A Indústria 4.0 – TIC Manufatura

A história da evolução da indústria passou por três períodos de grande revolução tecnológica. A primeira Revolução Industrial iniciada no século 18 é caracterizada pelo aperfeiçoamento da máquina a vapor e pelos métodos de produção mecânica.

A primeira revolução industrial durou aproximadamente 200 anos (1712-1913), quando então Henry Ford criou a linha de produção (assembly line) e deu início à segunda Revolução Industrial, caracterizada pelo uso da eletricidade e da produção em massa, reduzindo custos e popularizando os produtos.

Esse segundo período durou próximo de 60 anos (1913-1969). Após, os países desenvolvidos entraram na era da automação, com o uso das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), sendo essa a terceira Revolução Industrial, que foi a implantação de computadores no chão-de-fábrica, com a utilização de controles eletrônicos, sensores e dispositivos capazes de gerenciar uma grande quantidade de variáveis de produção, o que permitiu a tomada de decisões de controle de dispositivos de forma autônoma. O impacto foi a elevação da qualidade dos produtos, o aumento da produção, a gestão dos custos e a elevação da segurança na produção.

A terceira Revolução Industrial durou cerca de 40 anos (1969-2010). Estes intervalos vêm diminuindo, com o início de uma nova era, a quarta Revolução Industrial, cujo maior protagonista é a Internet, já consolidada como um grande canal de comunicação convergente de todas as tecnologias. Observa-se agora sua inserção na indústria com seus conceitos, adaptados a máquinas e equipamentos. Estamos vivendo uma transição entre a Terceira Revolução e a Quarta Revolução Industrial e, para que se estabeleça um caminho para a implantação, é importante entender este momento.
Essa nova era está se consolidando por meio da Plataforma Indústria 4.0, que iniciou suas primeiras discussões na Alemanha em 2012, principalmente na ACATECH (Academia Alemã de Ciência e Engenharia), de forma a manter o país competitivo na indústria de manufatura. É o resultado da retomada de investimentos em novas plantas industriais em um novo patamar utilizando os Sistemas Ciberfísicos (Cyber-Physical Systems – CPS) e de programas de manufatura avançada.
Quando dizemos que a internet está na indústria, no meio produtivo, imagina-se um ambiente onde todos os equipamentos e máquinas estão conectados em redes e disponibilizando informações de forma única – Internet das Coisas e Serviços (IoT). Outra tecnologia utilizada é o M2M – Machine to Machine (Máquina para Máquina). No futuro, as empresas irão estabelecer redes globais que incorporam suas máquinas, sistemas de armazenagem e instalações de produção na forma de Sistemas Ciberfísicos (CPS). No ambiente produtivo, esses Sistemas Ciberfísicos compreendem máquinas inteligentes, sistemas de armazenamento e instalações de produção capazes de autonomamente trocar informações, desencadear ações e controlar independentemente uns aos outros. Isso facilitará melhorias fundamentais nos processos industriais envolvendo manufatura, engenharia, utilização de materiais e a rede de fornecimento (supply chain) e ciclo de vida do gerenciamento.
As fábricas inteligentes (smart factories) já começam a aparecer e entre os exemplos podemos citar: a fábrica da BMW em Leipzig (https://www.youtube.com/watch?v=P7FLPSHZlAI) e a nova fábrica da Siemens em Amberg. Segundo a consultoria McKinsey o preço dos robôs vem caindo 10% ao ano nas últimas décadas e sua produtividade está aumentando. Os resultados dessa revolução em curso são novas maneiras de criar valor e novos modelos de negócios, eficiência de recursos e energia.
A Indústria 4.0 ainda é mais um conceito em construção do que uma realidade concreta, motivada por três grandes mudanças no mundo industrial produtivo:

  • Avanço exponencial da capacidade dos computadores;
  • Imensa quantidade de informação digitalizada;
  • Novas estratégias de inovação (pessoas, pesquisa e tecnologia).

A Plataforma Indústria 4.0 está sendo vista como uma evolução dos sistemas produtivos industriais e pode-se listar alguns benefícios previstos, já estudados e baseados no impacto nas fábricas:

  • Redução de Custos
  • Economia de Energia
  • Aumento da Segurança
  • Conservação Ambiental
  • Redução de Erros
  • Fim do Desperdício
  • Transparência nos Negócios
  • Aumento da Qualidade de Vida
  • Personalização e Escala sem Precedentes

Em vistas que estes sistemas ciberfísicos funcionem, entregando os benefícios acima previstos, novas tecnologias para a Automação Industrial surgiram, muitas delas oriundas do mundo da TIC, perfazendo a convergência destes dois mundos. Podemos citar as principais:

  • Uso do Protocolo IPV6 (ampliação dos pontos de conexão IP de todos dispositivos);
  • Uso do Wireless (ampla utilização de redes sem fio);
  • Uso de Virtualização (criação de diversos computadores a partir de softwares);
  • Uso de Cloud (as informações estarão compartilhadas na Nuvem)
  • Uso do Big Data (todas as informações reunidas, de forma dinâmica para tomada de decisões);
  • Uso de RFID (todo movimento de materiais é rastreado com todas as informações).

