CLOUDNC EM DESTAQUE NA MÁQUINAS - PUBLICADO A 9 DE SETEMBRO DE 2019.
Porque é que a programação NC para a metalurgia subtractiva não pode ser tão fácil como é para o fabrico aditivo? Basicamente, basta apresentar um ficheiro 3D a um sistema de programação e premir "avançar". Andrew Allcock visitou uma empresa que conseguiu isso, mas que também tem uma ambição muito maior.
A realidade da programação NC para peças prismáticas complexas, como os leitores sabem, é que a geração de um conjunto de instruções para acionar uma máquina CNC pode demorar dias ou mesmo semanas. Mesmo para peças mais simples, continua a consumir horas de trabalho qualificado e experiente, utilizando "software de aspeto horrível, CAM", como afirma Theo Saville, Diretor Executivo da CloudNC, uma empresa de desenvolvimento de software e maquinagem CNC com sede no Reino Unido e financiada por capital de risco, que acaba de sair do "modo furtivo".
Quer se trate de fabricar um protótipo ou de se preparar para fabricar milhões de peças utilizando máquinas-ferramentas CNC para corte de metais, a programação NC é uma constante, mas quanto menor for o tamanho do lote, maior é a proporção de todo o ciclo de conceção para fabrico que a programação NC consome. "Se estivermos no espaço de lotes de baixo volume para protótipos, a programação CAM pode facilmente representar 90% do que estamos a cobrar ao cliente. Assim, os pequenos lotes e protótipos são fenomenalmente mais caros do que o necessário", afirma Saville.
Uma questão secundária é que a maioria dos ciclos de maquinagem gerados através da via de programação tradicional são ineficientes, acrescenta. "Existem biliões de formas de fazer até mesmo um simples componente com uma destas máquinas CNC. No entanto, apenas algumas dessas formas são verdadeiramente rápidas. Os humanos são muito bons a encontrar uma forma aceitável de fazer componentes, mas está para além da nossa capacidade encontrar o caminho ideal para fazer um componente com o equipamento disponível, porque há demasiadas formas de o conseguir."
Ao falar com organismos da indústria, o CEO afirma que quase tudo do que ele sugere ser um mercado anual global de maquinagem de componentes de mais de 100 mil milhões de libras é feito a um ritmo que é metade do possível, o que significa que os custos podem ser reduzidos para metade "sem quaisquer alterações ao equipamento".
Ele continua: "Se conseguíssemos tornar este processo autónomo, se pudéssemos automatizar a programação e otimizar o programa de maquinação resultante, poderíamos reduzir para mais de metade o custo de fabrico de todos esses componentes metálicos. Em alguns casos, dependendo do método de fabrico, o custo das peças poderia ser reduzido por um fator de 10. E é nisso que temos estado a trabalhar, em segredo, nos últimos quatro anos".
O software desenvolvido é alimentado com um ficheiro de peça 3D com requisitos de tolerância associados, o tamanho do bloco inicial é definido, com os parâmetros do equipamento de fabrico - material, máquina, suporte de trabalho, ferramentas - conhecidos pelo software. Depois disso, a geração do programa NC ótimo é conseguida em "minutos". Uma peça aeroespacial que levaria uma semana a programar pode ser processada em apenas 10 minutos e é "praticamente garantido" que funciona, não exigindo a presença de uma pessoa durante o primeiro ciclo. E, claro, este requisito de programação reduzido também responde ao desafio das competências. Há muito mais programadores NC a reformarem-se do que a serem formados, aconselha Saville.
Isto significa que, para pequenas quantidades ou protótipos, é possível "reduzir enormemente o custo" e entregar o componente a um cliente mais rapidamente. E com um tempo de ciclo que é, pelo menos, duas vezes mais rápido do que o que poderia ter sido criado, os custos também caem a pique, e isso será possível em apenas alguns meses, diz ele.
