Um guia prático sobre a Indústria 4.0

Você provavelmente já ouviu falar na Indústria 4.0 ou na Quarta Revolução Industrial, mas sabe o que isso significa e quais os impactos na sua vida? Preparamos esse guia para esclarecer todas as suas dúvidas

O que é a Indústria 4.0?

O conceito de Indústria 4.0 foi apresentado ao público pela primeira vez na Feira de Hannover de 2011. Na ocasião empresas de tecnologia, universidades e centros de pesquisa apoiados pelo governo da Alemanha propuseram uma nova visão para a operação das fábricas: um modelo com descentralização do controle dos processos produtivos e colaboração entre dispositivos inteligentes. Tudo isso interconectado ao longo de toda a cadeia de produção e logística, transformando a maneira como máquinas se comunicam e utilizam as informações para otimizar a produção.

 

Segundo dados da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), a busca por soluções inovadoras para vencer desafios técnicos deve movimentar US$15 trilhões nos próximos 15 anos. Para fomentar esses processos, foi criado em 2014 nos Estados Unidos o Consórcio de Internet Industrial (IIC), com cerca de 250 associados de 30 países.

 

Desde a invenção da internet, estamos nos acostumando com grandes avanços tecnológicos em curtos períodos, com novidades a todo instante e necessidade constante de atualização e evolução. Com a chegada dos smartphones, cada um de nós carrega no bolso um computador infinitamente mais potente e muito menor que os primeiros computadores pessoais lançados há mais de 35 anos.

 

 

Com a globalização, eventos e descobertas que ocorrem em qualquer parte do mundo chegam a todos os lugares em questão de minutos. A acessibilidade de informações e as novas tecnologias impactam nossos hábitos, mudando nossa forma de ser e trabalhar. A indústria, assim como os demais setores econômicos, não está de fora dessa evolução.

A nova Revolução Industrial

A primeira Revolução Industrial ocorreu há mais de 250 anos, com grandes mudanças impactando a forma de se produzir bens: máquinas movidas vapor passaram a substituir os animais na geração de energia para a manufatura. Com a chegada do aço e de máquinas elétricas, a segunda Revolução Industrial atingiu seu auge com a introdução das linhas de produção pensadas por Henry Ford. No final da década de 70, os primeiros processos de automação começaram a aparecer nas fábricas e com a popularização de computadores e da internet, o mundo viu a eletrônica se tornar protagonista da Terceira Revolução Industrial que nos trouxe aos dias de hoje.

 

Por isso, hoje quando falamos em Indústria 4.0, Manufatura Avançada, Indústria do Futuro ou Fábrica Inteligente, estamos pensando na Quarta Revolução Industrial, que permitirá utilizar um conjunto de novas tecnologias inteligentes para unir os mundos físicos, digitais e biológicos e criar sistemas de produção integrados trazendo mais eficiência e segurança para os mais diferentes setores industriais.

Conceitos e ferramentas essenciais

O grupo de trabalho que propôs o termo Indústria 4.0 em 2011 apresentou seis princípios essenciais desse projeto:

 

  • Operação em Tempo Real, com a coleta e análise instantâneas de dados permitindo tomadas de decisão;
  • Virtualização, com cópias virtuais das fábricas inteligentes, permitindo simulações, rastreamento e monitoramento dos processos produtivos por meio de sensores e chips;
  • Descentralização, com a tomada de decisão podendo partir das próprias máquinas inteligentes que se comunicam entre si;
  • Orientação a Serviços, com a utilização de arquiteturas de software voltadas a soluções;
  • Modularidade, com a possibilidade de produção sob demanda, permitindo flexibilidade por meio da entrada e retirada de módulos de um sistema de produção; e
  • Interoperabilidade, com comunicação constante entre máquinas, dispositivos e sistemas que conversam entre si.

 

Para que esses conceitos possam ser aplicados e operados, são necessárias novas tecnologias e ferramentas que operam como pilares da Indústria 4.0.

 

Inteligência Artificial 

Inteligência Artificial (IA)

A Inteligência Artificial é o principal motor que irá permitir que os princípios da Indústria 4.0 funcionem. Com o auxílio dos dados coletados, armazenados e analisados, algoritmos permitem que máquinas aprendam da mesma forma que o cérebro humano e que façam coisas que, hoje, são feitas por pessoas. A diferença está no volume de exemplos analisados e na rapidez do processamento dessas informações, o que torna a IA uma ferramenta poderosa para garantir a descentralização e interoperabilidade das fábricas inteligentes.