A partir das principais tecnologias acima citadas, infere-se que haverá uma nova realidade produtiva. Tudo estará conectado para que as melhores decisões de produção, custo e segurança sejam tomadas, sob demanda e em tempo real. Atualmente os sistemas de automação são orientados a aumento da produção e redução de custos, para isso a plataforma técnica é estruturada com redes industriais, sistemas de otimização e banco de dados. O amadurecimento operacional deve culminar na visão da Indústria 4.0, orientada para a eficiência energética, integração da cadeira produtiva e orientação produtiva via BI(Business Intelligence), em que a estruturação técnica levará ao controle de processos. Todos os ativos estariam on-line e as tomadas de decisões seriam baseadas no Big Data.
Alguns movimentos no meio industrial, citados abaixo, podem ser um indicativo de uma tendência em encontro à Indústria 4.0:

  • Interconexão “Das Coisas” numa Única Rede (Internet) com o IPV6 na Nuvem – Cloud;
  • Geração envio, acúmulo e análise de dados no Big Data – modelagem para tomada de decisões autônomas;
  • Onipresença da Informação, com interação em tempo real.

O Brasil tem imensos desafios que o cercam quando pensamos nessa nova revolução industrial. É evidente que o país ainda não ingressou plenamente na Terceira Revolução Industrial (Indústria 3.0), ou seja, na era da automação industrial. Segundo dados da Federação Internacional de Robótica (IFR) em 2013 o país comprou 1.398 robôs industriais, 15% menos que em 2012, sendo que no mesmo período a Coréia do Sul adquiriu 21.307 e a China, 36.560. Temos, ainda segundo a IFR, 8.564 robôs em operação pouco se consideramos a Coréia do Sul com 156.110 e China com 132.784 robôs. A idade média de nossas máquinas e equipamentos é de 17 anos, segundo a ABIMAQ, perante os 7 anos dos EUA e 5 anos da Alemanha (OGLOBO, 2013). Assim, a indústria brasileira utiliza tecnologias ultrapassadas frente à modernização em curso de outros países, o que afeta a produtividade do país.
A indústria brasileira necessita se modernizar e pular etapas com grande rapidez para se manter competitiva. A competição com os baixos custos da mão de obra chinesa nas últimas décadas causou estragos e mesmo esses já investem na automação, como já mencionado, pois nos últimos 10 anos os custos trabalhistas chineses aumentaram quase 190%.
A Plataforma Indústria 4.0 pode permitir que os trabalhadores mais experientes estendam suas vidas no trabalho e mantenham-se produtivos por mais tempo. A organização flexível do trabalho permitirá ainda aos trabalhadores combinar o seu trabalho com a vida privada, continuando seu desenvolvimento profissional de forma mais eficaz e promovendo um melhor equilíbrio entre vida e trabalho.
Referências bibliográficas:

http://www.acatech.de/fileadmin/user_upload/Baumstruktur_nach_Website/Acatech/root/de/Material_fuer_Sonderseiten/Industrie_4.0/Final_report__Industrie_4.0_accessible.pdf

http://worldindustrialreporter.com/time-lapse-video-bmw-3-series-assembly-line/?adsrc_=article1

http://oglobo.globo.com/economia/maquinas-industriais-no-brasil-sao-ate-3-vezes-mais-antigas-que-em-paises-ricos-10107142.

 

Conclusão

Em razão do disposto acima, fica evidenciado a necessidade de esforços para a promoção da modernização industrial brasileira por meio da automação industrial e da integração de sistemas ciberfísicos, apoiada por uma Política Industrial coordenada com programas de apoio à pesquisa, desenvolvimento e inovação industrial, para atingir os níveis propostos da Indústria 4.0.

OBS: Esse texto foi produzido pela Coordenação de Tecnologia Industrial Básica (COTB) da SETEC/MCTI por mim, Cristina Shimoda, Cezar Luciano de Oliveira e Jorge Mario Campagnolo com o auxílio dos colegas da SEPIN/MCTI: José Henrique Dieguez e Airton Ruschel

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