A próxima revolução da indústria automóvel terá robôs a aprender com os humanos

A indústria automóvel utiliza robôs há mais de meio século. A soldadura, a pintura e a movimentação de painéis pesados da carroçaria estão tão automatizadas que seria difícil imaginar uma fábrica de automóveis moderna sem robôs industriais. Ainda assim, milhares de pessoas continuam a trabalhar na montagem final.

A razão não é sentimental. Os humanos são manipuladores de uso geral excecionalmente capazes. Conseguem sentir com os dedos se um conector ficou devidamente encaixado, encontrar uma cablagem entre outros componentes, ajustar um movimento quando uma peça está desalinhada e, sem reprogramação, perceber o que fazer quando chega à linha de produção um automóvel com equipamento diferente. Em contrapartida, um robô industrial convencional é extraordinariamente rápido e preciso, desde que o mundo à sua volta permaneça exatamente como o engenheiro o programou. Os fabricantes de automóveis querem agora reduzir essa diferença.

400.000 robôs não significam 400.000 postos de trabalho perdidos

A Toyota colocou decididamente o tema na ordem do dia ao estimar que poderão ser necessários cerca de 400.000 robôs para modernizar a rede de produção da empresa, de outras empresas do grupo e dos principais fornecedores. Segundo a Reuters, a Toyota poderá gastar anualmente cerca de ¥1 bilião — aproximadamente €5,4 mil milhões às taxas de câmbio atuais — em automação a partir de 2028.

Quatrocentos mil é um número enorme, mas deve ser interpretado corretamente. Não significa 400.000 robôs humanoides nem um plano para substituir igual número de trabalhadores. O valor inclui robôs industriais convencionais, novas soluções de automação e a substituição de equipamento existente. Estima-se que 150.000 robôs possam destinar-se às próprias fábricas da Toyota, ficando os restantes associados à rede de produção mais alargada. (reuters.com)

O que realmente importa é o tipo de trabalho que a próxima geração de robôs irá realizar.

A automação anterior começou por assumir tarefas nas quais os robôs superavam as pessoas em velocidade, força e repetibilidade. A próxima vaga visa trabalhos em que, até agora, os humanos têm superado os robôs em flexibilidade.

Uma fábrica de automóveis é um lugar surpreendentemente difícil para um robô

A soldadura por pontos de uma carroçaria é uma tarefa quase ideal para automatizar. O robô pega sempre na mesma ferramenta, desloca-se até um ponto conhecido e executa uma operação definida com precisão. O mesmo ciclo repete-se milhares de vezes. A montagem final é um mundo diferente.

Aí, um robô tem de agarrar peças com formas diferentes, manusear materiais flexíveis, ligar conectores, instalar vedantes, encaminhar cabos e trabalhar ao lado de pessoas. Para tornar tudo ainda mais complexo, veículos com diferentes sistemas de propulsão, equipamentos e interiores podem avançar pela mesma linha de produção, uns a seguir aos outros. Uma pessoa resolve muitos destes problemas quase inconscientemente. É necessário ensinar um robô a reconhecer um objeto, agarrá-lo corretamente, aplicar a força adequada e reagir a uma situação que o programador não previu em detalhe.

É por isso que o próximo avanço não depende apenas de uma mão robótica melhor. Exige visão computacional, sensores de força e táteis, inteligência artificial e sistemas de aprendizagem capazes de transformar uma demonstração humana numa ação do robô.

A Toyota quer digitalizar as mãos de um mestre artesão

O ELEY da Toyota dá uma boa indicação do rumo que o desenvolvimento está a seguir. O Embodied Learning robot for Enhanced Yield é um robô de dois braços, com cerca de 50 kg, que se desloca sobre rodas e aprende a partir de movimentos demonstrados por humanos.

Um operador demonstra uma tarefa ao robô através de dispositivos de controlo específicos. O sistema recolhe dados dessas demonstrações e utiliza-os para treinar um modelo que permite ao robô repetir a tarefa de forma autónoma.

