milhões de libras esterlinas aquando da visita da Metal Market Magazineno final de 2019 e Saville espera que se aproxime dos 50 milhões de libras esterlinas em breve.
Embora reconheça que outros já se debruçaram sobre o conceito de utilização da inteligência artificial na maquinagem, Saville afirmou que, "tanto quanto nos é dado ver, excluindo quaisquer start-ups em modo furtivo, parecemos ter sido as únicas pessoas no mundo a fazer progressos nesta tecnologia".
"É um problema tecnologicamente incrivelmente desafiante - não é algo que se possa resolver com um exército de engenheiros de software, atirando-os para o problema e dizendo 'vão lá resolver isso'." Segundo ele, o progresso exigiu muita I&D profunda e ciência informática para ultrapassar os limites do que os computadores são capazes de fazer, a fim de se conseguir avançar com este problema.
"Durante os primeiros três anos e oito meses da empresa, não podíamos realisticamente fazer nada comercialmente com o nosso software. Só recentemente, nos últimos meses, é que conseguimos começar a extrair valor deste software", afirmou Saville em novembro do ano passado.
"Começámos nesta fábrica antes de o software funcionar de facto. Sabíamos que ia demorar algum tempo a perceber como construir uma empresa de fabrico ao mesmo tempo que uma empresa de engenharia de software e, quando ambas estivessem prontas, poderíamos começar a fundi-las, e esse ponto de inflexão foi atingido há alguns meses."
Saville afirmou que, no segmento superior do mercado de máquinas-ferramenta, o desempenho das máquinas entre os diferentes construtores de máquinas é relativamente próximo. "Têm um desempenho extremamente bom. São relativamente comuns", disse ele.
Mas embora todos sejam bons em termos de hardware, ele vê muito espaço para melhorias na simplificação da sua facilidade de utilização através de um melhor software. "Em última análise, o que queremos produzir aqui é o projeto de fábrica perfeito. Basta alugar espaços vazios, preenchê-los com máquinas e com o nosso sistema e, depois, está feito e a ganhar dinheiro e é escalável. Não é preciso muito para se expandir a uma velocidade incrível".
A CloudNC duplicou a sua dimensão em 2019, passando a ter 80 funcionários. "Em última análise, esta empresa não é nada sem o seu pessoal, por isso construímos o motor de recrutamento que traz as melhores pessoas do mundo e as mantém felizes, as mantém desenvolvidas e focadas nas coisas certas que são retidas - porque não se pode resolver este problema se o seu pessoal estiver a mudar todas as semanas", disse Saville.
"Às vezes penso que seria mais fácil se fôssemos apenas uma empresa de engenharia de software", sorri. "Esta é uma das barreiras à entrada. Se quisermos resolver este problema, temos de construir software e temos de possuir e operar fábricas - o que, por si só, já é difícil, mas fazer isso ao mesmo tempo, ao mesmo tempo que aumentamos a escala, é um desafio incrível."
"A gestão é importante: é fundamental para o sucesso de uma empresa", sublinhou. "Penso que, por vezes, as pessoas olham para a tecnologia e pensam que a tecnologia as vai salvar, mas depois a empresa não é mais do que a sua tecnologia. Não, se pegarmos numa empresa de tecnologia e retirarmos todas as pessoas, a tecnologia torna-se inútil", acrescentou.
A fábrica da CloudNC tem duas faces: as equipas de produção, que fazem funcionar as máquinas, geram receitas e satisfazem os clientes da empresa, mas também a equipa de software e as equipas de melhoria contínua.
"O ciclo de iteração para melhorias, que é o nosso objetivo, é incrivelmente rápido", disse Saville. "Podemos chegar o mais rapidamente possível à futura disposição perfeita da fábrica e aos sistemas perfeitos da fábrica, e quem os apoia é a equipa de software. Quando não é suficiente reorganizar a forma como um processo funciona fisicamente, podemos acrescentar-lhe camadas digitais", explicou.
