outubro 31 2017 0Comment

Indústria 4.0 – Tudo que você precisa saber sobre a Quarta Revolução Industrial.

Muito tem se falado em Indústria 4.0 nos últimos tempos, porém na maioria das vezes o conceito é associado a um futuro distante, quase utópico. Nesse artigo, iremos mostrar que a Indústria 4.0 já é realidade e como devemos  nos preparar para encarar a quarta revolução industrial.

Estima-se que , até 2025, os processos relacionados à Indústria 4.0 poderão reduzir custos de manutenção de equipamentos entre 10% e 40%, reduzir o consumo de energia entre 10% e 20% e aumentar a eficiência do trabalho entre 10% e 25%.

O que é Indústria 4.0?

A Quarta Revolução Industrial, apelidada de Indústria 4.0, surgiu em meados de 2010 originária de um projeto na estratégia de alta tecnologia do governo alemão , que promove a informatização da fabricação e manufatura de produtos. devido ao aumento na demanda por produtos personalizados e a crescente evolução das tecnologias habilitadoras. 

A Indústria 4.0 cria o que foi chamado de “fábrica inteligente”. Dentro das fábricas inteligentes os sistemas ciberfísicos monitoram processos físicos, criam uma “cópia virtual” do mundo físico e tomam decisões descentralizadas.

Os equipamentos agora são inteligentes e capazes de tomar ações com base em dados previamente coletados, analisados e cruzados. Essas ações podem ser combinadas de infinitas formas, uma vez que temos uma capacidade enorme de coleta, análise e armazenamento de dados.

A Indústria 4.0 é a transformação digital da fabricação, alavancada por tecnologias  como Big Data/Analytics, IoT –  Internet das Coisas, exigindo a convergência de Tecnologia da Informação e Tecnologia Operacional, robótica, computação cognitiva e processos de fabricação. Visando ter fábricas conectadas, fabricação inteligente descentralizada e sistemas de auto-otimização.

O vídeo abaixo produzido pelo Senai de São Paulo explica muito bem o conceito de Indústria 4.0:

 

 

A Quarta Revolução Industrial

A Quarta Revolução Industrial baseia-se na Revolução Digital, representando novas formas pelas quais a tecnologia se encaixa nas sociedades e até no corpo humano.  A Quarta Revolução Industrial é marcada por descobertas tecnológicas emergentes em vários campos, incluindo robótica , inteligência artificial , nanotecnologia , computação quântica , biotecnologia , Internet das Coisas, impressão 3D e veículos autônomos .

A Quarta Revolução Industrial possui oportunidades únicas para melhorar a comunicação humana e a resolução de conflitos.

Primeira Revolução Industrial

Em 1784 a primeira revolução industrial , que REALMENTE foi uma revolução, graças à invenção de máquinas a vapor, o uso de água e vapor e outras máquinas, levaria à transformação industrial da sociedade com trens e mecanização da fabricação.

Foi um período em que a maior parte das sociedades agrárias e rurais tornou-se industrial e urbana. Antes de 1784 os produtos eram fabricados de forma artesanal, os custos de produção eram elevados e o tempo era claramente desperdiçado. Além disso, a capacidade de produção e logística eram extremamente limitadas.

Segunda Revolução Industrial

A partir de 1870 a segunda revolução industrial surgiu, marcada como o o período em que a eletricidade e as novas “invenções” de fabricação que permiti que fossem introduzidas linhas de montagem e trouxeram o conceito de  produção em massa e, até certo ponto, à automação.

Um grande marco desse período foi o surgimento do Ford T, em 1903. O ícone da produção em massa, projetado pelo visionário Henry Ford foi produzido em larga escala, otimizando os custos de produção e elevando os lucros da Ford.

Os principais avanços tecnológicos durante este período incluem o telefone , a lâmpada , o fonógrafo e o motor de combustão interna. 

Terceira Revolução Industrial

Ao final da década de 1960 sugiu a terceira revolução industrial, e teve tudo a ver com o surgimento de computadores e suas redes, o aumento da robótica na fabricação, conectividade e, obviamente, o nascimento da Internet. A facilitação ao acesso e troca de informações, bem como sua análise, manuseio e compartilhamento, além das evoluções para projetos de automação via CLP.

