Indústria 4.0: o conceito e a realidade

A indústria 4.0 já chegou
A indústria 4.0 já é uma realidade e

O termo Indústria 4.0 foi utilizado pela primeira vez em 2011, na Alemanha. Durante o evento Hannover Messe, apresentou-se em conjunto com o governo local, universidades, centros de pesquisa e empresas de tecnologia, o que seria a Quarta Revolução Industrial.

Na altura foram propostas mudanças radicais no modelo industrial, com trabalhos a desenvolver nos campos da automação e controlo de dados. Embora estas mudanças fossem futuristas, não ultrapassam o limite da realidade. O objetivo amplo proposto foi o de descentralizar o controle dos processos e proliferar a ideia de dispositivos inteligentes interconectados, de forma a facilitar toda a cadeia de produção e logística das fábricas.

Tal como o advento da internet e a revolução digital mudaram os negócios, este novo modelo de indústria também chegou e causou de imediato impacto positivos no setor. Mas afinal, o que realmente significa este termo?

O que é a Indústria 4.0

Cada uma das três revoluções industriais (anteriores) carregam características especiais e marcantes. É preciso entender todo o percurso histórico e desenvolvimento da indústria – desde os seus primórdios até à produção em massa e às linhas de montagem, seguidas pela chegada da tecnologia da informação – para compreender como o mercado tecnológico se tornou tão competitivo.

Hoje, esse mercado é o centro do desenvolvimento económico. Andemos atrás no tempo para perceber como a complexidade industrial evoluiu até à era 4.0:

Indústria 1.0

A Primeira Revolução Industrial ocorreu no século XVIII, quando se iniciou o desenvolvimento do sistema capitalista a partir da aceleração produtiva. A grande novidade foi a descoberta da utilização do carvão como fonte de energia. Dessa forma, as máquinas passaram a ser movidas através da combustão e a vapor.

Quase 100 anos depois, a Indústria 1.0 mudou com a criação de novos meios de transporte, como a locomotiva e o navio a vapor. Com o transporte facilitado de matéria-prima, de pessoas e a distribuição das mercadorias, surgiu uma alternativa de trabalho para além da força braçal e dos procedimentos artesanais.

Indústria 2.0

Nesta etapa, o principal advento foi a descoberta da eletricidade e a primeira linha de montagem, idealizada por Henry Ford. Desenvolveu-se a ideia de produção em massa. Ou seja, mais agilidade na produção, por um custo muito menor.

Também fez parte da Segunda Revolução Industrial (século XIX) o uso do motor à explosão, a invenção do telégrafo e as novas teorias de escala de produção por etapas. Estas mudanças também alteraram os hábitos de consumo, uma vez que os bens se tornaram mais acessíveis (tanto a nível de preço como de disponibilidade).

Indústria 3.0

Já nos meados dos anos 70, inicia-se a Terceira Revolução Industrial, agora tendo como marco principal os primeiros sistemas de automação para o setor. Ou seja, computadores, centros de usinagem e inserções de componentes passaram a auxiliar e a otimizar as sequências programadas através de “robots computadorizados”.

Conhecida também como Revolução Técnico-Científica e Informacional,  beneficiou e proporcionou avanços consideráveis, principalmente nos campos da Informática, Robótica, Telecomunicações, Biotecnologia e Nanotecnologia. Passou a considerar a procura em prol da produção, cada vez mais complexa e sofisticada. Este modelo descentralizou e permitiu o desenvolvimento e a integração simultânea de diversas sedes. Deu-se início à Globalização.

Indústria 4.0

Uma era de interação entre o digital e o real (físico, digital e biológico), com investimentos em tecnologia de ponta para conectar tudo e todos. Pretende-se aplicar todos esses sistemas para o desenvolvimento de fábricas e de processos produtivos  inteligentes. Estes últimos terão a capacidade de se auto-controlar e monitorizar.

Esta rede de conexões entre dispositivos, pessoas e sistemas de informação tem levantado discussões em torno da expressão Internet das Coisas (IoT). Uma oportunidade de criar relações inéditas, em que um sistema se comunica com outro, de forma eficiente e transparente.

Os princípios da Indústria 4.0

Mas afinal, o que prevê a Quarta Revolução Industrial? É muito importante entender quais são os princípios a serem adotados para que o seu negócio se possa adaptar e começar a empregar esses atributos, de forma a acompanhar a evolução no setor.

