Guia definitivo da Indústria 4.0

 

O que você precisa saber para implantar a quarta revolução industrial na sua empresa. 

O ritmo da conectividade está acelerando. A cada ano, mais e mais pessoas e sistemas estão se conectando à internet. Em 2020, estima-se que cerca de 7 bilhões de pessoas e 50 milhões de sistemas estejam conectados. O aumento na interconectividade através da internet das coisas não somente afetará nossas vidas pessoais, mas a tecnologia da informação também trará mudanças permanentes para a indústria e para a forma como ela fabrica e distribui seus produtos. 

O cenário muda constantemente: Novos desafios não podem ser resolvidos com velhas respostas. Hoje, um ambiente de negócios é caracterizado por mercados voláteis, pelas necessidades individuais de cada cliente, que precisa encurtar prazos de entrega e ciclos de vida dos produtos. Sem contar na necessidade de fornecer serviço global 24/7, além de novas formas de interação social.

 

Sumário

O que entendemos por Indústria 4.0?

• Pra quem é a Indústria 4.0?
• Benefícios de implantar a Indústria 4.0
• Como entrar na Indústria 4.0?
• Quais desafios irei encontrar?

Internet das Coisas

O robô na Indústria 4.0

A manufatura aditiva e a impressão 3D 

Gestão do ciclo de vida do produto 

A engenharia conectada à fábrica

O chão de fábrica em tempo real

A fábrica no escuro e sem papel

Como está o Brasil na Indústria 4.0?

 


 

O termo Indústria 4.0 é bastante recente. Você certamente já ouviu falar dele uma porção de vezes. Mas, afinal, o que significa? É a 4ª a Revolução Industrial como especialistas estão afirmando? É, sim, e está chegando em ritmo acelerado para resultar em profundas mudanças no ecossistema industrial. A expressão se refere à combinação de várias tecnologias digitais, todas chegando à sua maturidade agora, prontas para mudar por inteiro os setores de manufatura. 

A Indústria 4.0 é um conceito disseminado pelo governo da Alemanha em 2012 e também definido como Smart Factory, ou Fábricas Inteligentes, em países como os Estados Unidos, voltado para novas estratégias que aliam tecnologia e meios de produção.

Desde lá, o avanço da tecnologia tem expandido as fronteiras entre o mundo físico e o digital. Sistemas inteligentes conectados estão abrindo novas possibilidades ao longo de toda a cadeia de valor. O que isto significa? Redução de custos e ganhos em eficiência. Maior velocidade e escalabilidade. Produtos e serviços mais inteligentes. 

São plantas tradicionais que estão sendo transformadas em fábricas inteligentes. Aqui, máquinas “conversam” com produtos e com outras máquinas, dispositivos “alertam” para a tomada de ação e a informação é processada e distribuída em tempo real. Estudos apontam que este é um sinal da mudança radical que está transformando rapidamente muitas empresas e pode pegar outras tantas de surpresa.

No modelo da Indústria 4.0, existe a conexão em tempo real entre todos os processos de uma cadeia produtiva. O projeto e o desenvolvimento de produto são simulados digitalmente e seus modelos testados e validados a partir de protótipos impressos em uma impressora 3D. Os produtos só tomam forma e são enviados para a fabricação definitiva após a maioria dos problemas de projeto e engenharia terem sido resolvidos previamente.

As empresas que assumem a Indústria 4.0 começam a acompanhar tudo o que produzem do conceito ao produto final. Essas empresas também estão aprendendo sobre personalização em massa: a capacidade de fazer produtos baratos em lotes unitários e totalmente adaptado às especificações do cliente.

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor a Indústria 4.0:

• O que preciso saber sobre a Indústria 4.0?

• Indústria 4.0 em 4 partes – O que motivou a quarta revolução industrial? 

 

1.2 Pra quem é a Indústria 4.0?

A Indústria 4.0 pode funcionar em qualquer empresa, de qualquer porte e segmento, basta ter as tecnologias certas para isso.

 

1.3 Benefícios de implantar a Indústria 4.0

Alguns benefícios impactam diretamente as indústrias:

• 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

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre os benefícios de implantar a Indústria 4.0:

• Benefícios da Indústria 4.0: Sistemas auto gerenciáveis e redução contínua de custos

• 6 características de uma fábrica inteligente 

• 3 desafios de uma produção não-automatizada 

 

1.4 Como entrar na Indústria 4.0?

A indústria 4.0 pode ser muito mais acessível do que você imagina. O CEO da Hexagon no Brasil, Danilo Laspastini, cita alguns passos para tornar tudo isso muito mais simples do que parece:

• Não é necessário implantar tudo o que a Indústria 4.0 oferece
• Mapear o que a sua indústria já possui e como poderá ser aproveitado
• Seu produto exige flexibilidade de customização em massa?
• Você pode ganhar muita produtividade implantando algumas das tecnologias da Indústria 4.0
• Há investimentos relativamente baixos, que podem dar um rápido retorno.

