Projeto para fabricação modular automatizada com a Brave Control Solutions [transcrição do podcast]

Sejam todos bem-vindos. Meu nome é John McMullen. Sou o diretor de marketing da MBI. Hoje, tenho a companhia de Brent McPhail, da Brave Control Solutions. Brent está aqui para falar mais sobre o potencial da automação no setor de construção e como ela pode beneficiar especificamente o setor de construção modular. Brent, bem-vindo de volta ao podcast.

Brent McPhail

Obrigado, John. Fico feliz por estar de volta.

John McMullen

Para aqueles que não ouviram nossa conversa anterior, conte-me um pouco sobre você e sobre a Brave Control Solutions.

Brent McPhail

Em um nível mais elevado, sou proprietário de uma empresa chamada Brave Control Solutions e desenvolvemos soluções automatizadas para fabricantes. Historicamente, construímos muitos equipamentos para o setor automotivo para fabricação, bem como para o setor de alimentos e bebidas e para o setor geral. Há cerca de três anos, começamos a nos dedicar à automação para construção. E, como qualquer pessoa que tenha ouvido este podcast já sabe, essa é a próxima onda do futuro para o setor de construção modular e externa. Portanto, desenvolvemos várias soluções e sistemas para o mercado de construção fora do local.

John McMullen

Na última vez que conversamos, falamos sobre automação em geral e os benefícios potenciais óbvios para a construção modular. Mas há desafios significativos para a automação, especialmente para edifícios, certo?

Brent McPhail

Sim. Então, resumidamente, acho que em um podcast anterior focamos no que chamamos de Snowflake Manufacturing. Com base em nossa experiência em automação tradicional para fabricantes e, depois, em automação de construção, uma das coisas que aprendemos logo de início foi essa pequena e rápida analogia de que falei, que é a história da F 150. A F 150 é um equipamento muito complicado. No entanto, você nunca construiria uma fábrica sem conhecer cada um dos componentes que serão usados nessa F 150. Quando você olha para o setor de construção, e o que chamamos de Snowflake Manufacturing é que, antes de sua primeira fábrica ser construída, você já projetou um novo edifício para funcionar nessa fábrica. Embora existam muitos paralelos entre os dois setores, há alguns desafios únicos e significativos com a construção externa que precisamos abordar especificamente.

John McMullen

Então, quais são alguns dos obstáculos específicos que você, como empresa de automação, enfrenta nos projetos de construção?

Brent McPhail

Portanto, um obstáculo específico seria o desafio da flexibilidade. Devido à natureza da maneira como construímos esses Snowflakes, temos que criar uma automação que seja capaz de reagir tão rapidamente quanto a demanda do consumidor. À medida que um novo edifício é construído, à medida que um arquiteto projeta um novo tipo de edifício, precisamos ter certeza de que podemos aproveitar o máximo de ferramentas que pudermos para mudar nossa fixação e ter nossos sistemas robóticos capazes de se adaptar para lidar com essa flexibilidade. Uma das coisas sobre as quais queremos falar hoje é esse termo que é muito usado, que é projetado para fabricação. Eu ouço esse termo, mas quando você quer projetar para a manufatura automatizada, ele acrescenta uma camada adicional a um assunto com o qual os arquitetos já estão tendo dificuldades no setor modular.

John McMullen

Então, que ideias você tem para ajudar o design e a automação a se encontrarem no meio do caminho?

Brent McPhail

Basicamente, em uma situação perfeita, o que faríamos seria adotar o setor de construção fora do local para fazer tudo exatamente igual. Portanto, não haveria variabilidade, todos os edifícios seriam iguais. Em seguida, poderíamos usar nossas metodologias tradicionais de automação que usamos para, por exemplo, fabricar carros. É claro que isso não é possível. Então, o outro lado é que o setor de construção viria até mim e diria: Brent, precisamos que você faça uma máquina que seja 100% flexível, como um replicador de Jornada nas Estrelas , que possa fazer qualquer coisa que exigirmos. Isso está muito distante no futuro, portanto, também não é possível. Para que possamos nos encontrar no meio termo, temos que encontrar uma área em que haja flexibilidade suficiente no produto para que os consumidores o comprem e os arquitetos possam continuar a construí-lo, mas que também não haja tanta flexibilidade a ponto de podermos projetar sistemas automatizados para trabalhar nesse ambiente.