Interoperabilidade

É a capacidade de interagir a tempo integral. Ou seja, os dispositivos inteligentes são implementados em cada etapa de produção, para que seja possível gerir e realizar manutenções de forma ágil, prática e segura. Há comunicação entre pessoas e sistemas ciber-físicos usando a Internet das Coisas, que por sua vez está associada à computação em nuvem.

Virtualização

Esse princípio permite que as organizações inteligentes criem as chamadas “cópias virtuais” dos seus sistemas (em nuvens), com a finalidade de monitorizar os processos em plena atividade.

Desta forma os equipamentos estarão preparados para verificar atualizações, realizar ensaios com softwares mais desenvolvidos e testar configurações, antes mesmo de começarem a executar as suas tarefas.

Tudo isso enquanto estão protegidos contra malware e munidos de sensores com tecnologias como bluetooth, RDIF (radiofrequência) ou qualquer outra que permita ações remotas. Basta coordenar com smartphones a qualquer hora e lugar, reduzindo assim os custos totais da operação.

Descentralização

A Indústria 4.0 propõe que não seja preciso interferência por parte de pessoas para que as máquinas funcionem. Assim como também não será necessário aguardar o fim da linha de produção para identificar erros e realizar melhorias.

Os sistemas ciber-físicos serão capazes de avaliar pequenas avarias ou defeitos ao longo da linha de montagem e tomar decisões de forma autónoma, corrigindo que for necessário. A indústria poderá usar a inteligência artificial a partir da operação em módulos independentes, aperfeiçoando os processos.

As informações serão “transmitidas” em tempo real, que é mais um dos seus princípios basilares.

Tempo Real

A tecnologia de ponta, somada à possibilidade de virtualização utilizada na Indústria 4.0, permite práticas integradas e análises descentralizadas em tempo real. Todas as características desta revolução unidas em prol de potencializar e otimizar a produção final.

Esse conhecimento geral aplica-se, inclusive, às boas práticas da Estratégia de Manutenção. O acesso a informações exatas e precisas ajuda a criar planos eficientes para atingir o sucesso no mercado financeiro. Assim como acompanhar as tendências da bolsa de valores, taxas, indicadores económicos e toda informação relevante para o negócio.

Modularidade

Toda esta otimização permite ainda que as atividades da linha de produção sejam concebidas em módulos. Poderão conectar-se e desconectar-se, de maneira independente, sem a necessidade de parar a produção.

A vantagem é a indústria poder fabricar produtos diferentes, em sequência, facilitando o seu processo final de montagem. Considerando sempre a procura e a personalização necessária para atingir e agradar ao público-alvo.

Para facilitar a compreensão deste ponto, basta considerar uma fábrica de automóveis. Hoje em dia, é dividida em módulos – e não na linha de produção, na qual eram entregues milhares de unidades idênticas. A divisão acontece de forma específica, para produzir uma “família de automóveis”, e cada divisão tem características específicas. Potenciam-se os lucros.

Orientação

Seguindo o conceito de Internet of Services – voltada para os serviços – os Técnicos e Gestores de Manutenção poderão reorganizar os departamentos, tornando-os mais eficientes. Ou seja, com capacidade para alcançar os objetivos de produção em prol das metas traçadas.

Estes princípios, em conjunto com o suporte tecnológico adequado, vão aumentar a eficiência da produção e entregar mais qualidade. Este é um fator primordial proposto nesta nova fase da Revolução Industrial.

Pilares da Indústria 4.0

Para colocar em prática os princípios de interoperabilidade, virtualização, descentralização, tempo real, modularidade e orientação, é necessário ter à nossa disposição tecnologias de conectividade. Elas são responsáveis por viabilizar os processos inteligentes e sustentam-se em 3 pilares importantes: Internet das Coisas, Big Data e Segurança.

Internet das Coisas (IoT)

Caso não esteja familiarizado com o termo, ele representa todos os tipos de máquinas, aparelhos ou equipamentos que se encontram disponíveis e permanentemente ligados à internet. Possuem dispositivos eletrónicos que permitem a recolha, troca de dados e informações para análise e controle. Estas informações são essenciais para contabilizar os Indicadores de Performance de Manutenção.

Os sistemas que operam via Internet das Coisas possuem sensores e/ou atuadores de espaço ciber-físico. Como consequência, é possível ampliar e facilitar a interação entre os dispositivos tecnológicos e as pessoas.  