Diferenças da Quarta Revolução Industrial para as demais

Em seu livro, The Fourth Industrial Revolution , o professor Klaus Schwab , fundador e presidente executivo do Fórum Econômico Mundial , descreve como esta quarta revolução é fundamentalmente diferente dos três anteriores, que se caracterizaram principalmente por avanços tecnológicos. Essas tecnologias têm grande potencial para continuar a conectar mais bilhões de pessoas à internet, melhorar drasticamente a eficiência das empresas e organizações e ajudar a regenerar o ambiente natural através de um melhor gerenciamento de ativos. 

Na quarta revolução industrial, passamos de “apenas” à Internet e do modelo cliente-servidor para a mobilidade onipresente, a ponte de ambientes digitais e físicos (na fabricação referida como Cyber ​​Physical Systems), a convergência de TI e OT, e todos as tecnologias mencionadas anteriormente (Internet of Things, Big Data, cloud, etc.) com aceleradores adicionais como a robótica avançada e a AI / cognitivo, que permitem à indústria 4.0 com automação e otimização de maneiras totalmente novas que levam a amplas oportunidades para inovar e realmente totalmente automatize e traga a indústria para o próximo nível.

Tecnologias da Indústria 4.0

As tecnologias da Indústria 4.0 se baseiam na convergência e na aplicação de 11 tecnologias, que quando combinadas podem trazer resultados incríveis, nunca visto antes. 

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Rastreabilidade

A rastreabilidade na Industria 4.0 é definida como a capacidade de usar a Tecnologia da Informação para acompanhar os movimentos do produto, o que implica na aplicação de dispositivos digitais ao gerenciamento de ciclo de vida de produtos e transações, resultando em maior eficiência, funcionalidade de implantação de produtos e racionalização de gerenciamento de produção corporativa.

indústria 4.0
No âmbito da gestão interna, mais e mais indústrias concentram seus esforços no cumprimento e qualidade, dois fatores que levam à rastreabilidade, o que, além de facilitar o controle absoluto da qualidade, ajuda a gerenciar queixas, produtos danificados, ineficiências na produção e distribuição de responsabilidades.

Realidade Aumentada

A realidade virtual e a realidade aumentada são usadas em diversos setores e contextos, desde aplicativos de consumo até fabricantes. No entanto, é na fabricação que a realidade aumentada oferece grande valor em inúmeras aplicações, em combinação com várias outras tecnologias, como de costume.

O uso de VR e AR na fabricação e outras indústrias para as quais o termo Indústria 4.0 se usa não é ficção. Acontece enquanto falamos e está pronta a acelerar à medida em que os benefícios se tornam cada vez mais claros, as ofertas, o hardware e as aplicações amadurecem e passam para o próximo nível e os fabricantes aumentam seus esforços de transformação digital no caminho estratégico e encenado para a realização da Indústria 4.0 e transformação digital da fabricação .

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Na manutenção, a realidade aumentada pode ser de grande valia ao substituir procedimentos escritos em papel. O uso dessa tecnologia reflete diretamente na produtividade da mão de obra, na confiabilidade e qualidade dos serviços executados.

Falando em procedimentos, você sabe elaborar procedimentos de manutenção? Clique aqui e leia um artigo que mostra a importância de se elaborar procedimentos de manutenção.

Dados em Nuvem

A computação em nuvem ajuda os negócios em todas as indústrias a se adaptarem à tecnologia em rápida mutação de hoje.

Com a inteligência artificial e a automação sendo integradas mais frequentemente na indústria, a computação em nuvem é uma maneira de as empresas mudarem facilmente com os tempos sem perder dados.

Seja qual for a indústria em que você estiver, a tecnologia da nuvem é um elemento crítico da próxima Revolução Industrial, fornecendo os meios para as empresas inovarem em torno dessas tecnologias. A chave para isso é a integração apertada de serviços de computação (infraestrutura como serviço) e plataformas de nuvem (plataforma como serviço).

Um relatório da Oracle revelou que dos 1.200 decisores tecnológicos pesquisados ​​em toda a EMEA em médias e grandes empresas, 60% acreditam que uma abordagem integrada da nuvem irá desbloquear o potencial de tecnologias disruptivas, especialmente em áreas como a robótica e a inteligência artificial.

As capacidades de computação, armazenamento e rede fornecidas pelos serviços de computação são o fundamento desta abordagem integrada. É aqui que os dados – a matéria-prima para a inovação – reside e podem ser processados.

