Indústria 4.0: o que vem por aí?

À medida que a indústria muda de ativos físicos para sistemas inteligentes, a automação e a troca de dados progridem nas fábricas 4.0.

O mundo está experimentando, nos últimos cinco anos, a quarta revolução industrial – a tal indústria 4.0. Essa revolução é caracterizada por uma função de tecnologias que aproxima ou “borra” os limites entre o físico e o digital, criando o ciberfísico. As indústrias de hoje enfrentam esse desafio de incorporar as tecnologias inteligentes, como robótica, inteligência artificial e Internet das Coisas (IoT), e big data, com o objetivo de aumentar produtividade, eficiência e eficácia no mundo físico, ao mesmo tempo em que buscam reduzir custos.

Conceitualmente, o termo Indústria 4.0 refere-se à rede inteligente de máquinas e processos para a indústria com a ajuda de tecnologia da informação e comunicação. A base para isso é o uso de sistemas de controle modernos, com software embarcado e, em geral, disponibilidade de um endereço de Internet para se comunicar através da IoT. Dessa forma, produtos e meios de produção se apresentam em rede e podem se comunicar, viabilizando novas formas de produção, otimização em tempo real e criação de valor para a indústria.

Recentemente, o blog de pesquisa StartUs Insights publicou o Mapa de Inovação da Indústria 4.0, revelando tecnologias emergentes como resultados da adoção de sistemas ciberfísicos em 12.500 startups no mundo. A publicação original pode ser acessada aqui.

Seis áreas emergentes

Impressão 3D, robótica avançada, análise preditiva e outras áreas tornam a mudança para a Indústria 4.0 praticamente irreversível, graças à conectividade e aos dispositivos inteligentes que formam a base para a inovação disruptiva na indústria 4.0.

Adaptado de: Industry 4.0 Innovation Map (c) StartUs Insights

Big Data e Análise Preditiva

O Big Data forma a base para a tomada de decisões em tempo real, e desempenha um papel fundamental na criação de valor para as empresas. A partir das análises decorrentes do uso de Big Data, uma indústria pode reduzir o tempo de inatividade, aumentar a produção e reduzir custos – como o projeto de eficientização energética executado pelo Instituto Modal para a Brasal Refrigerantes, que analisou milhões de dados de sensores da fábrica para determinar as melhores configurações para redução de consumo de energia nas linhas de produção. O Big Data também permite a construção de cenários futuros, viabilizando a análise preditiva que consegue, por exemplo, habilitar a manutenção preventiva de maneira mais assertiva e específica. Essa abordagem também poderá sugerir opções de decisões que permitirão que as empresas aproveitem ao máximo os recursos disponíveis.

Computação em Nuvem

A computação em nuvem é essencial para a Indústria 4.0, pois permite o processamento de enormes quantidades de dados para automatizar os processos de produção. Atualmente, as tecnologias de nuvem já são utilizadas por quase todas as organizações para fornecer inúmeras soluções, como Infraestrutura como Serviço (IaaS), Plataforma como Serviço (PaaS) e Software como Serviço (SaaS); porém seu uso tem avançado ainda mais, com redução de tempos de acesso e reação extraordinariamente rápida. O acesso globalizado à tecnologia 5G será um fator decisivo para a adesão em massa à computação em nuvem como base para sistemas ciberfísicos.

Manufatura Aditiva

O desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D permite, atualmente, o uso de outros materiais além do plástico. Metal, cerâmica e até biomateriais já podem ser utilizados para construir partes, peças, modelos e praticamente qualquer coisa, nos mais diversos tamanhos e níveis de complexidade. A Manufatura Aditiva, viabilizada pela impressão 3D, permite a produção de bens em baixo volume e impacta positivamente a cadeia de suprimentos, através da redução de prazos de entrega e da necessidade de estoques, tendo uma excelente relação custo-benefício especialmente para modelos de produção descentralizados.

Ciber Segurança

Uma das preocupações da Indústria 4.0 é a segurança, que tem suas vulnerabilidades potencializadas em razão da conectividade de inúmeros gadgets, sensores e ferramentas de trabalho. Tecnologias “vestíveis”, como smartwatches, celulares, óculos inteligentes e outros equipamentos, por exemplo, têm acesso à localização e aos dados pessoais dos colaboradores, facilitando a espionagem industrial e o ataque de hackers – quanto mais possibilidades de acesso a um sistema, maior a chance de se encontrar uma falha de segurança. Dessa forma, quanto maior o grau de adesão às tecnologias 4.0, maior o risco de um ataque cibernético, o que exige um aumento do nível de segurança.