A Toyota demonstrou o sistema através da dobragem de T-shirts. Após cerca de 1.500 ensaios e duas semanas, o ELEY conseguia repetir a tarefa quase sem erros. Dobrar uma T-shirt não irá, por si só, transformar a produção automóvel. Mas a forma como o robô aprende poderá fazê-lo.

Com um robô industrial tradicional, os engenheiros constroem todo um processo automatizado em torno de uma operação específica. Com um robô que aprende, a competência poderia ser demonstrada por uma pessoa que já soubesse executar o trabalho. Isso altera o ponto de partida da automação.

A experiência dos trabalhadores poderá ser o recurso mais valioso

Há décadas que a filosofia de produção da Toyota assenta em trabalhadores qualificados e muito experientes. A indústria japonesa utiliza o termo takumi para designar estes mestres. O problema surge quando o conhecimento prático acumulado ao longo de décadas desaparece com a reforma de um trabalhador.

Nem tudo pode ser registado numa instrução de trabalho. Um montador experiente consegue sentir com a mão se uma peça ficou corretamente encaixada. Pode perceber por um som que algo está errado ou alterar automaticamente um movimento quando um componente se comporta de forma ligeiramente diferente do habitual.

Uma das maiores promessas dos robôs com capacidade de aprendizagem é a possibilidade de transformar parte deste conhecimento tácito em dados.

Se um robô aprender uma operação específica com o melhor trabalhador da Toyota, então, em princípio, o robô seguinte não terá de aprender tudo de raiz. O modelo aprendido pode ser aperfeiçoado e partilhado, permitindo que a competência de uma pessoa se torne um recurso para toda a rede de produção.

Essa é uma mudança muito maior do que simplesmente instalar outro braço robótico numa linha de montagem.

Porque não têm todos os robôs de ser humanoides?

A atual tendência na robótica favorece os humanoides. O argumento é convincente: fábricas, ferramentas e sistemas logísticos foram concebidos em função do corpo humano. Se um robô tiver dois braços, duas pernas e um alcance semelhante ao de uma pessoa, não será necessariamente preciso reconstruir a fábrica em torno do robô.

Mas a forma humana não é automaticamente a melhor solução de engenharia.

Caminhar sobre duas pernas exige energia, controlo complexo e equilíbrio constante. Num piso de fábrica liso, um robô com rodas pode ser mais simples, barato, estável e eficiente em termos energéticos.

O ELEY da Toyota utiliza rodas.

O Hyundai Motor Group está a seguir uma direção diferente. A Boston Dynamics, que pertence ao grupo, está a desenvolver o robô humanoide elétrico Atlas, e a Hyundai planeia começar a utilizar humanoides nas suas operações de produção em 2028.

O Atlas tem uma configuração básica semelhante à humana, mas a Boston Dynamics não procura reproduzir com precisão a anatomia humana. As articulações elétricas permitem ao robô executar movimentos que seriam impossíveis, ou pelo menos extremamente desconfortáveis, para uma pessoa.

Isto está a dar origem a uma experiência interessante na indústria automóvel. A Toyota está a explorar, entre outras soluções, manipuladores com rodas e capacidade de aprendizagem, enquanto a Hyundai aposta num humanoide de tamanho real. Ambas tentam resolver o mesmo problema: como colocar um robô de uso geral a trabalhar num ambiente construído por humanos para humanos.

O maior concorrente dos robôs continua a ser a automação convencional

No meio do entusiasmo em torno dos humanoides, uma questão importante é frequentemente esquecida: porquê utilizar um robô de uso geral que custa €100.000 quando uma máquina específica mais simples consegue executar a mesma operação durante 20 anos consecutivos?