 

As soluções de software inteligentes podem utilizar os altos volumes de dados gerados por uma fábrica para identificar tendências e padrões que podem ser usados para tornar os processos fabris mais eficientes. À medida que o nível de rede aumenta, o software de inteligência artificial pode aprender a “ler nas entrelinhas”, o que pode levar à descoberta de muitas conexões complexas em sistemas que ainda não são ou não se mostram mais evidentes para o olho humano.

 

Saiba mais sobre a inteligência artificial na indústria.

Internet das Coisas 

Internet das Coisas (IoT)

Também conhecido como IoT, por conta da abreviação do inglês Internet of Things, esse conceito se refere aos aparelhos e maquinários do mundo físico que estão conectados ao mundo digital. Nas indústrias, a Internet das Coisas permite conectar informações de toda a cadeia produtiva, coletando dados e informações por meio de sensores em maquinários antigos que se conectam a maquinários modernos já conectados à rede, permitindo análises em tempo real de cada parte do processo de produção.

 

Suas principais utilidades são a automação e o acesso remoto, além da coleta de dados que permitem avaliar como aquele objeto está funcionando. De modo geral, é graças aos dados coletados pelas funcionalidades de IoT que a Inteligência Artificial consegue desempenhar seu papel.

 

Big Data e Analytics

Big Data e Analytics

O conceito de Big Data na indústria se refere justamente aos imensos volumes de dados capturados pela IoT durante seu funcionamento. Com cada sensor de cada aparelho e maquinário gerando dados em tempo real, o tempo todo, a quantidade coletada é muito maior do que seria possível de ser lida e catalogada por um time de funcionários humanos.

 

Graças ao conceito de Analytics, ou seja, estruturas de softwares e algoritmos programados para entender, catalogar, separar e analisar os volumes massivos de dados coletados capturando tendências e padrões, é que a Inteligência Artificial pode funcionar e se tornar mais eficiente com o tempo. Afinal, quanto maior a quantidade de exemplos e estudos de caso, mais é possível aprender.

 

Computação em Nuvem (Cloud)

Computação em Nuvem

A Computação em Nuvem, também conhecida pelo termo em inglês Cloud Computing, chega como solução de infraestrutura de TI para a Indústria 4.0. Com os crescentes volumes de dados captados e analisados, o armazenamento local se torna inviável em termos de custo e perigoso em termos de riscos operacionais. Essa tecnologia garante mobilidade, escalabilidade e segurança aos processos porque utiliza servidores virtuais, o que permite não apenas ampliar as possibilidades de conectividade entre sistemas, mas também acessá-los e operá-los de qualquer lugar do mundo, sem necessidade de uma conexão física entre os maquinários, aparelhos e dispositivos utilizados.

Gêmeos Digitais

Sistemas Cyber-físicos e Gêmeos Digitais

Sistemas Cyber-Físicos tratam da fusão entre o mundo físico e digital. Isso significa que todo objeto e processo do mundo físico, seja uma máquina ou uma ação da linha de produção, vai ser digitalizado, gerando um irmão Gêmeo Digital, ou Digital Twin. Com ele, é possível simular com precisão e custos baixos o passo-a-passo de todo o processo produtivo, monitorar a ocorrência de falhas e as fragilidades dos sistemas, além de fornecer as mesmas informações que um protótipo físico tradicional daria aos engenheiros e projetistas.

Assim, é possível testar um produto ou processo de forma digital, diminuindo custos operacionais e permitindo que o mesmo produto seja testado e analisado por times em diferentes lugares do mundo ao mesmo tempo, sem problemas logísticos. O desenvolvimento de gêmeos digitais exige poderosos sistemas de software que possam implementá-los ao longo de toda a cadeia de valor – para planejar e projetar produtos, máquinas e usinas, além de operar produtos e sistemas de produção. Isto permite que os usuários atuem de maneira muito mais flexível e eficiente e personalizem sua fabricação.

Saiba mais sobre os gêmeos digitais. 

Impressão 3D

Manufatura Aditiva e Impressão 3D

A Manufatura Aditiva trata da fabricação de objetos por meio da adição de material, tal qual acontece nas Impressões 3D, ao invés do processo tradicional, que fabrica materiais pelo modelo subtrativo, que gera mais resíduos. Com essa tecnologia, é possível reduzir custos e materiais desperdiçados no processo.

 

Além disso, esse conceito permite o compartilhamento virtual de modelos de projetos entre diferentes unidades de uma mesma fabricante em tempo real, o que aumenta a colaboração entre áreas e pessoas de diferentes lugares do mundo. Por meio de softwares avançados, é possível projetar as peças para que sejam impressas, camada por camada, com o material ideal pelas máquinas, permitindo maior versatilidade e escalabilidade de operação.