Mas coloca a questão retórica: "Então porque é que isto não foi feito antes? Porque é "fenomenalmente complexo", responde ele, acrescentando: "Esta é provavelmente uma das peças tecnológicas mais difíceis que estão a ser construídas na indústria neste momento." Parte da solução é o poder da computação em nuvem, mas a potência de cisalhamento não é a resposta, exigiu muitas áreas de desenvolvimento, incluindo "formas completamente novas de representar a geometria em um computador", além de apoio de capital de risco no valor de £ 11.35m desde 2016, com uma nova rodada de captação de recursos programada para o próximo ano. Esse apoio permitiu que a operação atraísse "os melhores engenheiros de software do mundo para resolver este problema, que não pode ser resolvido apenas com um monte de engenheiros de software normais... exigindo o desenvolvimento de uma ciência da computação totalmente nova".
UTILIZAR, NÃO VENDER
No entanto, a empresa não vai vender este software; em vez disso, vai utilizá-lo para apoiar a criação de uma rede global de empresas de fabrico que o podem explorar e, assim, fornecer um serviço que outros simplesmente não conseguem igualar. E já tem a sua primeira fábrica operacional. Uma instalação de 25.000 pés2 em Chelmsford, inaugurada em janeiro deste ano (ver artigo online alargado), que já está a servir os clientes com peças que são feitas "mais rapidamente, melhor e mais barato, utilizando o software principal da tecnologia CloudNC e tudo o mais que estamos a construir à sua volta". E esta última parte da declaração também é importante.
Ao controlar o ambiente em que o software é aplicado, a variação que o software teria de acomodar se fosse vendido a empresas com muitos tipos diferentes de equipamento é erradicada, sublinha o Diretor-Geral, o que significa que o desenvolvimento do software pode ser altamente concentrado. E a normalização do ambiente de fabrico também oferece um segundo benefício - a capacidade de otimizar todos os outros elementos da cadeia do processo de fabrico, acrescenta. Um deles é a automatização da cotação, que pode passar de um processo que demora dias ou semanas para um processo instantâneo e automático.
Para além da vantagem de um ambiente de fabrico normalizado, com tempos de fabrico conhecidos, ele diz: "É possível fazer coisas muito interessantes em termos de programação da fábrica que não são opções disponíveis para mais ninguém... É possível construir toda esta tecnologia que torna todo o processo, desde o envio de um orçamento até à entrega do componente ao cliente, hiper-eficiente porque se desbloqueou esta automação no núcleo."
A primeira fábrica da CloudNC, embora ganhe algum dinheiro com a produção de peças, é, de facto, o foco do "desenvolvimento de um modelo escalável, um projeto de automatização e eficiência maciças, concebido para ser copiado e colado em todo o mundo". E essa implantação de fábricas à escala começará a seguir à próxima ronda de financiamento em 2020 "muito rapidamente". Ele sugere que poderão existir quatro fábricas até ao final do próximo ano.
Uma visão suficientemente grande? Grande, mas não o destino final, revela Saville. "A nossa visão final é um pouco maior. A maquinagem CNC foi o ponto de partida óbvio para nós, porque é um problema de valor fenomenal para resolver; muito difícil, mas pensámos que seria possível. Acabou por ser muito, muito mais difícil do que pensámos que seria - pensámos que estaríamos onde estamos hoje há cerca de três anos. Mas o que realmente queremos alcançar é a automatização total do fabrico de componentes primários - peças que são feitas de blocos de metal ou plástico.
"Atualmente, se eu quiser comprar componentes metálicos, o processo é verdadeiramente horrível. Vou ter de enviar um e-mail a muitas fábricas, a maior parte das quais não responderá; as que responderem dar-me-ão um orçamento dentro de alguns dias; se o pagar, será mais caro do que é necessário; a qualidade poderá ser muito baixa; não saberei nada sobre a minha encomenda enquanto estiver a ser produzida; espero que chegue a tempo, mas na indústria as coisas atrasam-se". A sua crítica não é dirigida às pessoas da indústria, mas sim ao software e aos sistemas com que trabalham e dentro dos quais trabalham, há que dizê-lo. O processo que o CEO da CloudNC prevê inclui: carregamento de um modelo 3D; cotação instantânea; design instantâneo para feedback de manufacturabilidade - sendo identificados os factores de preço e custo, permitindo a modificação; compra online - não importa onde é feito, pode esquecer-se disso, diz ele, acrescentando: "É como a Amazon. Sei que a peça vai aparecer rapidamente, ao preço certo, e posso confiar definitivamente que a peça está correta."