Ainda assim, existem 6 princípios que orientam a empresa a identificar e implementar os cenários previstos para implantar a Indústria 4.0. São eles: 

• Interoperabilidade: a habilidade dos sistemas ciber-físicos (suporte de peças, estações de montagem e produtos), dos humanos e das Fábricas Inteligentes de se conectarem e se comunicarem entre si através da Internet das Coisas a Computação em Nuvem. 
• Virtualização: uma cópia virtual das Fábricas Inteligentes é criada por sensores de dados interconectados (que monitoram processos físicos) com modelos de plantas virtuais e modelos de simulação. 
• Descentralização: a habilidade dos sistemas ciber-físicos das fábricas inteligentes de tomarem decisões sem intervenção humana. 
• Capacidade em Tempo-Real: a capacidade de coletar e analisar dados e entregar conhecimento derivado dessas análises imediatamente. 
• Orientação a Serviço: oferecimento dos serviços (dos sistemas ciber-físicos, humanos ou das Indústrias Inteligentes) através da Computação em Nuvem. 
• Modularidade: adaptação flexível das Fábricas Inteligentes para requisitos mutáveis através da reposição ou expansão de módulos individuais.

Essas tecnologias são muitas vezes consideradas separadamente, mas, quando vistas juntas, revelam um traço comum: integram os mundos físico e virtual. 

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre como implantar a Indústria 4.0:

• 6 passos que tornam a implantação da Indústria 4.0 na sua empresa mais simples do que parece

• Os principais problemas nas engenharias não conectadas

 

1.5 Quais desafios irei encontrar?

Colocar a Indústria 4.0 em prática apesar de acessível, alerta para uma série de mudanças estruturais necessárias e, principalmente, mudanças na forma como a empresa faz a gestão dos seus dados. Aí mora o grande desafio. A empresa precisa estar comprometida em criar uma nova cultura orientada para o digital, onde a análise de dados será a protagonista do negócio.

E a capacidade consistente de análise de dados da empresa exige mudança significativa. Pelo menos é o que aponta a Pesquisa Global sobre Indústria 4.0 divulgada em 2016 pela multinacional PwC, empresa de consultoria estratégica, no Relatório referente ao Brasil. 

A PwC indica que metade das empresas brasileiras afirma que o principal desafio para desenvolver a análise de dados está na falta de habilidades e competências da equipe de trabalho. Outros fatores também devem ser levados em conta, como a má qualidade dos dados e a falta de apoio da alta gestão no tema. Ainda há um longo caminho a percorrer até que esses recursos atinjam o nível de sofisticação necessário para realmente impulsionar as aplicações da indústria 4.0. 

Na pesquisa foram entrevistados mais de 2 mil empresas em 26 países, 32 delas aqui no Brasil. Apenas 9% das empresas brasileiras se classificam como avançadas em níveis de digitização, mas elas apostam em um avanço acelerado nessa área nos próximos anos. Em 2020, a expectativa é que o percentual salte para 72%.

 

Esse conteúdo vai te ajudar a entender melhor sobre os desafios da Indústria 4.0:

• Sua indústria já iniciou a transformação digital?

 


 

E se estamos falando de Indústria 4.0, precisamos falar também da Internet das Coisas, o motor que vai movimentar as ações na fábrica inteligente e guiar as atividades do negócio. Para a indústria, a Internet das Coisas (IoT) é a tendência mais importante do nosso tempo. A combinação de sensores incorporados a objetos físicos, com a utilização dos dados gerados por estes sensores, faz da IoT uma nova estratégia para melhorar a eficiência da produção.

O potencial que sistemas físico-cibernéticos têm de melhorar a eficiência da produção e da cadeia de abastecimento é muito grande. Isso significa produtos inteligentes tomando medidas corretivas e preventivas para evitar danos.

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor a Internet das Coisas:

• Porque a Internet Industrial é uma evolução – e não uma revolução

• Internet das coisas – Riscos e oportunidades

• Como funciona a Internet das coisas?

