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As tecnologias da Indústria 4.0 para aumentar a competitividade

Como indústrias podem ter um alto nível de excelência operacional passando se há limitação nos recursos? Vamos detalhar como as 9 tecnologias da Indústria 4.0 ajudam na excelência operacional e podem mitigar as limitações para a adoção de soluções no chão-de-fábrica em indústrias de todos os portes (micro, pequenas, médias, grandes e multinacionais).
22/03/2018

Há muitos caminhos para uma empresa aumentar a competitividade. Neste artigo vamos tratar das ações direcionadas ao processo produtivo, ou seja, as ações para atingir a excelência operacional através das tecnologias da Indústria 4.0 e, com isso, melhorar a competitividade.

 
Em todas as indústrias a busca pela excelência operacional invariavelmente passa pela adoção de métodos e sistemas para melhoria e controle das diversas atividades e tarefas de um processo produtivo.  E a adoção de soluções em uma indústria geralmente é limitada pela capacidade da própria indústria em:
 
  • Recursos financeiros
  • Recursos de infra-estrutura
  • Recursos de operação
  • Recursos de IT (Tecnologia da Informação)
 
Além disso, como indústrias de pequeno e médio porte podem também ter um alto nível de excelência operacional sendo necessário controlar a produção através de um sistema MES, a parte gerencial com um sistema ERP, a automação com um sistema SCADA, a qualidade com um sistema CEP, as manutenções, a movimentação de cargas por robôs automatizados, etc., se os recursos citados são ainda mais limitados em empresas destes tamanhos?
 
Vamos analisar juntos como as 9 tecnologias da Indústria 4.0 ajudam na excelência operacional e podem mitigar as limitações para a adoção de soluções no chão-de-fábrica em indústrias de todos os portes, sejam elas micro, pequenas, médias, grandes e multinacionais.
 

 

 
 
Computação em Nuvem
 
A computação em nuvem é um paradigma que tem como característica o aumento de poder computacional com investimento proporcional à utilização. O segredo por trás disso é o provisionamento de recursos por demanda e o compartilhamento dos mesmos. Este provisionamento requer um baixo esforço de gerenciamento e é feito em cima de recursos configuráveis e de alto nível.    
 
 Por isso, muitos sistemas da Indústria 4.0 estão sendo desenvolvidos e entregues neste paradigma de computação em nuvem. Por exemplo, um sistema de controle de produção MES na nuvem deixa de ser um investimento alto e exclusivo das indústrias de porte médio e grande. Ele passa a ser algo viável para indústrias de quaisquer tamanhos, trazendo para todos a excelência operacional.    
 
Então a tecnologia de computação em nuvem da Indústria 4.0 traz como benefícios:
 
  • A diminuição da infraestrutura de informática dentro da indústria que reduz a necessidade de grandes investimentos em aquisição e manutenção de equipamentos de TI e também reduções de investimentos indiretos como espaço físico, cabeamentos, gastos de energia e com time operacional
  • A escalabilidade na qual se pode aumentar o poder computacional proporcional à utilização e demanda. Com isso se consegue:
    • Processar mais dados e informações entregando resultados mais rápidos
    • Oferecer SaaS (Software as a Service) e HaaS (Hardware as a Service), ou seja, utilizar software e hardware que tragam ganhos mensalmente que justifique manter o investimento nos mesmos    
 

 


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Integração de Sistemas
Com cada etapa do processo produtivo sendo controlado e monitorado por um sistema distinto, faz-se necessário técnicas e tecnologias de integração de sistemas. Para que, assim, as informações fluam entre os diversos elementos (sistemas, máquinas, robôs, etc.) e consequentemente entre as áreas e pessoas do processo. 
 
Esta intensa troca de informações entre os elementos pode influenciar diretamente os processos produtivos. Seja através de sistemas ciber-físicos ou através das próprias pessoas que podem tomam ações de maneira mais rápida considerando informações de diversas fontes distintas fluídas de maneira mais rápida através das integrações.
 
A medida que protocolos e padrões de integração se tornam mais abundantes e disponíveis, maior a possibilidade de "conversa” entre sistemas, máquinas, robôs e hardware, fazendo esta tecnologia essencial para a Indústria 4.0. 
 
Segurança Cibernética
Um fluxo de dados e informações trafegando por diversas redes, dentro e fora da indústria requer que esta troca de informações siga padrões de segurança para garantir as 3 principais características da informação: a confidencialidade, a integridade e a disponibilidade. Por exemplo, um sistema na nuvem está enviando e recebendo informações para uma rede fora do domínio da empresa.
 
