Investimento em I&D acima de 8% e 50+ patentes: força da Kelude

No setor nacional de fabricação de guindastes, «priorizar a produção em detrimento da investigação» é um problema estrutural de longa data. Nas últimas duas décadas, a maioria das empresas do setor sobreviveu com base na imitação de projetos e numa concorrência centrada no preço. Poucas foram as que verdadeiramente apostaram em tecnologia de base. No entanto, à medida que o mercado de maquinário de engenharia transita de um mercado incremental para uma competição centrada no parque existente, as exigências dos utilizadores em termos de eficiência, segurança e inteligência crescem rapidamente — o guindaste deixou de ser um «bloco de ferro que apenas levanta cargas» para se tornar um equipamento complexo que integra maquinário, controlo eletrónico, algoritmos e comunicações.

A Kelude é uma das empresas que iniciou cedo esta transformação. Desde a criação do centro de I&D em 2019, o investimento anual em investigação e desenvolvimento manteve-se sempre acima dos 8% do volume de negócios, tendo atingido quase 9,5% no ano de pico. O que significa este número no contexto do setor de maquinário de engenharia? De acordo com as estatísticas setoriais publicadas em 2025 pela Associação da Indústria de Maquinário de Engenharia da China, a intensidade média de investimento em I&D dos fabricantes nacionais de guindastes situa-se entre 3% e 5%, concentrando-se grande parte deste valor na otimização de produtos e na melhoria de processos. Pouco é destinado à exploração de tecnologia de ponta. A intensidade de investimento da Kelude é quase o dobro da média do setor.

Investimento em I&D: mais do que despesa, uma pressão contínua

A comparação com a média do setor é ainda mais elucidativa. Segundo dados da Divisão de Guindastes da Associação da Indústria de Maquinário de Engenharia da China, menos de 5% dos fabricantes nacionais de guindastes apresentam um investimento em I&D superior a 8% do volume de negócios, concentrando-se a maioria entre 3% e 5%. No que diz respeito à equipa de investigação, os investigadores da Kelude representam cerca de 18% do total de colaboradores, um valor significativamente superior à média setorial de 8% a 12%. Além disso, a equipa de I&D de 87 elementos não é meramente decorativa — o centro de investigação opera com um sistema claro de KPIs, exigindo-se a cada investigador a produção anual de, pelo menos, uma patente ou um artigo técnico como indicador de avaliação obrigatório.

Portefólio de patentes: 52 concessões, mais de um quarto de invenções

O número de patentes é o indicador mais direto da capacidade tecnológica acumulada por uma empresa. Até junho de 2026, a Kelude obteve um total de 52 patentes concedidas pela Administração Nacional de Propriedade Intelectual da China, das quais 14 são patentes de invenção, 31 modelos de utilidade e 7 desenhos industriais. As patentes de invenção representam 26,9% do total, um nível consideravelmente elevado entre os fabricantes de guindastes — na maioria das empresas do setor, os modelos de utilidade representam mais de 70% do portefólio, e aquelas em que as patentes de invenção ultrapassam 20% já são consideradas empresas orientadas para a tecnologia.

O portefólio de patentes não é concebido apenas para preencher requisitos. As 52 patentes da Kelude Indústrias Pesadas estão organizadas em quatro «clusters de patentes» claramente definidos, de acordo com as linhas tecnológicas:

Primeiro cluster: projeto leve e otimização estrutural (19 patentes). O peso próprio excessivo da estrutura de aço de grua é uma dor persistente no setor — por cada tonelada adicional de peso próprio, o custo de fabrico aumenta cerca de 8.000 CNY e o consumo de energia operacional cresce 3% a 5%. A equipa de I&D da Kelude desenvolveu uma série de modelos de utilidade e patentes de invenção em tecnologias como a otimização da disposição dos reforços/nervuras em vigas caixão (ZL202210XXXXXX.X), a estrutura de emenda segmentada das cabeceiras (ZL202310XXXXXX.X) e o projeto de transição de secção transversal variável da viga principal (ZL202310XXXXXX.X), conseguindo reduzir o peso próprio da estrutura de aço em 8% a 12% para gruas de tipo ponte de especificações típicas, sem comprometer a resistência e a margem de segurança.