Big Data

Os dados recolhidos via Internet das Coisas e os seus respectivos sensores precisam de ser analisados e processados. Entretanto, por ser um volume exponencial, torna-se impossível a gestão manual. Então, esta passa a ser a função da tecnologia de Big Data, que aplicada a Indústria 4.0 irá lidar com a informação com base nos 6Cs:

  • Conexão à rede industrial para captação dos dados emitidos, por meio dos sensores e CLPs (controladores lógicos programáveis);
  • Cyberque é o modelo de memória utilizado pelas máquinas durante o processamento desses dados;
  • Cloud, para o armazenamento das informações em servidores virtuais (computação em nuvem);
  • Conteúdo gerado pela análises destes mesmos dados, com o objetivo de produzir informações relevantes e de qualidade para o negócio;
  • Comunidade para intercomunicar e partilhar essas informações (equipas internas), auxiliando no processo de criação de estratégias de otimização e desenvolvimento;
  • Customização para tornar a manufatura ajustável, flexível e prática; garantindo a personalização e os valores dentro dos padrões estabelecidos (para o público-alvo).

Ao seguir este fluxo é possível extrair o feedback de todo o processo para que se torne possível a realização de ajustes (quando necessário), garantindo o controle da produção.

Segurança

Para que a Quarta Revolução Industrial prospere é preciso garantir a segurança destes Sistemas de Informação. É preciso evitar as falhas de transmissão e comunicação entre os próprios equipamentos (máquinas). Pequenas quebras deste tipo de sistema podem causar problemas de produção. Os arquivos (Big Data) com toda a informação deverão ser protegidos, pois não são nada mais, nada menos do que todo o conhecimento da empresa (know-how).

Benefícios

Apesar da Indústria 4.0 ainda não ser uma realidade (e sim um conceito em desenvolvimento), é preciso destacar alguns pontos que a impulsionam. Existe um avanço exponencial da capacidade dos computadores, assim como da quantidade de informação digitalizada (Big Data) graças às novas estratégias de inovação. Estamos mais próximos do que se imagina e os benefícios associados são vários:

Aumento da produtividade

A eficiência proposta por este modelo de automação e otimização dos processos leva ao aumento da produtividade. Consequentemente, reduzem-se os custos, as falhas e aumenta-se a velocidade da produção. O interessante é que tudo isso pode acontecer, sem perder o controlo, como por exemplo, da Gestão de Manutenção.

Neste caso em específico é preciso (e importante) escolher uma das Estratégias de Manutenção, seja ela preventiva ou preditiva, para minimizar os riscos de falhas e equipamentos danificados. Parar a produção para corrigir ou substituir algum equipamento não é o cenário ideal.

O que não é muito custoso, tendo em consideração a Internet das Coisas e a Big Data, ambos facilitadores destes processos de monitorização e previsão. Controlar em tempo real a partir da inteligência artificial torna-se o cenário ideal. Aliás, pode-se relacionar com a Manutenção Preditiva mais avançada no que diz respeito ao sistema de avaliação.

Melhoria nas condições de trabalho

Apesar de ser baseada em tecnologias, os aspectos humanos, sociais e ambientais não são desconsiderados. Inclusive são essenciais, uma vez que se pretende trabalhar de forma sustentável.

Os colaboradores também são fundamentais na Indústria 4.0. Propõe-se facilitar a rotina das atividades, de forma que não se tornem stressantes e/ou perigosas. O requisito segurança, como um dos pilares, também contribuirá para a redução de acidentes de trabalho.

Produtos e serviços personalizados

Assim como as estratégias de marketing digital visam captar a atenção do seu público-alvo, a Indústria 4.0 não foge deste ponto. É do conhecimento geral que as pessoas estão cada vez mais consciencializadas e exigentes. Não existe apenas o desejo por um produto. Mas sim pelo bem maior e a sua responsabilidade social para com o planeta.

É preciso, cada vez mais, responder aos desafios da sustentabilidade, assim como os de personalização para o cliente. Adaptar e reposicionar os conceitos, valores, visões e a própria marca para o cenário atual. Oferecer cores, modelos, funcionalidades, conforto ou o que estiver relacionado com o produto e/ou serviço. Despertar o interesse!

Nada melhor do que personalizar para ir ao encontro das expectativas. Ganhar vantagem competitiva no mercado atual é extremamente relevante para o desenvolvimento do negócio.