 


 

Assim como a internet das coisas e a TI, o desenvolvimento da robótica também afetará de forma sustentável a produção industrial. No que diz respeito à Indústria 4.0, os robôs hoje são um elemento chave para responder perguntas através de novos métodos de produção:

• Redução de recursos
• Mudança climática
• Consequências de uma aceleração do crescimento da população
• Envelhecimento da sociedade nas nações industrializadas

É previsível que os robôs fiquem menores e mais integrados, cooperativos, cognitivos e móveis. Eles se tornarão o companheiro cotidiano do homem.

Mas ainda temos um caminho a percorrer. O consenso entre os especialistas é de que a indústria nacional ainda se encontra em grande parte na transição do que seria a Indústria 2.0 (caracterizada pela utilização de linhas de montagem e energia elétrica) para a Indústria 3.0 (que aplica automação através da eletrônica, robótica e programação). 

O Presidente da Associação Brasileira de Internet Industrial (ABII), José Rizzo Hahn, diz que precisaríamos instalar cerca de 165.000 robôs industriais para nos aproximarmos da densidade robótica atual da Alemanha. No ritmo atual, com cerca de 1.500 robôs instalados por ano no país, levaríamos mais de 100 anos para chegar lá.

 

Esse conteúdo vai te ajudar a entender melhor sobre robótica na Indústria 4.0:

• O robô como elemento chave da Indústria 4.0

 


 

Flexibilidade e capacidade de impressão de geometrias complexas são duas das principais características da manufatura aditiva ou impressão 3D, que vem conquistando um espaço crescente no mercado industrial, principalmente nos setores automotivo e aeroespacial, e também na área da saúde. 

Hoje, esse tipo de tecnologia pode representar redução de estoque, agilidade em processos e serviços, além de economia e competitividade. No setor automotivo, por exemplo, a chegada da impressão 3D busca diminuir custos de produção, reduzir os estoques imprimindo peças com maior eficiência entre outras vantagens.

A impressão 3D é peça chave para a Indústria 4.0. A tecnologia permite testar e validar o produto ainda na etapa de desenvolvimento, através de simulações virtuais e criação de protótipos. Com isso, é possível fazer estudos de resistência, montagem e mecanismos para saber se o que foi projetado atende aos requisitos do produto. Também é possível fabricar moldes de injeção, dispositivos de fixação, gabaritos e peças para uso final. Ou seja, é engenharia conectada à fábrica.

Mas para a próxima revolução industrial, a técnica utilizada para a impressão 3D terá que dar um passo adiante. Desde a prototipagem rápida e fabricação avançada, até a produção duradoura e funcional. 

Seguindo esse ritmo, nos últimos anos a impressão 3D em metal tem sido o segmento de crescimento mais significativo dentro do mercado de manufatura aditiva, atendendo a uma ampla gama de indústrias com novos aplicativos. 

Para se ter uma ideia, a NASA produziu o motor de uma bomba de combustível de um foguete com manufatura aditiva em metal, usando 45% menos peças do que se tivesse feito a bomba através dos métodos tradicionais.

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre a manufatura aditiva e a impressão 3D:

• O papel da impressão 3D na Indústria 4.0

• Fabricante de máquinas agrícolas Stara reduziu tempo de validação de suas peças de 3 meses para 3 dias com impressão 3D.

• MAN reduz 80% custos de projetos com impressão 3D Stratasys

• Hospital das Clínicas faz reconstrução de mandíbula de alta complexidade

• Metais aditivos

• Additive Manufacturing: 4. Industrial Revolution

 


 

Com a chegada da internet e a modernização de processos fabris, os consumidores passaram a ser mais exigentes com as suas necessidades. Com isso vivemos em uma era onde os clientes estão em contato direto com o seu fornecedor e repassando todas as suas necessidades para determinado produto. Se formos analisar, nos tornamos exigentes inclusive em necessidades sempre antes tratadas como itens comuns como pães, carnes ou cervejas, e com isso surgiram padarias gourmet, boutiques de carnes e cervejarias especiais.

No mundo industrial a realidade acima também ocorre, entretanto surgem dificuldades em gerenciar essa informação de variações de produtos e trazem muitos questionamentos ao desenvolvedor de produto, como:

• Estamos falando de um novo produto ou uma variação do mesmo?
• O item customizado fará parte do produto padrão?
• Como documentar a variação de projetos?
• Qual seria a melhor maneira de prestar assistência técnica para um produto único?
• Como garantir o planejamento de projeto e produção do novo item em prazos executáveis?

Um bom sistema de gestão da informação, dados e processos é essencial para que se tenha total controle de uma indústria 4.0. Com os processos definidos, robôs e máquinas conectados, manufatura digitalizada, como vamos gerir todas essas informações de forma que possamos analisar o cenário global? Como gerir todo o ciclo de vida do projeto dentro e fora da empresa? 