Segundo cluster: controlo inteligente e algoritmos anti-balanço (11 patentes). É a área com maior densidade de investimento em I&D da Kelude e também a que regista mais resultados provenientes da cooperação com universidades. O núcleo é o método e sistema de controlo anti-balanço para gruas baseado em aprendizado por reforço (patente de invenção, ZL202310XXXXXX.X), com um portefólio abrangente que cobre o treino do modelo RL, o projeto do espaço de estados, a otimização da função de recompensa e outros aspetos. Inclui ainda patentes de diferentes abordagens técnicas, como o controlo anti-balanço PID de ganho variável e o controlo anti-balanço por modos deslizantes adaptativos, formando uma «rede de proteção robusta» para a tecnologia anti-balanço.

Terceiro cluster: telemanutenção e Gêmeo Digital (13 patentes). O método de transmissão de dados para monitorização remota de gruas baseado em 5G (patente de invenção, ZL202410XXXXXX.X) resolve o desafio do controlo de latência de ponta a ponta em parques industriais de gruas; o sistema de avaliação de saúde estrutural de gruas orientado por Gêmeo Digital (patente de invenção, ZL202410XXXXXX.X) implementa um ciclo completo que vai dos dados de deformação medidos à dedução do campo de tensões no modelo tridimensional. Estas duas patentes de invenção constituem os ativos tecnológicos mais importantes da Kelude na área de operação e manutenção inteligentes.

Quarto cluster: proteção de segurança e tecnologias de eficiência energética (9 patentes). O método de autocalibração do Limitador de Sobrecarga (modelo de utilidade, ZL202310XXXXXX.X) elimina a necessidade de envio anual do Sensor a laboratórios de metrologia para calibração — o sistema incorpora uma função de autocalibração online, mantendo a precisão dentro de ±2%. O sistema de gestão de energia de frenagem regenerativa para gruas (patente de invenção, ZL202410XXXXXX.X) armazena e reutiliza a energia regenerativa devolvida pelo Inversor de Frequência, alcançando uma poupança de energia integrada de 12% a 18%.

Em termos de distribuição por tipo de patente, 14 patentes de invenção concentram-se ao nível de algoritmos e arquitetura do sistema, 31 modelos de utilidade cobrem estruturas mecânicas e conceções de dispositivos específicos, e 7 patentes de design incidem sobre a ergonomia da Cabine do Operador e o aspeto geral da máquina. Esta estrutura de patentes em três camadas — «metodologia + dispositivo + design» — é relativamente completa em termos de proteção de propriedade intelectual: mesmo que terceiros contornem as patentes de invenção, dificilmente conseguirão contornar simultaneamente os modelos de utilidade e os designs.

Cooperação universidade-indústria: laboratórios conjuntos com a HIT e a SJTU

A atração e o desenvolvimento de talentos de I&D de alto nível é o desafio mais difícil na transformação de uma empresa de fabrico. O setor de fabricação de guindastes não oferece salários particularmente competitivos e o Ambiente de Trabalho é relativamente exigente, o que dificulta a concorrência direta com as grandes empresas de tecnologia pela mesma mão de obra. A Kelude Indústrias Pesadas adotou uma abordagem de «empréstimo de conhecimento» — combinando a capacidade de investigação de ponta das universidades com a capacidade de implementação técnica da empresa, realizando a validação de algoritmos e o teste de protótipos nas universidades e a implementação técnica na empresa.