John McMullen

Entendi. Portanto, parece que realmente precisa haver uma mudança de pensamento talvez para os profissionais de design, especialmente os arquitetos. Que sugestões você tem?

Brent McPhail

Sim. O que eu diria é que o desafio que vejo no futuro é que, quando ouço o termo "design para manufatura", acho que o que está acontecendo agora é que os arquitetos que trabalham no setor modular estão familiarizados com isso. São pessoas inteligentes. O que eles estão fazendo é ir até o chão de fábrica e perguntar ao montador ou ao soldador: "Ei, esse último projeto que eu desenhei, por que vocês estão dedicando mais horas para montá-lo? Uma vantagem que eles têm é que esse cara é incrivelmente flexível e resiliente. Portanto, se eles não fizerem o melhor trabalho de projeto para o processo de fabricação, eles ainda poderão realizar esse processo, apenas piorando um pouco o trabalho de alguém. E essa é a situação em que estamos agora. Os seres humanos têm a flexibilidade necessária para assumir a responsabilidade, os arquitetos têm tempo para começar a aprender o que precisam fazer para ajudá-los a projetar para a fabricação.

Quando passamos para a próxima etapa, que é projetar para a fabricação automatizada, os robôs são incrivelmente flexíveis, mas não são muito adaptáveis em situações instantâneas. Se não considerarmos o projeto para a fabricação dessa célula robótica naquele momento, teremos que trazer humanos para compensar a folga dos robôs. Assim, imagine os investimentos que uma empresa fez para colocar robôs em um sistema e, depois, ter de voltar e usar um ser humano para, basicamente, compensar a folga, porque o robô não tem essa capacidade de adaptação em tempo real. Há muita frustração nisso. Portanto, como projetistas de robótica, o que estamos tentando promover e o que estamos tentando dizer é: "Tudo bem, pessoal, mas se vocês trabalharem com o projetista de robótica para ajudar a criar o envelope do que precisa ser os requisitos flexíveis para o seu sistema, então vocês terão algo que poderão projetar dentro desses parâmetros para obter o melhor do seu sistema automatizado". Assim, tudo fica muito mais fácil, mas é preciso muita conversa no início.

John McMullen

Parece que sim. Qual seria o processo para implementar esse tipo de mudança no curto prazo?

Brent McPhail 

Então, o que temos feito, especificamente na minha empresa, é passar por esse processo de solução em que definimos os requisitos. Então, o que isso significa, e o que nos leva a isso, é que há muitas pessoas inteligentes, arquitetos, especificamente, que estão fazendo escolhas muito ruins no momento. Portanto, a pergunta que se deve fazer é: por que uma pessoa inteligente, que certamente não quer dificultar seu trabalho, ou qualquer outra pessoa da organização, faria uma escolha ruim? Portanto, quando pensamos na fabricação tradicional de automóveis, não há ninguém que não esteja projetando um carro para trabalhar em uma fábrica, isso nunca foi feito antes. Mesmo quando Elon Musk está construindo suas fábricas, ele ainda está usando técnicas de automação que existem há 50-60 anos. Então, você tem um projetista do setor automotivo que chega e sabe que, para que ele consiga colocar as peças em todas as lacunas e tudo correto, há uma série de trabalhos detalhados que acontecem nos bastidores. Atrás do painel da porta, se você retirar o painel da porta, verá todos os tipos de pinos e orifícios de localização e coisas para os robôs se agarrarem.