 

Confira um caso prático dessa solução aqui. 

Biologia Sintética e Cobots

Biologia Sintética e Cobots

A Biologia Sintética trata da convergência de novos desenvolvimentos tecnológicos nas áreas de química, biologia, ciência da computação e engenharia, aproximando o mundo digital do mundo biológico por meio da criação de partes sintéticas que reproduzem funções biológicas. Na indústria, sua aplicação ainda é limitada, mas alguns tipos de robôs já são usados em conjunto com o capital humano das fábricas para melhorar processos. Diferentes dos modelos convencionais de robôs, que realizam uma única ação repetidas vezes, estes são programados para executar diversas tarefas simultaneamente, interagindo com os profissionais em diferentes áreas da indústria, sem necessidade de isolamento por cercas e proteções.

 

Os cobots, como são chamados, são robôs colaborativos, que podem atuar junto aos funcionários das fábricas, auxiliando-os em tarefas manuais que não sejam totalmente automatizadas e aumentando sua eficiência. Esse é o caso, por exemplo de exoesqueletos pneumáticos, que conectam os movimentos sensitivos humanos com a precisão e a agilidade permitida pela robótica avançada.

 

Cibersegurança

Cibersegurança

A transição para a Indústria 4.0 deve sempre ser acompanhada pela conscientização de que a digitalização e a cibersegurança precisam andar de mãos dadas. Em um modelo tão dependente de estruturas de TI hiperconectadas, os riscos são enormes sem as proteções corretas em vigor.

 

De acordo com o “Relatório de Risco Global” do Fórum Econômico Mundial de 2018, os prejuízos de atividades por conta de crimes cibernéticos nos próximos cinco anos chegarão a US$8 trilhões. A proteção abrangente para instalações industriais terá, portanto, um papel fundamental no futuro. Afinal, os hackers estão cada vez mais inteligentes e é vital que as empresas estejam à frente deles. 

 

Saiba mais. 

Impactos da Indústria 4.0

A transição para essa nova organização exige a criação de novos modelos de negócios que integrem, ao produto, as necessidades e preferências específicas de cada cliente, permitindo a customização prévia por parte dos consumidores graças a fábricas inteligentes. No mesmo sentido, a capacidade de trabalhar de maneira ainda mais apoiada em dados e informações do mercado permitirá acompanhar as mudanças nos hábitos de consumo e nas demandas dos consumidores em indústrias de transformação de matéria prima ou de fabricação de produtos finais.

 

A utilização de linhas de produção mais elaboradas, com comunicação ativa e possibilidade de gerenciamento em tempo real, trará mais eficiência aos processos ao minimizar a ocorrência de erros, desperdício de insumos e principalmente de tempo, uma vez que tudo poderá ser alterado e ajustado com grande controle dos sistemas que atuam de forma interconectada, organizada e interoperável.

 

As funções de gestão sofrerão uma grande mudança, já que a tomada de decisões irá partir das próprias máquinas, que aprenderão cada vez mais com a IA. Quando pensamos em manutenção, não haverá tanta necessidade de paradas para preventivas, uma vez que os equipamentos cada vez mais inteligentes serão capazes de prever e solicitar novas peças e manutenções somente quando realmente forem necessárias.

 

Os impactos da Indústria 4.0 sobre a produtividade, com redução de custos, controle sobre os processos produtivos e customização da produção apontam para uma transformação profunda. Segundo levantamento da ABDI, a estimativa anual de redução de custos industriais no Brasil com a migração para esse novo modelo será de ao menos R$73 bilhões ao ano.

O futuro do Mercado de Trabalho

A previsão dos especialistas é de que trabalhos manuais e repetitivos sejam substituídos por ferramentas e recursos automatizados: robôs e máquinas. Isso significa que o papel do capital humano dentro das fábricas se tornará mais estratégico e o conhecimento técnico não será mais um diferencial de mercado, mas uma competência exigida. As mudanças geradas pela inovação exigem profissionais mais qualificados e aptos a lidar com a automação, preparados para agir de maneira mais estratégica e menos operacional.

Por outro lado, haverá um grande aumento nas demandas por pesquisa e desenvolvimento, o que irá garantir oportunidades para profissionais tecnicamente capacitados, com formação multidisciplinar para compreender e trabalhar com a variedade de tecnologias que compõem uma fábrica inteligente.

Para as empresas, uma saída será investir na formação de seus profissionais já contratados, investindo em cursos específicos voltados à inovação. Investir na formação de um especialista é vantajoso, pois o profissional já conhece a cultura organizacional da empresa e a tendência é que, para retribuir o investimento, seja leal a ela, diminuindo custos de rotatividade.

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