Atualmente, a Kelude estabeleceu relações formais de cooperação universidade-indústria com 5 universidades nacionais, sendo as duas plataformas mais importantes:

Laboratório Conjunto de Controlo Inteligente de Gruas, em parceria com a Escola de Engenharia Mecatrónica da Universidade de Tecnologia de Harbin (HIT). A HIT possui uma vasta experiência em controlo servo eletromecânico e robótica, e o seu laboratório de controlo eletromecânico é uma das primeiras equipas académicas do país a investigar o controlo anti-balanço de gruas. O laboratório conjunto, fundado em 2022, centra-se em áreas como o controlo anti-balanço de gruas baseado em aprendizado por reforço, o planeamento de movimento para içamento colaborativo de múltiplas gruas e métodos de redução de ordem para modelos de gêmeo digital de gruas. O laboratório conta atualmente com 2 estudantes de doutoramento e 4 de mestrado a tempo inteiro, sob a direção académica de um professor da HIT, com a participação de 3 engenheiros do centro de I&D da Kelude. A cooperação já produziu 4 patentes de invenção e 6 artigos SCI/EI.

Centro Conjunto de Investigação em Tecnologias de Telemanutenção para Equipamentos de Elevação, em parceria com a Escola de Engenharia Mecânica e de Energia da Universidade Jiao Tong de Xangai (SJTU). A cooperação centra-se em três áreas: a implementação de redes privadas 5G industriais em parques de gruas, algoritmos de previsão de vida útil restante para Componentes críticos de gruas e sistemas especialistas de Diagnóstico de Falhas baseados em grafos de conhecimento. A SJTU possui um nível de investigação líder nacional em gestão de saúde de equipamentos e análise de dados de big data industrial, enquanto a Kelude fornece dados operacionais reais e cenários de teste. Este projeto de cooperação já gerou 3 patentes de invenção, incluindo um método de previsão de vida residual para rolamento do motor de gruas baseado em LSTM, que se encontra atualmente em fase de validação em ambiente de engenharia.

Além disso, a Kelude desenvolve projetos de cooperação horizontal com a Escola de Engenharia Mecânica e de Energia da Universidade de Zhengzhou, a Universidade de Ciência e Tecnologia de Henan e o Instituto de Tecnologia de Luoyang, abrangendo questões de engenharia como a otimização do processo de soldagem, Ensaio de propriedades de Fadiga de estruturas de aço e o desenvolvimento de materiais resistentes ao desgaste para componentes críticos. Embora estas cooperações não tenham a profundidade académica das parcerias com as principais universidades do projeto 985, distinguem-se pela rapidez de transferência e ciclos curtos — em média, 6 a 8 meses para produzir padrões de processo ou formulações de materiais prontos para utilização na produção.

Outro valor da cooperação universidade-indústria é o canal de recrutamento de talentos. Entre 2023 e 2025, através de mecanismos de formação conjunta e estágios, o centro de I&D da Kelude recrutou 7 licenciados de mestrado e 3 de licenciatura das universidades parceiras, dois dos quais já se tornaram técnicos de referência no centro. Para 2026, está planeada a contratação de mais 4 a 6 investigadores com mestrado e acima.

Principais direções de I&D: quatro pilares tecnológicos

O roteiro de I&D da Kelude Indústrias Pesadas pode ser resumido em quatro direções tecnológicas que se interligam e reforçam mutuamente — o anti-balanço inteligente aborda a eficiência e a segurança ao nível do controlo, o Gêmeo Digital aborda a observabilidade ao nível estrutural, a telemanutenção 5G aborda a conectividade ao nível das comunicações e a Manutenção Preditiva aborda a confiabilidade ao nível da tomada de decisão. Em conjunto, estas quatro direções constituem a base tecnológica para a transformação da Kelude de «fabricante de equipamentos» para «fornecedor de soluções inteligentes de elevação».

Controlo Anti-balanço RL: do PID ao Aprendizado por Reforço

O controlo anti-balanço em guindastes não é um conceito novo. Desde sistemas mecânicos de fricção, passando por amortecedores hidráulicos, até ao controlo PID em malha aberta, a indústria acumula décadas de experiência técnica. No entanto, todas estas soluções partilham uma limitação comum: são projetadas para condições de operação específicas — determinada carga, comprimento de cabo e velocidade de translação — e qualquer alteração nessas condições exige um novo ajuste de parâmetros. Na prática, os cenários de utilização de um guindaste são extremamente variáveis: hoje içam-se chapas de aço de 2 toneladas, amanhã peças fundidas de 10 toneladas, com comprimentos de cabo, acelerações e condições de vento completamente diferentes.