Bem, os arquitetos não veem isso porque esse não é o passado deles. E porque não temos um sistema pré-existente para mostrar isso a eles. Portanto, o que fazemos é tentar obter os detalhes necessários para o projeto em alto nível. Assim, os valores mínimos e máximos, algumas das regras comerciais ou de design, basicamente, são o ponto de partida. Depois, o que acontece é que temos que criar um conceito de máquina em um nível muito alto que possamos colocar em um gêmeo digital ou modelo digital para que possamos simular e para que o arquiteto possa nos dar um feedback melhor, já que estamos projetando essa máquina.

Uma vez que a máquina tenha sido acordada para trabalhar dentro dos parâmetros fornecidos, o que acontece é que o arquiteto agora tem a capacidade de ver, ele tem a capacidade de fazer um projeto, colocá-lo nesse ambiente virtual e experimentá-lo, testá-lo e ver quais são as limitações do robô, ver onde você sabe, uma limitação ou o robô, por exemplo, seria um alcance. Então, você decidiu que quer colocar duas estruturas a alguns centímetros de distância, enquanto o robô pode ter um pé e meio de largura. Portanto, se o robô não conseguir alcançar essa área, ele não poderá realizar a tarefa. Isso significa que o sistema automatizado, em vez de ser 100% totalmente automatizado, terá que ter algum componente de intervenção manual. Bem, se você não consegue ver isso e não consegue visualizar, não pode fazer uma escolha de design melhor. E o que estamos descobrindo é que os arquitetos olham para isso e dizem: "Bem, não preciso colocar essa peça estrutural ali, eu poderia colocá-la aqui e teria o mesmo efeito do que estou tentando alcançar". Mas, do ponto de vista da automação, isso lhes dá outra peça do quebra-cabeça que pode ser totalmente automatizada.

Portanto, é preciso dar a eles esse ambiente. E isso está nos estágios iniciais. Portanto, é mais ou menos o oposto de um bom design, mas é onde estamos agora, por causa dessa natureza inicial, pois damos a eles a capacidade de tentar e errar, seu design em um ambiente virtual em vez de tentativa e erro e no chão real. Há maneiras de fazermos isso melhor no futuro. Mas esse é o estágio em que estamos agora e estamos descobrindo que está funcionando com bastante sucesso.

John McMullen

Como tem sido esse processo de comunicação com os arquitetos com quem você trabalhou? Eles gostaram desse processo? Eles olharam para esse produto e disseram: "Ei, há muito potencial aqui. Qual foi o feedback que você recebeu até agora?

Brent McPhail

Sim. Então, geralmente, o que acontece é que eles conhecem o desafio, conhecem o problema. E todos nós sabemos que isso está acontecendo agora. E não temos gerações para esperar por isso, certo. Não podemos passar esse conhecimento tribal adiante. Portanto, eles conhecem o problema. Em geral, o que acontece é que há uma falta de comunicação, porque os profissionais de manufatura estão separados dos profissionais de arquitetura, que estão separados dos profissionais de automação. Por isso, o que realmente estamos fazendo é promover essa conversa desde o início.

O que está acontecendo agora é que o pessoal da manufatura nos orienta e nos direciona sobre como fazer essa máquina na primeira etapa do processo, os mínimos e os máximos. E os arquitetos não estão necessariamente envolvidos nisso. Então, o que acontece é que, quando os arquitetos se envolvem, eles não percebem as limitações da máquina. Então, eles estão ocupados com o projeto. Assim, acabamos com uma máquina que é capaz de operar, digamos, 80% a 70% de forma automatizada e o restante tem que ser feito fora do local. Bem, isso facilitará a reunião com o arquiteto, que se sentará e dirá: "Bem, se vocês tivessem que me mostrar essas regras com antecedência, eu poderia, sabe, fazer melhores escolhas de projeto". E assim, à medida que eles avançam em seu próximo projeto, a qualidade da quantidade e a qualidade do quanto eles podem automatizar aumentam.