Há que se refletir que no nível mais alto do modelo de maturidade de Indústria 4.0 proposto pela Acatech está a "adaptabilidade". Isso significa sistemas manipulando os processos produtivos constantemente em busca da excelência operacional, e a segurança cibernética é fundamental para que isso possa, de fato. 
 
Por estas razões que a segurança cibernética é uma tecnologia da Indústria 4.0.
 
Internet das Coisas (IoT)
A Internet das Coisas - em inglês "Internet of Things" de sigla IoT - consiste em embutir tecnologia que possa coletar, processar e transmitir dados em qualquer tipo de objeto. Por exemplo, um sapato que transmite a quantidade de passos que você dá em um dia. 
 
No universo industrial a IoT ganhou um incremento, sendo conhecida como IIoT - Industrial Internet of Things - onde se mantém o conceito original, mas as “coisas  neste caso são os sistemas e elementos comuns em um processo produtivo como: máquinas, equipamentos, sensores, coletores, robôs, atuadores, leitores, etc.
 
A IIoT "dá voz" ao processo produtivo, por isso ela é tão importante e é, muitas vezes, utilizada como o sinônimo de Indústria 4.0.
 
Big Data
Imagine cada elemento do processo produtivo, desde a máquina mais simples até o robô mais sofisticado, reportando dados de todas as variáveis inerentes ao mesmo em alta frequência. Isso gera um volume enorme de dados complexos que terão que ser processados para serem transformados em informação para ter valor de verdade.
 
A tecnologia Big Data é um conjunto de técnicas e tecnologias capaz de fazer a captura, a manipulação, o armazenamento, a análise, o cruzamento, a busca, o compartilhamento e a visualização de informações que os métodos tradicionais de armazenamento e manipulação não são capazes de fazer, considerando o volume e complexidade dos dados da Indústria 4.0.
 
Veja que na tecnologia de Big Data pode haver ou não o uso de Inteligência Artificial (IA), mas sabe-se, por óbvio, que a tecnologia de Big Data é uma excelente fonte para IA, pos esta permite extrair padrões e resultados até mesmo sem a necessidade de manipulação das informações por um ser humano.   
 

 

 

 

 
 
Manufatura Aditiva
A Manufatura Aditiva também é muito conhecida como Impressão 3D e permite fabricar quaisquer peças através de software e hardware específicos. É chamada de aditiva pois a "impressora" vai adicionando material, camada por camada, sem desperdício dos mesmos e aproveitando ao máximo a matéria prima. Com esta tecnologia é possível criar peças de quaisquer formatos que, por exemplo, não são possíveis de criar com a usinagem tradicional ou que talvez seja muito caras de fazer com as mesmas.
 
Apesar de haver ainda limitações de performance, as possibilidades abertas para esta tecnologia fazem com que a mesma esteja ligada à excelência operacional no sentido de dar mais qualidade e menos desperdício de material.
 
Recentemente fiz uma entrevista, para uma vaga na empresa que trabalho, com uma pessoa que acabara de fazer o programa de estágio em uma empresa alemã fabricante de próteses para ombros. Como este tipo de prótese não é muito usual, os investimentos neste tipo de prótese também são menores do que em outros tipos, como as de perna. Isso impacta na evolução deste tipo de produto, fazendo com que o nível dos mesmos seja bem inferior ao das próteses de outras partes do corpo humano. 
 
A candidata me conta que, no método tradicional, fabricava-se ferramentas de usinagem para testar novos modelos e evoluções ao modo que se levava cerca de 2 meses para se ter uma nova versão de prótese. Esta empresa, me contou a candidata, comprou uma impressora 3D e passou a imprimir 1 nova prótese por dia, possibilitando muito mais testes e baixando o lançamento de novas versões para 15 dias. Isso é um exemplo de Indústria 4.0 onde a excelência operacional foi obtida utilizando esta tecnologia.
 
 
Realidade Aumentada
É a mescla de informações do mundo virtual com a visualização no mundo real. Esta tecnologia na excelência operacional está mais ligada à qualidade do trabalho a ser feito, por exemplo, em uma operação ou manutenção. Combinando elementos virtuais com a visualização real, é possível criar um ambiente onde se possa visualizar o que deve ser feito e, principalmente, como deve ser feito.
 
