Todos os dias somos bombardeados por uma série de novas informações, por isso, muitas vezes, não paramos para compreender bem o que são alguns conceitos e como eles surgiram. O termo Indústria 4.0 pode ser considerado um desses conceitos que constantemente é compreendido de maneira vaga, mesmo por profissionais e estudantes da área de engenharia. É preciso nos adaptar e buscar conhecimentos sobre esse novo paradigma da produção industrial que promete uma série de benefícios. Neste artigo iremos introduzir o tema com intuito de provocar maior interesse por conhecer as principais tecnologias que juntas constroem o cenário da Era 4.0.
A 4º Revolução Industrial foi impulsionada por inovações tecnológicas já disponíveis, mas agora com o objetivo de criar sistemas integrados que conectem o mundo físico ao mundo digital. A Indústria 4.0 – também denominada Manufatura Avançada – pode ser considerada uma evolução da Indústria 3.0, mas, além de continuar com a automação industrial, o foco está na tecnologia da informação (TI).
Imagem 01: Linha do tempo das Revoluções Industriais.
Em 2011, na Feira de Hannover, o termo “Indústria 4.0” foi utilizado pela primeira vez pelo Governo Alemão que lançou o projeto “Plataforma Indústria 4.0” e criou um grupo de trabalho público-privado para o desenvolvimento desse novo conceito. Nessa ocasião a Indústria 4.0 foi definida pelo Governo da Alemanha como:
“Fusão das tecnologias habilitadoras e interação entre os domínios físicos, digitais e biológicos.”
Vale destacar aqui o termo “fusão” que representa muito a Indústria 4.0, mostrando que ela visa integrar áreas importantes de uma empresa – dos trabalhadores de chão de fábrica aos tomadores de decisões. A intenção é que equipamentos, dados e pessoas troquem informações em tempo real para facilitar e tornar mais eficientes essas tomadas de decisões e, sobretudo, melhorar a inteligência e sustentabilidade do negócio.
Com isso o objetivo é conseguir redução de custos, aumentar a eficiência energética e promover ações antecipadas em vez de ações reativas. Ou seja, a aplicação dessas tecnologias tem um enorme potencial, podendo gerar ganhos exponenciais, se houver investimento e gestão de qualidade.
E como chegou a Indústria 4.0 no cenário brasileiro?
Mesmo após alguns anos do começo da 4º Revolução Industrial, o Brasil ainda se encontra na longa jornada de adaptação. A implementação dos conceitos da Era 4.0 está começando na indústria brasileira, mas a realidade é que algumas empresas ainda nem trabalham com as tecnologias da 3º Revolução Industrial e o ensino no Brasil ainda não está voltado para os novos conceitos, ferramentas e processos provenientes dessa nova era. Essa realidade é preocupante tendo em vista que a última Revolução Industrial trouxe múltiplas tecnologias que impactam positivamente países, indústrias e sociedades.
Portanto, ninguém quer ficar para trás e precisamos estar preparados para como a indústria vai se comportar daqui em diante, mas sem ser de forma utópica. Vale lembrar que o cenário brasileiro não é igual ao cenário da indústria 4.0 na Alemanha. O Brasil tem, no geral, um maquinário muito antigo, tornando o desafio ainda maior, mas não impossível. Os benefícios trazidos pela implementação da Indústria 4.0 já são motivação suficiente para a busca de conhecimento e desenvolvimento de práticas e tecnologias que nos levem a outro patamar quanto a indústria.
E aí surge um questionamento: será que os profissionais de engenharia do Brasil estão prontos para usufruir dos benefícios da Era 4.0?
Os dados mostram que não. Segundo levantamento da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), com a migração da indústria brasileira para o conceito 4.0 a redução de custos no país é estimada em, no mínimo, R$73 bilhões por ano. Entretanto, a mesma fonte mostra que, com os dados de 2016, o Brasil está na 69ª colocação em relação ao Índice Global de Competitividade da Manufatura. E, portanto, infelizmente a Manufatura Avançada só é realidade em uma pequena parcela da indústria brasileira. É possível ver aplicações de suas tecnologias na indústria sucroenergético, por exemplo, mas nada proporcional ao potencial dos brasileiros.
Para que essa nova geração comece a pensar na implementação da Indústria 4.0 em qualquer linha de produção é preciso ter conhecimento do nível de maturidade e das tecnologias disponíveis. Além da necessidade de boa gestão, senso crítico e visão sistêmica para projetar em uma planta industrial eficiente, focada em conceitos como lean manufacturing.
Os níveis de maturidade da produção são mostrados na Imagem 02. A partir da imagem é possível observar que uma indústria deve passar primeiro pela Era 3.0, funcionando com informatização e conectividade, para conseguir de forma mais eficiente a visibilidade, transparência, capacidade preditiva e adaptabilidade oriundas da Indústria 4.0.