 

PCM PLANEJAMENTO E CONTROLE Da MANUTENÇÃO

Criptografia Avançada

Uma vez que a Indústria 4.0 permite a coleta rápida de dados e o armazenamento desses dados na nuvem,  a segurança desses dados também deve ser melhorada. Sistema de criptografia avançada são desenvolvidos quase que todos os dias, para garantir a confiabilidade e segurança dessas informações.

Big Data e Data Analytics

Na Indústria 4.0, o Big Data e Data Analytics é útil na fabricação preditiva e é um tema importante para o desenvolvimento de tecnologia industrial. Para ajudar os fabricantes a manter uma vantagem competitiva no controle de gerenciamento operacional e em melhorar sua eficiência de produção e taxas de rendimento, a ITRI desenvolveu uma grande solução de análise de dados com capacidade integrada de aprendizagem em conjunto.

Um algoritmo avançado de aprendizagem de máquina analisa os dados do processo coletados dos sistemas de produção para fornecer alertas para anomalias em estágios iniciais e falhas do sistema, para prever a qualidade do produto.

Uma precisão de até 100% e taxas de falso alarme de menos de 6,58% foram alcançadas na previsão da falha de próxima execução dos componentes ao longo da linha. O algoritmo também atinge 100% de precisão e 3. 51% de taxa de falso alarme na predição da qualidade (Go / No Go) da peça a seguir na linha.

Esta solução inteligente para o setor de manufatura pode estimular as capacidades dos provedores de serviços de informação em grandes análises de dados. Também é adequado para o processo epitaxial e uma ampla gama de aplicações de semicondutores e usinagem.

Visão Artificial

Treinamento, montagem e segurança na fabricação de processos estão entre as principais oportunidades para uso de Realidade Virtual e Visão Artificial. No entanto, em todos os casos de uso da indústria, é um varejo que assume a liderança a partir de uma perspectiva de gastos em 2017, como vamos abordar a seguir.

indústria 4.0

IDC – International Data Corporation prevê que o investimento global em AR e VR dobre cada ano até 2021, o que é bastante impressionante. No entanto, dado o amplo escopo de casos de uso de VR e AR em várias indústrias, isso, obviamente, não se encaixa apenas em um contexto de fabricação e Indústria 4.0.

Em cada uma das regiões que a IDC analisou, o segmento de consumidores está pronto para ser o maior em 2017. No entanto, nos EUA e na Europa Ocidental, para a área de processos de fabricação já é a mais vendida.

IoT –  Internet das Coisas

A Internet das Coisas par uso industrial foi anunciada principalmente como uma forma de melhorar a eficiência operacional. Mas no ambiente de hoje, as empresas também podem se beneficiar muito ao vê-la como uma ferramenta para encontrar crescimento em oportunidades inesperadas. 

No futuro, as empresas de sucesso usarão a Internet das Coisas para capturar o novo crescimento através de três abordagens: aumentar as receitas ao aumentar a produção e criar novos modelos de negócios híbridos, explorar tecnologias inteligentes para incentivar a inovação e transformar sua força de trabalho.

A eficiência operacional é uma das chaves atrações do IIoT, e os primeiros adotantes são focado nesses benefícios. Por exemplo, através da introdução de técnicas de automação e produção mais flexível, por exemplo, fabricantes
podem aumentar sua produtividade em até 30%.

A manutenção preditiva é um foco para a Internet das Coisas na indústria, economizando até 12% sobre manutenções planejadas, reduzindo os custos totais de manutenção até 30% e eliminando quebras em até 70%.

indústria 4.0

Por exemplo, a Thames Water, a maior fornecedora de serviços de saneamento básico no Reino Unido, está usando sensores e análises de dados em tempo real para ajudar a empresa de serviços públicos antecipar falhas no equipamento e responder mais rapidamente a situações críticas, como vazamentos ou eventos climáticos adversos.

CPS – Cyber Physical System

A Indústria 4.0 refere-se a uma revolução industrial baseada em sistemas ciberfísicos , para evoluir para “fábricas inteligentes” que possuem uma estrutura modular e em que os sistemas ciberfísicos monitoram processos físicos criando uma cópia virtual do mundo físico, facilitando assim tomada de decisão descentralizada. Além disso, a Internet das coisas permitirá que os sistemas ciberfísicos se comuniquem e cooperem entre si e com humanos em tempo real. 