Então, historicamente, é isso que temos visto até agora. Agora que estamos cientes disso, nosso objetivo é colocar todos os que precisam estar na sala, para que possam ver o que está acontecendo, para que possamos mostrar a eles como usar as ferramentas e para que possam começar a melhorar seus projetos. Mas, para ser honesto, há casos de negócios ativos em andamento, em que muitas vezes, quando nos envolvemos, um edifício já foi vendido, já foi parcialmente projetado. E então as pessoas estão tentando se esforçar para fabricá-lo. Portanto, não é que eu não ache que as pessoas não estejam fazendo errado. Algumas delas não sabem. Como se tudo estivesse funcionando em paralelo, em vez de, você sabe, ninguém ter tempo para alinhar tudo na ordem perfeita. Portanto, esse é apenas um processo iterativo pelo qual passamos.

John McMullen

Então, eu lhe perguntei sobre a implementação dessas mudanças no curto prazo. Então, qual é o outro lado? Qual é o ideal pelo qual vocês estão se esforçando? Qual é a solução de longo prazo?

Brent McPhail

Bem, a solução de longo prazo consiste em algumas coisas diferentes. Em primeiro lugar, à medida que aprendemos e continuamos a desenvolver aplicativos, podemos fazer com que nossos robôs façam cada vez mais e mais coisas, certo. Portanto, ainda é muito cedo. Portanto, em uma solução de longo prazo, haverá menos limitações. Mas eu realmente não vejo um ponto em que eliminaremos todas as limitações. Portanto, a parte que eu gostaria de mudar, acho que em um prazo mais longo, à medida que formos avançando, é que, em vez de darmos ao arquiteto uma caixa de areia para que ele experimente seu projeto e veja se ele é aprovado ou reprovado, precisamos nos integrar aos sistemas de dados com os modelos BIM, precisamos nos integrar com as ferramentas que eles estão usando para tomar suas decisões de projeto da mesma forma que fariam, sabe, a partir de um ponto de custo ou de uma lista de materiais, precisamos incorporar as limitações de projeto do sistema automatizado nesse ponto. Agora, a razão pela qual isso está tão distante é a mesma que temos agora. É que há muitas bolas no ar. E isso exige muito trabalho integrado. Por isso, acreditamos que temos uma solução de curto prazo no momento, que é uma ferramenta visual que ajudará os arquitetos a projetar melhor, uma vez que ela tenha sido estabelecida. Mas acredito que, a longo prazo, temos que pensar em como não precisar disso também? Como podemos limitar suas escolhas no momento do projeto, de modo que elas funcionem com a automação?

John McMullen

Então, aqui vai um divertido experimento mental. Tivemos a vantagem de ver muitos outros setores evoluírem para a automação no século passado. Você mencionou os automóveis e agora estamos chegando ao ponto em que estamos automatizando a construção civil. Então, fale-me sobre a construção modular daqui a 50 anos, como isso funcionará?

Brent McPhail

Sim, portanto, daqui a 50 anos será quase impossível para mim prever, porque acho que a taxa de mudança de nossa tecnologia é exponencial. Mas é uma pergunta interessante. Portanto, posso falar sobre onde vejo esse tipo de modulação, e o que eu diria é que o que descobri é que, com as inovações tecnológicas, sempre tendemos a superestimar, no curto prazo, qual será seu impacto. Mas acredito que subestimamos, a longo prazo, qual será seu impacto. Portanto, acredito que a Brave está na vanguarda do desenvolvimento de algumas dessas tecnologias, mas sei que não estamos sozinhos. E sei que, à medida que o mercado exigir, haverá mais empresas como a Brave nos próximos três a cinco anos, que estarão lançando sua própria versão do produto CAD the fab ou de suas ferramentas de design de gêmeos digitais.