Tudo o que é inteligente acontecerá na cadeia de fornecimento, utilizando fábricas automatizadas onde as máquinas já sabem como vão fazer a peça, pelo que as peças chegarão de certeza a tempo. "Será possível receber milhares de peças num período de tempo muito curto", garante. Mesmo que estejam espalhadas por várias fábricas, serão idênticas devido à natureza normalizada do seu ambiente de produção. "Se conseguirmos automatizar totalmente a máquina CNC, nada nos impede de distribuir o fabrico por milhares de máquinas. Isso significa que, se atualmente pode levar alguns meses para obter uma produção de mil unidades, no futuro pode levar apenas alguns dias." ("Maquinação em enxame" parece ser uma forma adequada de o dizer).
Ao desenvolver este software e a combinação de hardware de fabrico, a CloudNC está, diz Saville, a reunir a melhor cultura de fabrico que é utilizada em empresas como a Toyota e a cultura tecnológica de elevado crescimento encontrada em empresas como a Google. "Estamos a tentar misturá-las para criar uma nova cultura de fabrico tecnológico que seja super-rápida e inovadora e capaz de resolver problemas como este." E conclui: "Daqui a cinquenta anos, esperamos que todos os tipos de fabrico sejam autónomos. Quer se pretenda uma unidade ou um milhão, uma peça ou um conjunto inteiro - mesmo um conjunto complexo como um motor - basta lançar um ficheiro 3D num sistema de cadeia de fornecimento e recebê-lo de volta sem qualquer envolvimento humano. O que permite isto é que cada máquina saiba o que é capaz de produzir, com fábricas de máquinas no topo da cadeia de abastecimento capazes de recorrer a outras na cadeia, de forma completamente automática".
AS PESSOAS POR DETRÁS DO CLOUDNC
O conselho de administração recebe:
- Theo Saville tem experiência em investigação de impressão 3D, vendas e investigação de fabrico no Warwick Manufacturing Group. Foi nessa altura que Saville teve a ideia de automatizar a programação NC da mesma forma que a impressão 3D, quando viu o software que era utilizado e o tempo que demorava.
- O CTO Chris Emery, ex-Google, tem experiência em computação de alto desempenho e unidades de processamento gráfico.
- Siraj Khaliq é fundador e ex-CTO da Climate Corporation, que foi vendida à Monsanto por 930 milhões de dólares.
- Paul McNabb é ex-diretor de estratégia da Cisco Systems.
- Chris Mairs é ex-CTO da Metaswitch Networks
- Simon Murdoch é ex-vice-presidente da Amazon Europa, reportando diretamente a Jeff Bezos
Para além do apoio de capital de risco, que vem de "alguns dos principais investidores em inteligência artificial do mundo", a empresa recebeu financiamento do organismo governamental Innovate UK, bem como ajuda da High Value Manufacturing Catapult.
Em agosto, a CloudNC contava com cerca de 75 pessoas, incluindo mais de 20 engenheiros de software provenientes de algumas empresas "fenomenais", mas é provável que venha a empregar centenas de pessoas dentro de um ano, revela o CEO.
ARTIGO ALARGADO A PARTIR DAQUI
Na sequência da apresentação de Theo Saville à imprensa, no início deste ano, na qual ele delineou a CloudNC e a sua ambição, tal como descrito no artigo principal, a Machinery foi à "Factory One" em Chelmsford para ver o lado comercial da iniciativa.