Há muitas soluções para o ambiente industrial que utilizam esta tecnologia principalmente para instruções, seja de um treinamento, ou de uma manutenção.
 
Robôs Autônomos
Este é um dos itens mais polêmicos das tecnologias aqui listadas, pois já se utiliza robôs em ambientes industriais, o que leva muitas pessoas a dizerem que isso já está na "Indústria 3.0". Só que na 4.0 esta tecnologia se distingue dos robôs tradicionais justamente por causa da palavra "Autônomos", e isso faz muita diferença.
 
 A autonomia dos robôs da Indústria 4.0 significa que o robô é capaz de atingir seus objetivos tomando decisões que não foram programadas através de um algoritmo. Suas ações são baseadas em regras, condições e aprendizados que o mesmo pesa e considera para tomar uma decisão. Veja que entre os robôs autônomos, de fato, pode haver diferentes níveis de autonomia sendo que os com maiores níveis, geralmente, possuem melhor capacidade de tomar decisões e fazem uso de inteligência artificial.
 
Uma das referências nesta tecnologia é o grupo Boston Dynamics, uma spin-off do renomado MIT. Por isso vou colocar abaixo um vídeo deles que o robô com alto nível de autonomia e trabalhando mesmo em condições adversas.
 
 
E como estes robôs autônomos ajudam na excelência operacional? A Amazon pode nos ajudar a responder. Eles estão utilizando muitos deles, por exemplo, para movimentação de material. E isso é apenas uma das possíveis utilizações para garantir a excelência operacional em um ambiente industrial.    
 
 
Simulação
Esta tecnologia é hoje essencial para garantir mais qualidade e eficiência no desenvolvimento de produtos e também na análise de melhorias em processos produtivos. 
 
Esta tecnologia também muitas vezes é chamada de Computer Aided Engineering (CAE). Antes de gastar com matéria prima, ou operacionalizar uma mudança no processo produtivo, uma série de análises e otimizações podem ser feitas através de simulação que consideram diversos aspectos no produto a ser fabricado ou no processo produtivo a ser melhorado. Como, por exemplo, a influência dinâmica, estática, térmica, eletromagnética, acústica entre outras evitando desperdício, retrabalho e antecipando situações.
 
Em algun casos, a simulação combinada com a manufatura aditiva, pode gerar um ganho de excelência operacional na prototipação e confecção de novos produtos interessantes.
 
Coloco um vídeo abaixo para mostrar a simulação de um "processo" didático, fazer uma cesta em um jogo de basquete. Veja o poder da simulação considerando diversos aspectos como força, reação, tensionamento e impacto em software. Neste vídeo pode-se, por exemplo, fazer um estudo do stress em uma tabela para saber se o projeto da mesma está adequado.
 
 
A tecnologia é o meio ou fim da Indústria 4.0?
    
 
Vimos, de maneira breve, como as tecnologias podem levar um processo produtivo em um patamar mais elevado, mas espero que se entenda que a tecnologia é o meio, não o fim. O fim sempre será um dos 3 objetivos da indústria 4.0 - já citados no artigo anterior que se você não leu, clique aqui. Portanto, estar ou não na indústria 4.0 depende do nível de maturidade destas tecnologia na sua empresa e se os benefícios proporcionados pelas mesmas estão sendo obtidos.
 
 
E na sua indústria, já estão utilizando estas tecnologias e tirando benefícios dela?
 
 
Conte para a gente nos comentários e compartilhe esse artigo nas redes sociais para que mais pessoas possam conhecer mais sobre as tecnologias da Indústria 4.0.

 

 

 

 

 

Produzido por:

Tulio Duarte
      

O autor é formado em Ciências da Computação pela UFSC onde também cursou mestrado. Trabalha desde 2002 na HarboR Informática Industrial, empresa que desenvolve soluções para controle de produção e controle de qualidade. Neste período atuou em mais de 100 projetos de controle de produção e controle de qualidade para indústrias de todos os portes do Brasil e de outros países como Canadá, Estados Unidos, México, Colômbia, Chile, Uruguai, França, Itália, Eslováquia e China. É também co-fundador e atual presidente do grupo Vertical Manufatura da Acate, um grupo que aproxima empresas de tecnologia e indústria de manufatura para discutir e desenvolver soluções que visam a diminuição de custos, aumento de qualidade e produtividade, assim como o cumprimento de normas legais e diminuição de recalls.

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