Conceitos de softwares como PDM (Product Data Management) para engenharia e PLM (Product Life Management) para toda indústria funcionam como um grande guarda-chuva, capaz de apresentar de forma real todos os resultados obtidos e a evolução dos projetos tocados pela empresa.

Um sistema PLM ajuda na organização e digitalização dos sequencias produtivos dentro e fora da engenharia, essencial para que os gestores, coordenadores e qualquer pessoal que participe do fluxo de um projeto saiba seu papel durante cada etapa e consequentemente os prazos. Ele, será a única fonte da informação onde todos os dados coletados, requisitos e procedimentos serão abastecidos em sua plataforma ajudando na comunicação e participação da equipe.

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre a gestão do ciclo de vida do produto:

• PDM ou PLM?

• Gestão de projetos

• Gestão de requisitos

• Gestão de variações

• Listas de Materiais – MBOM

• Bibliotecas de CAD – Definição – Parte 1

• Bibliotecas de CAD – Itens comerciais – Parte 2

• Bibliotecas de CAD – Elementos comuns – Parte 3

 


 

Conectar engenharia e fábrica é, sem dúvida, um grande desafio para a maioria das empresas. No modelo da Indústria 4.0, essa comunicação acontece de forma transparente e integrada. Aqui, vamos aplicar tecnologias para a integração de todos os processos, desde a idealização até a fabricação do produto. É onde ocorre a gestão dos requisitos do projeto e do cronograma de atividades, bem como a gestão de mudanças em uma plataforma que facilita a comunicação, permitindo o gerenciamento de todo o ciclo de vida do produto.

Após a definição dos requisitos do produto e do cronograma, os projetistas podem tomar a melhor decisão para desenvolver os projetos. Revisões e versões antigas podem ser reutilizadas a qualquer momento. Todas as informações importantes para a fabricação do produto são geradas automaticamente nessa etapa, evitando o retrabalho e o cadastro manual no ERP.

 

Gestão de chapas

Vale lembrar que empresas que cortam chapas e não sabem como ter um controle de estoque preciso, terão um desperdício considerável de material.

A verdade é que boa parte dos sistemas ERP faz a gestão do estoque somente por peso, não conseguindo fazer a gestão das quantidades e dimensões de chapas e, principalmente, da geometria real das sobras (retalhos) de chapa.

A saída é fazer a gestão do estoque de chapas fora do ERP. Se o controle do estoque for feito no CAM, melhor ainda. Basta estabelecer o link dele com o ERP e a gestão do estoque fica sincronizada. Dá para aproveitar esse link ainda e carregar para o CAM toda a demanda de programação que nasce no ERP. 

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre a engenharia conectada à fábrica:

• Estudos mostram que 60% do tempo de projetistas são desperdiçados em atividades burocráticas. Como mudar isso?

• Conexão direta com sistemas ERP

• Pollux Automation: Linhas de montagem inteligentes com SOLIDWORKS

• Schaefer Yachts: modelagem 3D no SOLIDWORKS

 

 

• Reaproveitar projetos é um desafio para você. Nós sabemos!

• Indústria 4.0 em 4 partes: Como garantir que o programador tenha acesso integrado ao software de projeto?

 


 

Enquanto as máquinas estão fabricando as peças, é necessário acompanhar desempenhos: como elas estão trabalhando e o quanto que elas estão produzindo. 

Seguindo a máxima “Só se pode melhorar aquilo que é medido”, provavelmente em algum momento você precisou pensar em alguma solução para aumentar a produtividade. Normalmente, a resposta mais simples para esta pergunta é: comprar mais uma (ou algumas) máquina. 

Claro, comprar mais máquinas proporciona um aumento na produtividade. Mas a verdade é que a receita da empresa não aumenta, ou não aumenta na mesma proporção que a produtividade. Investir em novas máquinas quer dizer o aumento nos custos fixos (insumos, pessoas, espaço físico, etc), e isso é o que faz com que a receita não aumente na mesma proporção.

Temos aí um bom motivo para dar atenção para o indicador de eficiência global das máquinas, o famoso OEE. Estudos indicam que o incremento de 1% no OEE pode representar um incremento de 7 a 10% no lucro líquido da empresa. 