A unidade industrial da CloudNC situa-se a cerca de 1,5 quilómetros do centro da cidade, no novo empreendimento industrial Clock Tower. Ao caminhar para a fábrica, o cenário de lojas da estrada principal já é familiar: concessionários de automóveis, uma loja de bricolage Homebase, lavagem de carros, auto-armazenamento Big Yellow e, em seguida, um grande parque comercial, Clock Tower, onde estão localizados alguns dos suspeitos do costume - Aldi, M&S, Furniture Village, DFS, Dunelm e Costa incluídos. Do outro lado da estrada, há Topps Tiles, Halfords, Formula One Autocentre e Hot Tub Barn.
Havia uma grande fábrica no percurso, a inovadora Teledyne e2v, fabricante global de componentes electrónicos, e, por trás das grandes operações de retalho já mencionadas, havia algumas pequenas actividades industriais. Mas o desenvolvimento combinado de retalho e indústria da Clock Tower está localizado no que foi anteriormente o local de 11 acres do fabricante de bebidas Britvic - as empresas mais amadas de Chelmsford, pelo que a imprensa local o saudou num artigo retrospetivo sobre a empresa que estabeleceu as suas operações na cidade em 1955. A fábrica fechou em 2014, depois de ter sido comprada pelo fabricante de bebidas britânico AG Barr, famoso pelo Irn-Bru.
Esta paisagem urbana pós-industrial poderia ser vista em muitos lugares, mas neste cenário está a ser criado nada menos do que o futuro modelo de maquinação global de subcontratação de metais - um modelo disruptivo. É uma justaposição interessante e totalmente invisível para os compradores que se dirigem ao parque comercial ao lado.
A ambição da CloudNC já foi descrita no artigo principal, mas qual é o aspeto de uma empresa deste tipo no terreno - "onde está a carne?", por assim dizer. Em primeiro lugar, a operação parece-se com qualquer unidade industrial moderna do lado de fora. É certo que o nome, CloudNC e não VC Engineering ou VC CNC Machining, faz alusão a uma abordagem mais moderna. Na receção, há uma pista reveladora do tipo de empresa em que se está a entrar. Em cima de uma mesa está uma cópia de "Start with why", da autoria de Simon Sinek, que iniciou um movimento para ajudar as pessoas a inspirarem-se mais no trabalho e, por sua vez, inspirarem os seus colegas e clientes. Mais de 28 milhões de pessoas assistiram ao seu TED Talk com o mesmo nome, o terceiro vídeo TED mais popular(https://is.gd/oxehep ) de todos os tempos, de acordo com as avaliações da Amazon.
Ao sair da receção, a caminho das áreas de chão de fábrica e de programação NC, passa-se por uma área de descanso/alimentação/bebidas que também possui uma mesa de futebol - um equipamento que talvez esteja mais associado a uma empresa de tecnologia de software. E as pessoas nas instalações estão definitivamente bem abaixo da demografia tradicional das empresas de engenharia; a média de idades dos empregados da empresa é de 30 anos ou menos, segundo o CEO Saville (provavelmente entre 10 a 20 anos abaixo da média de idades do sector da engenharia; um terço da força de trabalho do sector da manufatura tem mais de 50 anos). Esta é a geração Y, a geração do criador do Facebook, Mark Zuckerberg. Esta geração é definida como: nativos digitais; aspirantes à liberdade e flexibilidade; e empresários digitais que trabalham com as organizações e não para elas.
Cerca de 35 dos trabalhadores da CloudNC estão localizados em Chelmsford e os restantes na sede da empresa em Londres, onde cerca de 25 engenheiros de software trabalham. E esta operação de 75 empregados no total, embora venha a tornar-se muito maior, ostenta o seu próprio departamento interno de RH e desenvolvimento de talentos, composto por oito pessoas, que procura pessoas que se enquadrem na cultura da CloudNC - a empresa é "muito preciosa em relação à nossa cultura". A empresa quer pessoas calmas, racionais, apaixonadas e dotadas, que aceitem facilmente coisas novas, que se dêem bem com os outros e que tenham uma mentalidade de crescimento, pelo que seleciona a personalidade, a atitude e a aptidão em vez de competências específicas. Para encontrar essas pessoas, tem de entrevistar muitas e pode optar por empregar aquelas que se enquadram nos seus parâmetros, "porque temos dinheiro para isso". As pessoas são, sem dúvida, o principal ativo da empresa e a sua caraterística mais visível.