O impulso para a Indústria 4.0 foi definido como altamente estratégico pela União Européia. No contexto da análise e modelagem de dados, a Indústria 4.0 promete soluções para problemas industriais reais e melhoria de processos existentes, como a produção em massa customizada em linha , que anteriormente parecia impraticável. Isto é facilitado pela disponibilidade de aprendizagem máquina e função estatística APIs que pode ser integrado em CLP’s industriais.

Manufatura Aditiva

A Manufatura Aditiva é o conjunto de  tecnologias indústria 4.0que compõem a fabricação de objetos através da impressão 3D, adicionando camada sobre camada de material, se o material é plástico, metal, concreto, etc.

O comum às tecnologias de Manufatura Aditiva é o uso de um computador, software de modelagem 3D (Computer Aided Design ou CAD), equipamento de máquinas e material de camadas. Uma

 vez que um esboço CAD é produzido, o equipamento AM lê nos dados do arquivo CAD e estabelece camadas sucessivas de líquido, pó, material de folha ou outro, em uma camada sobre camada para fabricar um objeto 3D.

A aplicação da Manufatura Aditiva é ilimitada e um de seus benefícios é a Prototipagem Rápida focada em modelos de visualização de pré-produção. Mais recentemente, está sendo usada para fabricar produtos de uso final em aeronaves, restaurações dentárias, implantes médicos, automóveis e até produtos de moda.

Robô Colaborativo

A definição literal de colaboração é: A ação de trabalhar com alguém para produzir ou criar algo. 

Partindo desse pressuposto, um robô colaborativo é aquele que é aplicado dentro do processo de produção em sinergia com seres humanos. Basicamente, o robô desempenha tarefas que necessitam de esforços repetitivos, rapidez, força e demais habilidades que um ser humano não tenha ou não possa desempenhar.

O uso de robôs em linhas de produção já não é novidade. A diferença é que com a Indústria 4.0 esses robôs agora são dotados de dispositivos de segurança que detectam a presença de seres humanos no local de trabalho e permite que o trabalho seja feito fora de um enclausuramento.

indústria 4.0

Objetivos da Indústria 4.0

Os objetivos da Indústria 4.0 baseiam-se em quatro pilares:

  • Produtividade
  • Crescimento da Receita
  • Melhoria das Condições de Trabalho
  • Investimento

Produtividade na Indústria 4.0

Segundo o  Boston Consulting Group, nos próximos cinco a dez anos, a Indústria 4.0 será adotada por mais empresas, aumentando a produtividade em todos os setores de produção € 90 bilhões para € 150 bilhões.

As melhorias de produtividade nos custos de conversão, que excluem o custo dos materiais, variam de 15 a 25%. Quando os custos dos materiais são tidos em conta, ganhos de produtividade de 5 a 8 por cento serão alcançados. Essas melhorias variam de acordo com a indústria. Os fabricantes de componentes industriais podem alcançar algumas das maiores melhorias de produtividade (20 a 30 por cento), por exemplo, e as empresas automotivas podem esperar aumentos de 10 a 20%. 
 

Crescimento da receita

O setor 4.0 também gerará crescimento de receita. A demanda dos fabricantes de equipamentos aprimorados e novas aplicações de dados, bem como a demanda dos consumidores por uma maior variedade de produtos cada vez mais personalizados, gerará um crescimento adicional de receita de cerca de 30 bilhões de euros por ano, ou cerca de 1% do PIB da Alemanha.

Emprego

Na contramão do que muitas pessoas pensam, a Indústria 4.0 levará a um aumento de 6% no emprego nos próximos dez anos. 

A demanda por empregados no setor de engenharia mecânica pode subir ainda mais – em até 10% durante o mesmo período. No entanto, serão necessárias habilidades diferentes. A curto prazo, a tendência para uma maior automação deslocará alguns dos trabalhadores, muitas vezes pouco qualificados, que realizam tarefas simples e repetitivas.

Ao mesmo tempo, o crescente uso de software, conectividade e análise aumentará a demanda por funcionários com competências em desenvolvimento de software e tecnologias de TI, como especialistas em mecatrônica com habilidades de software. Essa transformação de competências é um dos principais desafios futuros.
 

Investimento

Estima-se que adaptação dos processos de produção para incorporar a Indústria 4.0 exigirá que sejam feitos investimentos na ordem de 500 bilhões de euros nos próximos dez anos (cerca de 1 a 1,5% das receitas dos fabricantes).

Os benefícios estimados na Alemanha ilustram o impacto potencial da Indústria 4.0 para fabricação global. A Indústria 4.0 terá um efeito direto sobre os produtores e sua força de trabalho, bem como sobre as empresas que fornecem sistemas de fabricação.