Portanto, o que começará a acontecer é que veremos muitas mudanças muito rapidamente. Acredito que, na fabricação tradicional, há um movimento para começar a adotar um modelo descentralizado. Portanto, o que o setor de construção modular está fazendo no momento é seguir o caminho da fabricação tradicional, que é um modelo centralizado, com grandes fábricas, bombeando o produto e depois enviando o produto. E sempre há um debate sobre volumetria 3d versus 2d, se você envia ou não envia, mas acho que o que vai acontecer é que o beta vai começar a mudar. E, como vemos, as pessoas que estão construindo loteamentos de 500.000 a 2.000 casas e, depois de um ou dois anos, mudam para o próximo local e fazem a mesma coisa várias vezes. Mas haverá uma demanda por uma fábrica mais móvel e modular que não apenas ofereça flexibilidade nos produtos que pode produzir, mas que também ofereça flexibilidade quanto ao local onde pode ser estabelecida.

Por isso, tenho essa visão de caminhões de transporte que são plataformas planas que conectamos e que têm uma estrutura que forma uma espécie de leito de fábrica, e inserimos matérias-primas nesses caminhões de transporte e, em seguida, cuspimos o produto que queremos, localizado diretamente no local de trabalho. Portanto, esse é o meu objetivo em um determinado momento. Quero dizer, temos a tecnologia para fazer isso no momento, mas não sei se temos, não temos o mercado para isso. Mas acho que à medida que os custos de moradia aumentam e a escassez de mão de obra aumenta, isso muda o jogo. Portanto, podemos ter três anos e meio de idade, já que estamos começando a criar esses tipos de aplicativos e a maneira mais descentralizada.

John McMullen

Bem, adoro a ideia da fábrica móvel. Sei que alguns de nossos outros membros alugam espaços, sabe, eles não têm uma fábrica centralizada, alugam prédios, criam módulos, perto do local de trabalho, mas gostei muito da ideia de uma fábrica que pode ser colocada em caminhões e levada para onde for necessário. Mas, para ser sincero, eu esperava que você me dissesse que em 50 anos teríamos replicadores de Star Trek, porque estou ansioso por isso.

Brent McPhail

Bem, nós o faremos, mas é difícil quantificar isso. E certamente é difícil para as pessoas entenderem isso. Mas quando eu falo sobre isso em nossa discussão sobre manufatura tradicional, sabe, tem-se falado que, nesse modelo descentralizado, o que você vai acabar tendo é uma fábrica na qual você apenas insere matérias-primas. Portanto, essas matérias-primas, quer você esteja usando tecnologias de impressão 3D, e essa impressão 3D, em muitos aspectos, nossa máquina volumétrica 3D é, na verdade, apenas uma impressora 3D. Ela simplesmente não usa o tradicional fio derretido ou lasers para formar a galeria. Basicamente, ela usa apenas uma metodologia em que obtém os dados do CAD, monta o acessório, monta o produto e, em seguida, o faceta usando outros robôs.

Portanto, de certa forma, esse é um replicador muito, muito, muito rudimentar de Jornada nas Estrelas. À medida que avançamos, começamos a dizer: "Tudo bem, vamos colocar vidro nessa fábrica, vamos colocar madeira nessa fábrica, vamos colocar aço nessa fábrica e vamos começar a fabricar janelas, estruturas e outras coisas", mas é apenas uma espécie de matéria-prima e o tipo de produto. Obviamente, ainda estamos longe disso. Mas acho que esse é o futuro da manufatura. Em termos gerais,

John McMullen

Eu adoro isso. Talvez um dia possamos esquentar um chá Earl Grey com ele. Tenho certeza de que meus amigos vão gostar.

Brent McPhail 

Ah! Sim, exatamente.

John McMullen

Então, o que os profissionais de design e os fabricantes precisam fazer hoje para se preparar para esse futuro que está chegando rapidamente?

Brent McPhail

Sim, então, na verdade, tocamos um pouco no assunto, pois acho que precisamos reunir as partes mais cedo. Portanto, há certamente uma visão mais colaborativa que queremos ter no projeto da máquina, no projeto do produto, sabe, como eu, como eu falei sobre os arquitetos, eles realmente, até este ponto, só se concentraram, sabe, na estética, na estrutura, na utilização do espaço, sabe, no caso de negócios, mas agora há esse projeto para o componente de fabricação em que eles estão trabalhando com o lado modular. E isso só vai se aprofundar à medida que tivermos mais restrições, com os sistemas robóticos que exigirão mais opções. Portanto, certamente há uma abordagem colaborativa.