Imagem 02: Níveis de maturidade da indústria.
A seguir serão apresentadas algumas tecnologias que compõe a indústria 4.0. É importante lembrar que uma configuração só é considerada do cenário da Indústria 4.0 quando utiliza um conjunto de tecnologias e não apenas uma tecnologia. Com tecnologias combinadas é possível aumentar o nível de maturidade da fábrica.
As principais tecnologias que permitem a fusão dos mundos físico, digital e biológico de acordo com a agenda brasileira para a Indústria 4.0 do Ministério da Indústria, Comércio e Serviços são:
1. Manufatura aditiva ou impressão 3D:
Apresenta vantagens devido a sua rápida adaptabilidade. Essa tecnologia permite, por exemplo, que alguns componentes sejam substituídos rapidamente por elementos manufaturados dentro da própria fábrica a partir da impressão 3D. Além disso, é possível produzir protótipos de inovações sem sair da empresa. Para a sua implementação existem algumas máquinas industriais com ótimo desempenho que se tornam mais rentáveis do que utilizar do processo de fabricação por usinagem, pois não há perda de material.
2. Inteligência Artificial (Artificial Intelligence – AI):
Similar à inteligência humana, incluindo a capacidade de resolver problemas. Essa inteligência é construída através de símbolos computacionais em que a ideia é aplicar lógica a um conjunto de dados externos para atingir objetivos de forma flexível. A inteligência artificial pode ser dividida em duas vertentes:
- Machine Learning: Gera insights após o reconhecimento de padrões;
- Deep Learning: A resolução de problemas ocorre a partir de uma rede neural artificial.
O desenvolvimento dessa tecnologia tornou possível a existência de robôs autônomos que podem atuar na indústria de diversas formas, trabalham anos sem interferência humana e ainda podem evitar a exposição de trabalhadores a atividades perigosas, entre outras vantagens.
3. Internet das coisas (Internet of Things – IoT):
Dispositivos que permitem transmissão e armazenamento de dados e, dessa forma, geram conectividade sem precisar de intervenção humana. Isso torna as coisas mais eficientes. A seguir algumas das tecnologias que permitem essa comunicação:
- RFID
- Código de barra
- QR CODE
- NFC
- Bluetooth
- Rede de internet (por cabo ou Wi-fi)
O uso de IoT já é muito comum no dia a dia e é essencial para a implementação de uma indústria com características da Era 4.0.
O uso dessa tecnologia na indústria pode ser responsável pelo gerenciamento de estoque, por exemplo, sendo encarregada pela identificação, trabalho coordenado entre equipamentos e transferência de dados de forma rápida.
4. Biologia Sintética:
Consiste no uso da química, biologia, ciência da computação, engenharia genética e bioquímica com a finalidade de criar novas rotas metabólicas, produzir componentes e sistemas biológicos artificiais. Um exemplo de produção é a síntese de cromossomos bacterianos modificados que pode ser utilizada na produção de biocombustíveis e, também, no setor de saúde. Além disso, essa tecnologia possui um grande benefício ao permitir que pesquisadores possam compreender melhor a natureza pelo estudo de componente sintéticos.
5. Sistemas ciber-físicos (Cyber-Physical System – CPS):
O objetivo desses sistemas é integrar sistemas físicos com sistemas digitais, permitindo monitoramento e sincronização entre a linha de produção (ou máquina) real e a computacional. Conseguir analisar um sistema virtual e digital ao mesmo tempo é conhecido pelo conceito de “irmãos digitais” – quando se promove a réplica da fábrica com os mesmos parâmetros em um ambiente virtual – e sua aplicabilidade possui diversas vantagens. Uma delas é que pode proporcionar a preservação da saúde e segurança de operários, assim como segurança das máquinas e equipamentos. Além disso, a utilização desse sistema possibilita a oportunidade de experimentar inovações sem custo. Por fim, com toda essa conectividade é possível, a partir das informações, obter uma visão mais ampla sobre o chão de fábrica, aumento na produtividade e confiança no produto final.
Algumas outras tecnologias que, quando integradas, compõem a Manufatura Avançada são: Internet de Serviços (IoS), realidade aumentada e realidade virtual, big data processing e analytics, computação em nuvem, segurança cibernética, Machine-to-Machine (M2M) e integração de sistemas.
Por fim, fica aqui o estímulo para que continue a busca por conhecimento em relação à Indústria 4.0. São muitas tecnologias para serem exploradas e elas, quando bem aplicadas, prometem uma melhor tomada de decisão. Além disso, fluxos de trabalho digitais e automações já podem ser considerados pré-requisito para empresas e profissionais que querem ser competitivos no mercado.
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