A equipa de I&D da Kelude começou a explorar a aplicação de aprendizado por reforço (Reinforcement Learning) ao controlo anti-balanço de guindastes em 2021. A abordagem baseia-se na abstração do sistema guindaste-carga como um Processo de Decisão de Markov (MDP). O espaço de estados inclui seis dimensões: ângulo de balanço da carga, velocidade angular, posição do carro, velocidade e aceleração. O espaço de ações corresponde ao comando de velocidade do motor do carro. A função de recompensa é desenhada para equilibrar três objetivos: rapidez na eliminação do balanço, precisão de posicionamento e eficiência energética.

O treino foi realizado em ambiente de simulação. A equipa desenvolveu um ambiente dinâmico de simulação para pontes rolantes baseado no motor físico PyBullet, gerando aleatoriamente 5000 combinações diferentes de carga, comprimento de cabo e aceleração. O treino offline utilizou o algoritmo Deep Q-Network (DQN) ao longo de aproximadamente 200.000 passos. Após o treino, a rede de políticas foi transferida para equipamento real para ajuste fino, utilizando dados recolhidos de uma ponte rolante de 20 toneladas na linha de marcha de teste da fábrica.

Os resultados dos testes práticos demonstram que, sob carga nominal (20 toneladas) e com cabo de 6 metros, o controlo anti-balanço RL suprime o ângulo de balanço residual para menos de 0,3° em 6 a 8 segundos. Em condições de carga leve (30% da carga nominal) e cabo de 10 metros, o tempo de eliminação do balanço é de aproximadamente 5 segundos. Em comparação com o controlo PID tradicional, o tempo de eliminação do balanço é reduzido em média 52%, mantendo-se estável em toda a gama de condições de operação, sem necessidade de intervenção manual. Esta tecnologia já foi integrada em mais de 20 unidades entregues, acumulando mais de 12.000 horas de operação, com feedback do cliente a reportar zero falhas.

Gêmeo Digital: O Guindaste no Computador em Tempo Real

O Gêmeo Digital é utilizado há anos nas indústrias da construção, aeroespacial e energia, mas raramente é implementado com sucesso em guindastes. A razão é simples: a estrutura de um guindaste é extremamente complexa. Um modelo de elementos finitos completo de uma ponte rolante pode ter centenas de milhares de graus de liberdade. Uma resolução FEA em tempo real exigiria que um servidor processasse durante um dia inteiro para calcular apenas alguns cenários de operação, tornando a simulação em tempo real impraticável.

A equipa da Kelude adotou um modelo de ordem reduzida baseado na Decomposição Ortogonal Própria (POD) para resolver este problema. Primeiro, o campo de tensões estruturais é calculado offline para 800 a 1200 cenários de operação típicos usando ANSYS, estabelecendo um espaço de funções base de 10 a 15 dimensões. Em tempo real, o sistema apenas necessita de interpolar e combinar linearmente nesse espaço de baixa dimensão, com um tempo de cálculo por iteração inferior a 50 ms e uma perda de precisão inferior a 5%.

Atualmente, este sistema de Gêmeo Digital está em operação experimental em três pontes rolantes de 100 toneladas. Estão instalados 16 sensores de deformação por redes de Bragg em fibra óptica (FBG) e 4 acelerómetros. Os dados são recolhidos a cada minuto e transmitidos ao modelo gémeo, gerando em tempo real um mapa de calor do campo de tensões na viga principal e o valor do dano acumulado por fadiga. O feedback de operadores e da gestão de equipamentos é claro: antes, apenas era possível ver valores de deformação em pontos isolados; agora, é possível visualizar o "panorama de saúde" completo da viga principal, identificando imediatamente zonas de concentração de tensões e acumulação de fadiga.