Agilidade

Outro benefício da Quarta Revolução Industrial é sua capacidade de ser ágil, flexível e escalável. As inovações a nível da inteligência artificial, robótica, Big Data e sistemas ciber-físicos são alguns exemplos que facilitam o cálculo e as previsões de produção e compra.

Isso mesmo, será possível prever com mais agilidade e assertividade as variações de procura sazonais, aproveitando ao máximo as oportunidades do mercado. Também será possível realizar os ajustes caso a dinâmica mude, independentemente dos motivos associados.  

Impactos

É certo que, tal como nas restantes fases da revolução, irão surgir transformações e impactos. Cabe avaliar o quão positivos podem ser, assim como qual a melhor forma de se preparar para que não sejam mudanças radicais e negativas.

Aos poucos, as indústrias (e demais setores económicos) devem modernizar-se e acompanhar as tendências de mercado. Esta é a principal (e a melhor) estratégia para não ser apanhado no meio de um “turbilhão” de novidades.

A tendência é que o acesso às tecnologias (cada vez mais desenvolvidas) aumente – tanto o acesso aos dispositivos do dia a dia, como dentro das empresas e indústrias. Então, torna-se muito provável que haja um impacto direto no mercado de trabalho e na oferta de mão de obra, pois serão exigidas qualificações específicas.

A centralização dos dados vai acabar por se fundir com as informações de processos, assim como o espaço físico em que podem estar alojados. Tornar-se-ão um só. Esse desenvolvimento, aos poucos, vai criar novas profissões e especializações.

O papel humano dentro das fábricas vai-se tornar cada vez menos braçal, ao passo que evolui para um mais tecnológico e estratégico. O conhecimento técnico de TI (Tecnologia da Informação) como, por exemplo, aprender a lidar e gerir sistemas, deixará de ser um ponto diferenciador para se tornar um pré-requisito básico. Uma competência exigida para poder ocupar os cargos dentro de uma empresa. 

Essa “mudança de papéis” irá reduzir significamente os postos de trabalhos manuais e com tarefas repetitivas. Por outro lado, outras formas e postos de trabalho serão criados. No entanto, será necessário conhecimento técnico especializado para lidar com as máquinas e sistemas inteligentes.  

Treinar engenheiros, técnicos e gestores será essencial para assegurar que o trabalho interno é executado com precisão, garantindo assim mão de obra qualificada para os novos postos e serviços que vão surgir.

Desafios

Implementar os conceitos propostos pela Indústria 4.0 não é uma tarefa que acontecerá da noite para o dia, nem será simples, fácil e instantâneo. Trata-se de um processo de (re)evolução. O que não o impede de estar atento às novas tecnologias, descobertas e possibilidades de upgrade.

Já nos apercebermos que, mais cedo ou mais tarde, a tecnologia e a inteligência artificial irão dominar e impactar não só os setores comerciais, mas também a rotina particular (seja dentro de casa ou mesmo no trabalho).

Manter-se informado e a par das novidades é a melhor maneira de estar preparado para vencer os desafios que esse modelo trará.

Baixo nível de segurança e estabilidade

Como destacado acima, a segurança é um dos pilares essenciais para que a Indústria 4.0 prospere. Este pode ser um dos obstáculos a ultrapassar. Será necessário instalar e integrar os sistemas para que todos fiquem em rede.

É preciso ter em consideração que, cada vez que esta rede é ampliada, mais trocas de dados e informações haverá. Enquanto elas estiverem protegidas e nas “mãos” das pessoas certas, não há problema nenhum. Mas é devemos precavermos para que informações sensíveis e confidenciais não sejam hackeadas.

Esta é uma grande preocupação dos profissionais das diversas áreas de TI. Além disso, uma falha de rede também pode provocar a interrupção da produção. Como todos os sistemas estarão interligados, o prejuízo é quase uma certeza, pelo menos caso não haja soluções rápidas e eficientes para “voltar à normalidade”. É imprescindível a criação um ambiente seguro e estável.    

Falta de conhecimento

Pensar e planear o futuro é necessário, mas não é simples. Apesar de ser do senso comum que os profissionais que pretendem atuar neste setor precisam de estar a par das novidades tecnológicas, precisam de tempo para se especializarem.

Esse pode (e será) um grande desafio. Especializar-se numa área antes que ela exista é impossível. É provável que o conhecimento caminhe lado a lado com o desenvolvimento das tecnologias propostas pela Indústria 4.0.