"É uma viagem sem fim - a procura da perfeição no fabrico - mas penso que, nessa altura, estaremos muito para além da classe mundial", acrescentou.
O que é que atrai os clientes para a CloudNC atualmente? "O facto de poderem vir aqui e verem que somos visivelmente diferentes de tudo o que já viram neste sector atrai-os realmente - isso e o preço. A imagem e o preço atraem-nos e, depois, a qualidade e a fiabilidade mantêm-nos aqui", respondeu Saville.
Acrescentou que muitas pessoas no sector já acreditavam na abordagem que a CloudNC está a adotar mesmo antes de a empresa existir: "Devia ser automático, devia ser mais rápido, devia ser melhor, devia ser mais barato", e perguntavam: "Porque é que a indústria não é assim?" "Somos muito impacientes. É isso que nos move", concluiu.
NECESSIDADE DE MELHORIAS NA CADEIA DE ABASTECIMENTO DE METAIS
A CloudNC maquina ligas padrão de alumínio e aço e, ocasionalmente, titânio. "Com o tempo, iremos entrar nas superligas à base de níquel de qualidade aeroespacial", disse Saville, referindo que a empresa também maquinou cobre e latão. "Em última análise, trata-se do que os nossos clientes querem."
Ele disse que a empresa quer fazer negócios com a sua cadeia de fornecimento a montante da mesma forma que a CloudNC quer fazer negócios com os seus clientes - de uma forma automatizada e flexível. "Queremos que a compra de metais seja completamente mercantilizada, de modo a que comprar metal seja como comprar algo na Amazon. Eu sei que vai aparecer. Sei que o preço é muito bom. Sei que a qualidade também vai ser perfeita."
Saville afirmou que estas coisas nem sempre acontecem. "O mais importante para nós é o mesmo que para os nossos clientes, ou seja, que o material chegue a tempo e esteja correto."
De acordo com a experiência da CloudNC, o material é por vezes entregue cortado de uma forma que torna o seu processamento muito difícil, ou não é do tamanho encomendado. "Existem bons fornecedores, mas estes têm inevitavelmente prazos de entrega mais longos, pois são os que fazem as coisas corretamente", afirmou Saville.
"Como indústria, havemos de chegar lá, mas é uma pena que ainda não o tenham feito. Torna-se mais difícil para nós cumprir as promessas que fazemos aos nossos clientes se não conseguirmos obter o material a tempo. Gostaria de poder obter qualquer material no prazo de 24 horas, no tamanho correto necessário."
A CloudNC também efectua uma certa quantidade de processamento do material dos próprios clientes. "Se começarmos a trabalhar com as empresas aeroespaciais e automóveis de topo de gama, é cada vez mais provável que nos dêem o material [com que trabalhar] porque não querem surpresas", acrescentou Saville.
A qualidade do material também pode ser má. "Por exemplo, já tivemos a experiência de ver um lingote com uma porosidade imensa no seu interior - começamos a maquiná-lo e abre-se um buraco enorme!", recordou Saville.
Ele observou que, para toda a indústria, 5% da receita de uma oficina típica vai para o custo da sucata. "Se uma peça sair da tolerância, pode fazer 100 unidades de sucata antes de se aperceber do que está a acontecer - se não tiver os sensores certos para a verificar."
Acrescentou que, uma vez que o software não comete erros, não criará componentes de refugo. "Em mais de 99% das vezes, um componente de refugo deve-se a um erro humano. Uma máquina avariada deve-se a um erro humano. As máquinas não se enganam com muita frequência. Se uma ferramenta de corte implode, isso foi provavelmente um erro humano - é muito raro que exista um defeito nessa ferramenta de corte. Tudo se resume às pessoas e às suas decisões", concluiu Saville.
CloudNC em destaque na revista Metal Market - publicada em fevereiro de 2020.