No chão de fábrica, que continua a ser maioritariamente espaço, mas que albergará até 20 máquinas-ferramentas CNC, parece mais tradicional. Existem centros de maquinação de 5 eixos DMG Mori e carregamento automático de paletes Erowa; maquinaria de 5 eixos Mazak e de 4 eixos FANUC, bem como um torno CNC (necessário para suportar uma operação de serviço completo, mas é nas peças prismáticas que se concentra a atenção).
É aqui que o sistema de fabrico normalizado da CloudNC e os processos associados estão a ser criados, e o seu software de programação NC automatizado testado e aplicado. É o local onde um mundo digital de alta tecnologia se encontra com o mundo físico mais tradicional do corte de metais.
A empresa vai duplicar o seu espaço atual em Chelmsford, adquirindo uma unidade adjacente. É aqui que a CloudNC irá desenvolver o seu "modelo" - o modelo que irá depois "cortar e colar" em locais que serão guiados pela "disponibilidade de fornecedores, clientes e talentos". Não se trata de qualquer cliente antigo, é preciso dizer. A CloudNC quer trabalhar com empresas que gastem 500 mil libras ou mais em subcontratação e que estejam "prontas e dispostas a envolver-se totalmente em todos os momentos" com a CloudNC; clientes de alta qualidade. Com a Factory One a entrar em funcionamento em janeiro deste ano, a empresa já tem 30-40 clientes, com representantes de todos os principais sectores da indústria - médico, petróleo e gás, desportos motorizados e aeroespacial automóvel. Mas o alumínio tem sido o principal material até agora abordado utilizando o seu software de criação de programas NC automatizados. No entanto, no dia da visita da Machinery, estava a decorrer um teste em aço macio, sendo o software validado progressivamente para outros materiais.
A expansão do modelo de fábrica bem sucedido seguir-se-á à chamada Ronda B de financiamento de capital de risco, a partir de 20 milhões de libras esterlinas, para financiar a compra de "um número de três dígitos" de máquinas-ferramentas para impulsionar o que, na gíria do capital de risco, será então um "motor de crescimento". A aquisição de grandes volumes de máquinas-ferramentas para povoar as fábricas de corte e colagem é um problema potencial, porque pode obviamente haver restrições de fornecimento.
Para caraterizar o tipo de investimento que a CloudNC representa, Saville utiliza o termo "moonshot" - o que significa que a oportunidade é grande e que será apoiada por um financiamento proporcionalmente grande para a concretizar.
Mas há um trabalho de pormenor a ser feito antes desta expansão agressiva. Ao percorrer o chão de fábrica, o CEO explica algumas das questões actuais que estão a ser trabalhadas nas máquinas. Na sua maioria, estas questões estão relacionadas com a integração de software entre a máquina e a automação, as capacidades de comunicação das máquinas e o que estas podem comunicar sobre si próprias, bem como as variações entre os resultados de maquinação em máquinas de marcas diferentes que executam o mesmo programa NC básico (mas pós-processado para cada máquina), este último devido a diferentes controlos e definições de parâmetros da máquina. Mas todos eles são fundamentalmente problemas de software e, por isso, são solucionáveis, diz ele. Por exemplo, uma vez configurada uma máquina, todas as outras máquinas do mesmo modelo serão fornecidas com a mesma configuração. Mas há mesmo alguns problemas básicos de engenharia mecânica, como os ajustadores de ferramentas baseados em laser que ficam contaminados com limalhas, que precisam de ser resolvidos.