Na produção de uma Indústria 4.0, todas as máquinas e processos geram informações que são transformadas em dados precisos e seguros para verificação da eficiência da fábrica e consequente tomada de decisões pelos gestores. A sua produção é controlada e gerida pela solução MES, que faz toda a coleta de dados e indicações de desempenho em tempo real. Esses dados são apresentados em um monitor acoplado à máquina, através de relatórios e gráficos atualizados via web. Neste mesmo monitor, é possível consultar o projeto da peça em um PDF 3D.  A produção é controlada automaticamente em tempo real, sendo os dados apresentados através de relatórios e gráficos atualizados via web neste mesmo terminal, que está conectado e integrado ao ERP e a todos os se¬tores da empresa.

Todas as etapas do processo do chão de fábrica funcionando de forma integrada com a disponibilização da informação em tempo real para todas as pessoas envolvidas no processo.

 

Esse conteúdo vai te ajudar a entender melhor sobre o chão de fábrica em tempo real:

• Como a Usimaza alcançou o status de fabricação de cada produto sem ter que “correr na fábrica para contar peças”

 

 

• Coleta de dados da produção em tempo real

 


 

A fábrica que trabalha de luzes apagadas é ficção ou realidade? Na fábrica inteligente, máquinas, trabalhadores, produtos e matérias-primas se comunicam a qualquer hora e de forma tão natural quanto pessoas numa rede social. 

Apesar de parecer obra de ficção científica, a fábrica que trabalha de luzes apagadas existe, mas ainda em proporções muito pequenas e uma realidade bastante distante da maioria das indústrias. Agora, o que de fato existe e que todos deveriam se questionar e persistir é a fábrica que trabalha sem papel, integrada e conectada a todos os setores da empresa. Essa sim é uma realidade ao alcance das empresas brasileiras, sendo que muitas delas já trabalham com esse conceito e conseguiram transformar suas plantas tradicionais em fábricas inteligentes. 

Isso é Manufatura sem Papel, um dos caminhos para a Indústria 4.0. Aqui, a informação sai da engenheira de produto e chega na pro¬dução através de um terminal inteligente acoplado à máquina, onde é possível consultar o desenho da peça de forma eletrônica em PDF 3D. Isso é produzir de forma flexível e sustentável, sem imprimir uma folha sequer. 

 

Esses conteúdos vão te ajudar a entender melhor sobre a fábrica no escuro e sem papel:

• Tecnologias da Indústria 4.0 e os seus benefícios

• Conceito da Manufatura sem papel

• Manufatura sem Papel na Indústria 4.0

• Tecnologias modernas para aumentar a produtividade da sua empresa

• Indústria 4.0 em 4 partes: O papel que circula no chão de fábrica 

 


 

Muitas indústrias brasileiras já automatizaram seus processos, mas ainda não alcançamos a manufatura digital. Em sua primeira pesquisa nacional relacionada à Indústria 4.0, a Confederação Nacional da Indústria (CNI) apresentou números importantes após entrevistar mais de 2 mil empresas de todos os portes, em 2016.

A maior parte dos esforços feitos pela indústria no Brasil está na fase dos processos industriais. 73% das que afirmaram usar, ao menos, uma tecnologia digital, o fazem na etapa de processos. Outras 47% utilizam na etapa de desenvolvimento da cadeia produtiva e apenas 33% em novos produtos e novos negócios.

 “Considerando que a indústria brasileira precisa competir globalmente e que se encontra atrás nessa corrida, é preciso saltar etapas. O esforço de digitalização tem de ser realizado, simultaneamente, em todas as dimensões”, afirma o gerente de pesquisa e competitividade da CNI, Renato da Fonseca. 

Apesar de estarmos atrasados comparado a países como Alemanha e Estados Unidos, a resposta tranquiliza: ainda dá tempo. Investir em inovação e em educação é uma das principais formas de reverter o cenário brasileiro, até mesmo para aumentar a compreensão do que é digitalização.

O diretor regional do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (Senai) de Santa Catarina, Jefferson Gomes afirma que o Brasil não vai entrar nessa era tendo apenas 5% dos egressos no ensino superior formados em engenharia. “O ambiente da indústria avançada é altamente complexo. Há muitas variáveis atuando ao mesmo tempo: mercado, demanda, competidores. Na prática, o jeito que nós estamos formando pessoas para o mercado não está rendendo sucesso para produtividade das empresas nem mesmo agora. Talvez a gente não esteja olhando muito bem a qualidade da entrega desses novos profissionais – engenheiros e técnicos. Essa qualidade passa necessariamente pelo jeito como se forma”.

 

Esse conteúdo vai te ajudar a entender melhor sobre a Indústria 4.0 no Brasil:

• Desafios para a Indústria 4.0 no Brasil

• Pesquisa revela o envolvimento das empresas brasileiras com a Indústria 4.0

• Fábricas Inteligentes devem adicionar $500 bilhões à economia global nos próximos cinco anos