A falta de cultura digital e os incentivo fracos dentro dos centros de aprendizagem (escolas e universidades) podem ser um impasse. Mesmo sem querer, acabam por ir contra a maré do que será necessário para estas novas posições de trabalho.

Uma solução viável para este desafio são as formações contínuas dentro das próprias empresas e/ou parcerias com universidades e centro de tecnologia. Os colaboradores atuais ou futuros estarão preparados para lidar, de forma adequada, com o que for necessário para o desempenho da função.

Custos elevados

É seguro afirmar que implementar, atualizar e/ou substituir os equipamentos dentro de uma empresa tem custos, muitas vezes elevados. O que torna este um dos entraves mais comuns para a modernização e implementação de um novo modelo industrial.

É preciso ter em mente que o investimento será compensado pela melhoria do desempenho da produção. Na mesma linha de pensamento, à medida que os serviços se vão popularizando, os custos que acarretam tendem a diminuir.

Adaptação às tendências

O futuro (em termos tecnológicos) é atraente e desafiante. Conhecer, adquirir e aprender a lidar com as tendências será um fator essencial para aceitar e adaptar-se às novidades que a Indústria 4.0 irá proporcionar.

Quer exemplos dessas tendências? Os testes e simulações serão mais exigentes. As pessoas vão deixar de ter interesse pelos modelos antigos de apresentação (atuais), apenas no ecrã de um computador. Porquê? Simples: a realidade aumentada, as impressoras 3D e os modelos tridimensionais projetados no ar são apenas alguns dos exemplos mais simples desta evolução. As empresas terão de se adaptar para ganhar espaço e conquistar o mercado.

Impressoras 3D

Estas impressoras não serão utilizadas apenas para demonstrações e simulações do modelo de negócio ou de um produto em específico. As impressoras 3D irão tornar-se um equipamento essencial e muito relevante no que diz respeito à redução de custos.

Da próxima vez que prever a necessidade de substituir uma peça industrial (devido ao desgaste, por exemplo), a solução será imprimir uma novinha em folha. No futuro próximo – já uma realidade em determinadas empresas e universidades – as pessoas terão acesso a estes equipamentos para criar e desenvolver modelos originais, assim como habilidades tecnológicas e digitais.

Mas não apenas no ramo de TI. Já imaginou um estudante de medicina a observar todas as cavidades do coração? Ou um aluno de botânica a analisar ao detalhe o caule e a raiz de uma planta rara? Por enquanto, este ainda é um desafio que temos de superar.

Cobots

O mesmo pode ser dito dos cobots, uma espécie de robots industriais capazes de automatizar tudo dentro de uma empresa. Há prós e contras da implementação deste tipo de tecnologia.

Apesar de trabalharem em conjunto com pessoas para realizar pequenas tarefas manuais, podem perder-se os movimentos sensíveis e flexíveis que os humanos desempenham. Mas a precisão e agilidade de um robot também devem ser consideradas.  

É certo que algumas exigências do mercado deixarão de existir. Mas irão surgir outras novas, e portanto os profissionais ativos terão de se atualizar. O que sabemos sobre esse tipo de tecnologia é que o seu custo é muito menor do que o de automatizar e contactar uma empresa inteira.

Conectividade

Este é um desafio real: integrar, conectar e fazer com que seja possível implementar os conceitos da Indústria 4.0, tornando-a uma realidade eficiente. Para isso será necessário criar e instalar sensores em cada um dos equipamentos que recolham dados para a database. Tudo isso através de softwares, aplicações, plataformas e IoT.

Gémeo Digital

O desafio da conectividade está diretamente ligado com ao de “gémeo digital”. Acompanhe o raciocínio: iremos recolher diversos tipos de informações e estas serão armazenadas virtualmente. Mas qual é o próximo passo? Como vamos analisar, decidir o que é utilizado e de que forma?

Mesmo com métricas e indicadores de performance, é preciso ir além. É preciso testar o produto final e perceber se ele está ou não a ser concebido da melhor maneira possível. Tanto em termos de produtividade, quanto de qualidade final.

Esse é o papel (e desafio) do gémeo digital. A tecnologia será capaz de criar e simular virtualmente o passo a passo da produção até à sua versão final. Mais: esses protótipos não vão precisar de ser físicos. O que ajudará, e muito, a encontrar e corrigir os erros com antecedência.

E então, o que acha sobre os aspectos da Indústria 4.0? É interessante, trará benefícios? Os desafios são muitos (é verdade), mas o futuro parece ser bastante promissor.