O Diretor Executivo está claramente frustrado com a falta de conetividade das máquinas e com as capacidades de comunicação que vêm de série. Não são suficientes e sugere que, como tal, as máquinas-ferramentas não estão "a funcionar em pleno... deviam funcionar quando chegam ao solo... deviam estar totalmente ligadas - estamos em 2019 e não em 1999".
Mas em termos de corte, o equipamento escolhido pode atingir facilmente tolerâncias de 50 mícrones, mas com tolerâncias inferiores a 20 mícrones, e certamente com requisitos de um único dígito de mícrones, é aplicada uma sequência de "semi-acabamento/medição/atualização do desvio/corte de acabamento" para garantir o resultado. A ideia é desenvolver processos na máquina que sejam totalmente automáticos e capazes de produzir peças corretas. "Mesmo que o tempo de ciclo seja mais longo, queremos um processo totalmente reproduzível que não exija o envolvimento de pessoas".
Mas no que diz respeito à automatização em geral, o CEO explica que o júri ainda não se pronunciou sobre o assunto. "As células [de máquinas] geridas por pessoas que são dirigidas de forma eficiente são uma opção mais barata do que um robot. Uma pessoa pode gerir até 20 máquinas. Pessoas versus robots ainda é uma questão em aberto".
E de onde virá esse software para direcionar as pessoas de forma eficiente? Ele será desenvolvido internamente, é claro. O CTO da CloudNC, Chris Emery, está atualmente a desenvolver um Sistema Operativo de Fábrica (FOS) que irá "gerir uma fábrica como ela deve ser gerida... o ERP é horrível". O FOS, que empregará AI, compreenderá o ambiente da fábrica e terá "uma compreensão probabilística do que pode correr mal" e, por isso, criará uma folga adequada em qualquer programa gerado para garantir que as peças serão entregues a tempo. E se alguma coisa correr mal, o FOS aprenderá, recalculará instantaneamente, actualizará as actividades e orientará as pessoas da forma necessária. Desta forma, as fábricas CloudNC terão uma "utilização da máquina muito mais elevada [do que a norma atual] sem desiludir os clientes", explica o CEO, acrescentando: "Há muito poucos limites até onde podemos levar isto - o sistema pode encomendar ferramentas, materiais e horários". Então, um software como a Amazon gere os seus armazéns, sugeriu a Machinery? Sim, um bom paralelo, concorda ele. A Amazon é altamente integrada verticalmente, desenvolve tecnologia única em muitas áreas e também adquire empresas que a possuem. No entanto, as aquisições não estão no centro da estratégia da CloudNC.
Os processos de chão de fábrica, baseados nas pessoas, que se inserem em qualquer ambiente assim dirigido, continuam a ser aperfeiçoados através da formação lean/kaizen. Existe agora um funcionário de alto nível encarregado exclusivamente de conduzir um regime de melhoria contínua. O tempo de preparação de ferramentas reduzido por um fator de quatro em apenas alguns dias foi um dos primeiros benefícios. A preparação da máquina será a próxima. "Haverá eventos kaizen regulares; será interminável... estaremos a melhorar a alta velocidade." Estas acções contribuirão para acelerar a viagem das peças através da fábrica, que atualmente dura até três semanas, mas que "deveria passar a dias".
Se a apresentação inicial de Theo Saville da estratégia e ambição da CloudNC foi impressionante, a visita à fábrica do seu laboratório de I&D em Chelmsford serviu apenas para sublinhar o foco e o esforço que está a ser colocado na sua concretização. E também demonstrou claramente que a empresa é um novo tipo de operação de subcontratação de corte de metais, cuja integridade da sua abordagem de "sistema de fabrico normalizado" orientado para o software original e altamente eficiente e a sua ambição global de "cortar e colar" a colocam à frente de outras operações de maquinagem que oferecem orçamentos instantâneos em linha e entregas rápidas.
CloudNC em destaque em Máquinas.