Os fabricantes de automóveis têm de responder a esta pergunta em todos os projetos de automação. Se um robô executar a mesma soldadura um milhão de vezes, não precisa de inteligência artificial, pernas ou mãos semelhantes às humanas. Um robô industrial dedicado provavelmente fará o trabalho de forma mais rápida, barata e fiável. A vantagem económica de um robô de uso geral surge quando as tarefas mudam.

Se a mesma máquina puder separar peças de manhã, instalar componentes à tarde e aprender uma tarefa inteiramente nova no ano-modelo seguinte, o preço de aquisição mais elevado começa a fazer sentido.

É por isso que o indicador mais importante para a próxima geração de robôs não é a capacidade de elevação nem a velocidade de marcha. Mais importante é o tempo necessário para ensinar uma nova tarefa.

A China está a acelerar o ritmo

A robotização também tem uma justificação competitiva muito concreta. A indústria automóvel tem de desenvolver em simultâneo veículos elétricos, tecnologia de baterias, software e novos processos de produção. Os fabricantes chineses estão a encurtar cada vez mais os ciclos de desenvolvimento dos modelos, enquanto a concorrência ao nível dos preços torna significativo o custo de cada hora de produção.

Uma fábrica automóvel convencional representa um enorme investimento de capital. Se um novo modelo exigir a reconstrução de grande parte da linha de produção, isso consome tempo e dinheiro. Em teoria, a robotização flexível promete tornar uma fábrica menos dependente de modelos específicos.

Um robô ao qual seja possível ensinar uma nova operação através de software e demonstrações permitiria a um fabricante alterar a sua gama de modelos sem redesenhar toda a cadeia de automação.

Isto poderá revelar-se muito mais importante do que uma redução direta dos custos laborais.

As pessoas não desaparecerão das fábricas; o seu trabalho irá mudar

A forma mais injusta de descrever a robotização seria através da fórmula «um robô equivale a um posto de trabalho perdido». A realidade económica de uma fábrica de automóveis é mais complexa. Um robô pode, efetivamente, assumir um trabalho anteriormente realizado por uma pessoa. Isto aplica-se sobretudo a operações repetitivas, fisicamente exigentes e ergonomicamente inadequadas.

Ao mesmo tempo, uma fábrica automatizada cada vez mais complexa precisa de pessoas para ensinar, supervisionar, manter e reparar os robôs. A procura de competências nas áreas da automação, do software, dos dados e da manutenção está a aumentar. A maior pressão recairá provavelmente sobre as operações simples e repetitivas. Quanto mais normalizado e previsível for o trabalho de uma pessoa, mais fácil será justificar economicamente a sua automatização.

Hiroki Nakajima, vice-presidente da Toyota, descreveu o objetivo da empresa como um mundo em que pessoas e robôs trabalham em conjunto, em vez de uma situação na qual os robôs simplesmente substituem as pessoas. Esse é o objetivo declarado pela empresa, não uma garantia de que a automação não reduzirá, no futuro, a necessidade de alguns tipos de trabalho.

No fim, 400.000 robôs são uma história menor do que um único robô capaz de aprender

A estimativa de 400.000 robôs feita pela Toyota dá um título de grande impacto, mas, para a próxima década da indústria automóvel, uma questão muito mais importante poderá ser saber se um robô consegue aprender uma nova competência com uma pessoa e transmiti-la a outro robô.

Se a resposta continuar a ser negativa, a automação prosseguirá pelo caminho habitual. Os robôs tornar-se-ão mais rápidos e precisos, mas cada nova operação continuará a exigir dispendioso trabalho de engenharia.

Se a resposta passar a ser afirmativa, a natureza da fábrica de automóveis mudará.

A linha de produção deixaria de ser composta apenas por máquinas programadas para tarefas fixas. Ao lado delas surgiria uma classe de máquinas cujas tarefas podem ser alteradas através de software e às quais podem ser ensinadas novas competências seguindo um exemplo humano. O robô deixaria então de ser apenas uma peça de automação. Tornar-se-ia um trabalhador qualificado digital.