Outra coisa que acho que os profissionais de design precisam fazer é aceitar que há uma mudança de paradigma. Não se trata de uma pequena mudança na forma como estamos construindo as coisas. Trata-se de uma grande mudança. Por isso, acho que é fácil para nós simplesmente dizer: "Sim, sim, sabemos que isso vai mudar, sabemos que é isso que vai acontecer e não nos importamos com isso".

Mas isso são apenas palavras, na verdade, trata-se de uma mudança de paradigma monumental na forma como vamos fabricar edifícios. Portanto, não sei se há realmente um chamado à ação, a não ser o fato de que é mais como, por exemplo, apertar o cinto de segurança e se preparar porque é uma grande mudança. É uma grande mudança. E acho que é só ter vontade de estar na frente dessa onda, certo. Portanto, há muita frustração, muita dor, muitos erros acontecem na frente dessa onda, mas também há muito entusiasmo e muitas oportunidades.

John McMullen 

Acho que há uma enorme quantidade de oportunidades. É apenas uma questão de como e quando chegaremos lá. Então, fale-me sobre o que a BCS está fazendo agora. E o que está sendo planejado.

Brent McPhail

Pois é. Desde que começamos a trabalhar com 3d, volumétrico, continuamos a aperfeiçoar diferentes aplicações de fixação. Portanto, em vez de apenas soldar, agora temos um aplicativo que faz alguns parafusos, pregos e colagem. Estamos trabalhando em clinching, que é uma formação de metal e alguns tipos diferentes de técnicas de soldagem. Portanto, estamos desenvolvendo alguns aplicativos.

Estamos prestando consultoria a vários clientes e uma coisa que não mencionamos é que, embora o design para manufatura seja o desafio atual que estamos enfrentando, há outro desafio na manufatura, que é o que chamo de estrutura organizacional da manufatura. Esse talvez seja outro tópico para um podcast futuro, mas, rapidamente, é que a manufatura não acontece por acaso. Portanto, temos de preparar nossos clientes para o fato de que não estamos apenas construindo um canteiro de obras sob um telhado, mas que há uma filosofia completamente diferente na forma como fabricamos dentro de uma organização. E isso é uma coisa diferente.

Temos uma máquina interessante que estamos construindo para cortar e processar tubos de cobre e ajudar um empreiteiro de encanamento. Assim, eles economizam muito tempo com suas brincadeiras. E a volumetria, que estamos trabalhando em alguns projetos, não é necessariamente volumétrica em 3D. Agora, usando o mesmo conceito, o mesmo tipo de precisão flexível, metodologia de fabricação automatizada para trabalhar com objetos do tipo cilíndrico e dentro do objeto. Então, quero dizer, muita coisa mudou na brave nos últimos três anos e meio, desde que não estávamos envolvidos no setor de construção, passando pela construção de sistemas para o setor de construção, até agora, desenvolvendo e inovando novos tipos de sistemas para solucionar desafios que, sabe, não sabíamos que estavam em nosso radar há três anos. Portanto, são tempos muito, muito empolgantes para mim e para meus engenheiros.

John McMullen

Parece que há muito potencial aí. Estamos entusiasmados por tê-los como membros. Muito obrigado, Brent, agradeço muito seu tempo hoje.

Brent McPhail

Bem, muito obrigado. Agradeço seu tempo também. Sabe, eu adoro esses podcasts porque é sempre um bom momento para eu colocar para fora meus pensamentos que estão nadando na minha cabeça. Tenho que sentar e organizar tudo, então é muito agradável para mim. Obrigado.

John McMullen

Bem, estou ansioso para falar com vocês novamente. Meu nome é John McMullen e este foi mais um episódio de Inside Modular: O Podcast da Construção Modular Comercial. Até a próxima vez.