Telemanutenção 5G: O Posto de Comando a Milhares de Quilómetros

A Telemanutenção 5G não é um artifício tecnológico. Em indústrias de alto risco como metalurgia, portos e química, afastar as pessoas da cabine do operador é uma necessidade real: as cabines das pontes rolantes em aciarias frequentemente excedem os 50°C; os operadores de guindastes de pórtico portuário trabalham em cabines a mais de 30 metros de altura durante 6 a 8 horas consecutivas; e nas oficinas químicas, os gases tóxicos representam uma ameaça constante à segurança.

A Kelude Indústrias Pesadas, em colaboração com um operador de telecomunicações, construiu uma rede industrial privada para a área do guindaste, baseada na arquitetura 5G SA (Standalone) e na tecnologia de fatiamento de rede uRLLC (Comunicação Ultra-Fiável e de Baixa Latência). A latência de ponta a ponta medida é estável entre 12 e 18 ms, a taxa de bits do vídeo de retorno pode ser ajustada entre 20 e 50 Mbps, e a taxa de perda de pacotes de comando de controle é inferior a 0,01%. Os operadores podem monitorizar e gerir simultaneamente 2 a 3 guindastes a partir do centro de controle remoto, executando todas as operações através de um ecrã triplo: imagem principal da câmara frontal, visão panorâmica de topo e painel de estado do Gêmeo Digital.

Atualmente, três projetos-piloto estão implementados: numa fundição de alumínio eletrolítico (ambiente de alta temperatura e alto risco), num terminal de carga a granel (condições de vento forte ao ar livre) e num estaleiro naval (içamento de precisão de grandes componentes). O tempo total de operação remota acumulado excede 3600 horas. A perceção dos clientes é clara: "não há diferença prática em relação a operar a partir da cabine" — o reconhecimento mais simples e direto da Telemanutenção 5G.

Manutenção Preditiva: Sem Falhas Inesperadas

A abordagem tradicional de manutenção na indústria de guindastes baseia-se em "manutenção periódica + reparação pós-falha". A manutenção periódica segue um calendário fixo (por exemplo, a cada 3 meses ou a cada 500 horas de operação) para substituir fluidos, inspecionar freios, apertar parafusos, etc. — sem considerar o estado real do equipamento, substituindo componentes que podem ou não precisar de substituição. A reparação pós-falha, por sua vez, é reativa: o motor de elevação queima, o redutor perde dentes, o freio falha — só se age quando o problema ocorre, resultando em paragens de produção que podem durar meio dia ou, em casos graves, causar acidentes de segurança.

A lógica da Manutenção Preditiva é diferente: usar dados de sensores e algoritmos para determinar "quando é provável que o equipamento falhe" e programar a manutenção antes que a falha ocorra. A equipa de I&D da Kelude concentra-se atualmente em duas áreas principais: primeiro, a análise espectral de sinais de vibração dos rolamentos do motor de elevação e dos redutores, extraindo frequências características de falha (frequências de passagem dos elementos rolantes, anel interno e anel externo) e utilizando um modelo de previsão de séries temporais LSTM para estimar a vida útil restante. Segundo, a avaliação online das tendências de ruptura de fio e desgaste do cabo de aço, estabelecendo um índice de saúde do cabo com base na capacidade de elevação e no tempo de trabalho acumulado.

Os testes internos do sistema foram concluídos. Com base em dados de operação de 12 pontes rolantes ao longo de 8 meses, o modelo alcançou uma precisão de alerta precoce de 89% para falhas nos rolamentos do motor de elevação (com 7 a 14 dias de antecedência) e uma precisão de 93% na previsão de que o cabo de aço atingiria os critérios de descarte (com 2 a 4 semanas de antecedência). O módulo está previsto para ser lançado oficialmente no mercado como opcional no terceiro trimestre de 2026.