Manutenção Preditiva

Em qualquer indústria, o tempo de parada de uma linha de produção significa a paralisação da produção e, consequentemente, a redução da receita decorrente da não-fabricação de bens de consumo durante o período de parada. Uma das causas de parada são defeitos nas máquinas, razão pela qual a indústria implementa programas de manutenção preventiva rigorosos. No entanto, esses programas, atualmente, são um tiro no escuro – na maioria das vezes, a manutenção segue um cronograma sugerido pelo fabricante, mas que não considera inúmeros fatores na aplicação real, como condições climáticas, volume de produção, oscilações de energia, qualidade dos insumos etc. A Manutenção Preditiva analisa o histórico de funcionamento das máquinas, suas condições de uso e outros fatores para prever, através de técnicas de inteligência artificial, em que momento deverão ser realizadas ações de manutenção, conseguindo diminuir o custo do reparo em até 30%.

Realidade Aumentada (AR)

Algumas fábricas inteligentes já vêm utilizando a Realidade Aumentada em seus ambientes de produção. Em alguns casos, a AR comprovou o aumento de desempenho de pessoas e processos em até 50%, diminuindo significativamente os custos decorrentes de erro humano ou ineficiência. Algumas das áreas de aplicação para AR na Indústria 4.0 incluem operações, manutenção e assistência remota, treinamento, controle de qualidade, bem como gerenciamento de segurança.

Indústria 4.0 na prática

Os três principais aspectos “visíveis” da Indústria 4.0 já fazem parte da realidade de muitas fábricas no mundo:

  • Internet das coisas: Avanços recentes nas tecnologias de detecção e comunicação permitem entender melhor os processos de produção e manufatura, possibilitando identificar gargalos de processo e implementar manutenção preditiva e preventiva. Os sensores podem fornecer atualizações em tempo real sobre o processo de produção, bem como identificar quando as ferramentas estão se desgastando ou requerem manutenção.
  • Gêmeo digital (digital twin): O uso de dados coletados por sensores possibilitam a construção de um modelo de computador de seu produto ou processo industrial, resultando em um gêmeo digital. Isso permitirá atualizações de status em tempo real sobre produtos e processos, bem como simular cenários sem colocar os ativos em risco.
  • Robôs e automação: Os sistemas de produção modernos estão cada vez mais automatizados, com o uso de robôs para alcançar maior eficiência e precisão, redução dos riscos de saúde e segurança. No entanto, também pode modernizar a automação em máquinas existentes e antigas para melhorar o desempenho através da integração de robôs assistivos, por exemplo, para executar tarefas repetitivas e perigosas.

A Indústria 5.0 já está chegando

Robôs e máquinas inteligentes conectados através de dados com acesso praticamente instantâneo – a base da Indústria 4.0 – que permitem que pessoas trabalhem melhor e de maneira mais inteligente são o fundamento da Indústria 5.0, que já está sendo comentada por profissionais e pesquisadores da área.

Esben Østergaard, diretor de tecnologia e cofundador da Universal Robots, trouxe uma perspectiva sobre o assunto:

A Indústria 5.0 fará da fábrica um lugar onde pessoas criativas podem vir e trabalhar, para criar uma experiência mais personalizada e humana para os trabalhadores e seus clientes.

Esben Østergaard (https://www.twi-global.com/what-we-do/research-and-technology/technologies/industry-4-0)

Ao viabilizar a conexão entre a forma como o homem e a máquina trabalham juntos, estima-se que a Indústria 5.0 empregará diretores de robótica até 2025 em mais de 60% das áreas de produção, logística e cadeias de abastecimento, agropecuária e os setores de mineração, petróleo e gás.

Sobre o(s) Autor(es)

Diretor Técnico em | [email protected] | Website | + publicações

Bruno Souza é Mestre em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Santa Catarina (2001), Especialista em Gestão de Negócios pela Fundação Dom Cabral (2010) e Bacharel em Comunicação Social pelo Centro Universitário de Brasília (1993). Possui experiência em gestão de projetos de ciência, tecnologia e inovação (PD&I), para órgãos públicos e privados, de âmbito nacional e internacional; em gestão de instituições de ensino de grande e pequeno porte (vivências como Diretor Executivo, Diretor Acadêmico e Coordenador de Cursos de graduação e pós-graduação); como professor universitário para cursos de graduação e pós-graduação. Atualmente atua como Diretor Técnico do Instituto Modal de Ciência, Tecnologia e Inovação, do qual também é associado fundador.

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