Indústria 4.0 no Brasil

Em uma pesquisa realizada em Janeiro de 2016 pela CNI – Confederação Nacional da Indústria, foram levantados alguns dados sobre como está a adoção no processo no Brasil. O pesquisa foi realizada em 2.225 empresas, sendo 910 pequenas, 815 médias e 500 grandes. 

O cenário mapeado concluiu que em o Brasil ainda está em um processo lento de familiarização com a Indústria 4.0.

57% das empresas desconhecem as tecnologias voltadas para a indústria 4.0, dos 43% que conhecem alguma tecnologia 66% afirmam não implanta-la pelos altos custos de implantação.

Os gráficos abaixo mostram os setores industriais que usam mais e os que usam menos tecnologias da Indústria 4.0:

indústria 4.0

 

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O desenvolvimento da Indústria 4.0 no Brasil envolve desafios que vão desde os investimentos em equipamentos que incorporem essas tecnologias, à adaptação de layouts, adaptação de processos e das formas de relacionamento entre empresas ao longo da cadeia produtiva, criação de novas especialidades e desenvolvimento de competências, entre outras.

O cruzamento de informações que permite conectar o pedido de compra, a produção e a distribuição de forma autônoma, sem que pessoas precisem tomar decisões a todo o momento, por exemplo, exigirá novas formas de gestão e engenharia em toda a cadeia produtiva.

Poucas empresas estarão preparadas para enfrentar todos estas mudanças de um vez. Existem, por outro lado, milhares de empresas que deverão participar do processo de difusão dessas novas tecnologias paulatinamente, de acordo com suas trajetórias, suas capacitações e suas estratégias.

Nesse contexto, o foco de uma iniciativa visando ao desenvolvimento da Indústria 4.0 no Brasil deve ser o de empresas que mais cedo entrarão no novo paradigma e estimular as demais a apressarem sua inserção na nova onda, sob risco de não conseguirem sobreviver no
novo ambiente competitivo.

Empresas Brasileiras que estão aplicando tecnologias da Indústria 4.0

No Brasil, a Embraer começou a treinar de forma virtual, em 3D, o que os trabalhadores fariam no chão de fábrica um ano antes do início da produção. O projeto teve 12 mil horas de testes antes das aeronaves decolarem. Defeitos que, normalmente, seriam detectados somente com o avião no ar, foram resolvidos ainda na fase de preparação.

Na linha de montagem, os operários usam computadores e tablets com tecnologia de realidade aumentada e, em caso de dúvida, há sempre um vídeo para explicar como realizar a operação. Com todos os ganhos da digitalização,o tempo de montagem já caiu 25%.

As produtoras brasileiras de bebidas, incluindo grupos que representam Ambev,Heineken e Coca-Cola, estão lutando contra uma mudança no sistema de monitoramento da produção para fins de tributação que, segundo elas, deixará a indústria exposta a fraudes e colocará segredos comerciais em risco.

 No novo sistema, chamado Bloco K, as empresas ficarão responsáveis por informar às autoridades tributárias, manualmente, a quantidade de ingredientes comprados e os volumes produzidos por elas. O sistema substituiria o uso de máquinas para monitorar os volumes produzidos de refrigerante e cerveja — tecnologia de alto custo criada para reduzir fraudes tributárias, mas que acabou sendo considerada um exagero.
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jhonata

Jhonata é Engenheiro Mecânico e Engenheiro de Produção formado pelo Centro Universitário do Distrito Federal, Técnico em Eletrotécnica e Técnico em Mecânica formado pelo SENAI –Roberto Mange. Atua há 12 anos no setor de manutenção em industrias de grande porte dos seguimentos Alimentício, Higiene e Limpeza, Farmacêutico, Químico, Metalúrgico, Cimenteiro, Açúcar e Álcool, etc. É especialista em Planejamento e Controle de Manutenção, RCM - Manutenção Centrada em Confiabilidade e Lubrificação Industrial com Certificação Internacional MLT-I pelo ICML –International Council of Machinery Lubrication, Analista de Vibração Nível II pela FUPAI. Já atuou como Consultor de Lubrificação, Analista de Vibração, Supervisor de Manutenção Industrial e hoje é Diretor de Engenharia e Negócios da Engeteles e Coordenador de Manutenção em uma industria multinacional fabricante de produtos para automação residencial.