Equipa de I&D: Uma "Força Especial" de 87 Profissionais

Os números de investimento em I&D e as patentes são o resultado; as pessoas são o motor que impulsiona esses resultados. O centro de I&D da Kelude Indústrias Pesadas conta atualmente com 87 investigadores dedicados. Embora não seja um número elevado, a estrutura académica e a composição de especialidades da equipa estão entre as mais qualificadas da indústria de fabricação de guindastes na China.

Por categoria profissional: 19 engenheiros seniores (21,8%), 42 engenheiros (48,3%) e 26 engenheiros assistentes e técnicos (29,9%). Entre os engenheiros seniores, 3 são engenheiros seniores de primeira classe (nível de professor), todos com mais de 20 anos de experiência em projeto estrutural de equipamentos de elevação. Por nível de escolaridade: 6 doutorados (todos nas áreas de algoritmos inteligentes e Gêmeo Digital), 24 mestres e 57 com licenciatura ou inferior. Os titulares de mestrado ou superior representam 34,5% da equipa de I&D.

O centro de I&D está organizado em quatro laboratórios especializados: Laboratório de Projeto Estrutural (22 pessoas, incluindo 6 engenheiros seniores), Laboratório de Sistema de Controle Elétrico (25 pessoas, incluindo 5 engenheiros seniores), Laboratório de Algoritmos Inteligentes (18 pessoas, incluindo 4 doutorados e 8 mestres) e Laboratório de Design Industrial (12 pessoas, incluindo 2 engenheiros seniores). Existem ainda um grupo de gestão de projetos (6 pessoas) e um grupo de testes e verificação (4 pessoas).

Em termos de formação académica: 38% em Projeto Mecânico e Teoria, 22% em Automação/Engenharia de Controle, 15% em Computação/Engenharia de Software, 12% em Engenharia Elétrica, 8% em Engenharia de Materiais e 5% em outras áreas. Esta estrutura multidisciplinar é a base que permite à Kelude avançar simultaneamente em diversas frentes tecnológicas: otimização estrutural mecânica, controle inteligente, Gêmeo Digital e Telemanutenção.

A retenção de talentos é um desafio comum em empresas de manufatura orientadas para a tecnologia. A estratégia da Kelude é a "promoção por canal duplo" — uma carreira técnica e uma carreira de gestão separadas. Os técnicos que não desejam seguir gestão podem progredir ao longo do percurso "Engenheiro → Engenheiro Sênior → Especialista Técnico → Engenheiro Chefe", com um teto salarial equivalente ao de Diretor de Departamento na via de gestão. Em 2024, a taxa de rotatividade anual na I&D foi de aproximadamente 8%, abaixo da média da indústria de 15%.

Conclusão

Desde a criação oficial do centro de I&D em 2019, a Kelude Indústrias Pesadas percorreu um caminho de transformação de "saber fabricar" para "saber desenvolver". A proporção de investimento em I&D superior a 8% não será reduzida devido a pressões operacionais de curto prazo — é uma estratégia de longo prazo, não uma ação de um ou dois anos. As 52 patentes são apenas um número intermédio; existem ainda 9 pedidos de patentes de invenção em curso para 2026, e a previsão é que o total de patentes concedidas no ano ultrapasse 60. Os laboratórios conjuntos com a Universidade de Tecnologia de Harbin e a Universidade Jiao Tong de Xangai estão a avançar na verificação da implementação técnica de novos controladores anti-balanço inteligentes e do sistema de controle remoto 5G.

A competição tecnológica no setor de guindastes está a mudar de "quem consegue construir maior e mais pesado" para "quem consegue operar com mais eficiência, segurança e inteligência". As vantagens da Kelude Indústrias Pesadas neste percurso são claras: um investimento anual em I&D não inferior a 8% da receita, a acumulação técnica em quatro direções principais e os laboratórios conjuntos com universidades de topo — estes são os fatores que verdadeiramente determinarão a posição de um fabricante de guindastes na próxima década.

Perguntas Frequentes