Automação Industrial: um impulso para as empresas rumo à indústria 4.0

O que você pensa quando falamos sobre tecnologia na indústria? Talvez naquelas imagens clássicas de grandes máquinas produzindo em larga escala, ou em equipamentos robóticos executando tarefas com precisão, certo? Esses certamente foram avanços que a inovação trouxe para o setor, mas eles vão muito além disso.

A utilização de tecnologias como Internet das Coisas (IoT), big data e realidade aumentada já impulsionaram nossa sociedade para uma 4ª Revolução Industrial. Nesse novo cenário fabril, os processos tecnológicos estão em cada fase operacional, desde a coleta e análise de dados até a execução de tarefas complexas.

Essa era, conhecida como indústria 4.0, é definida por uma capacidade de processamento e interpretação de informações muito maiores, trazendo eficiência operacional, produtividade otimizada e resultados mais precisos. E um dos principais pilares dessa transformação é a automação industrial.

Ao integrar sistemas e dados para automatizar tarefas, a empresa consegue reduzir custos manuais, realocar a equipe para atividades mais estratégicas e reduzir custos, desperdícios e erros.

Preparamos este artigo para que você entenda mais sobre o conceito, pilares e ferramentas da automação industrial, bem como os benefícios e importância de capacitar seu time para atuar com essa tecnologia. Boa leitura!

O que é Automação Industrial?

A automação industrial é o conceito de otimizar processos fabris por meio da tecnologia, via softwares, hardwares, robôs e equipamentos eletrônicos.

Ela engloba as áreas mecânica, eletrônica e de tecnologia da informação (TI) e é responsável por desenvolver sistemas operacionais e soluções que otimizam (ou até mesmo substituem) as atividades manuais.

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Isso é feito via dispositivos que monitoram e controlam as variáveis do processo, os quais são:

• sensores: elementos que captam dados do ambiente e enviam para os controladores.
• controladores: dispositivos que processam as informações recebidas e geram sinais de comando para os atuadores.
• atuadores: elementos que executam as ações do processo industrial.
• redes de comunicação: os meios que permitem a troca de dados entre os dispositivos.

Para exemplificar, vamos pensar em uma fábrica de automóveis. Sensores de visão, como câmeras e sistemas de escaneamento, podem ser utilizados para identificar detalhes e irregularidades nos componentes automotivos. Sensores de proximidade também podem ser usados para monitorar a posição e movimento das peças, garantindo precisão durante as etapas de montagem.

Os controladores processam as informações dos sensores e tomam decisões em tempo real, coordenando as operações dos atuadores – robôs que executam tarefas como soldagem, pintura e montagem. Além disso, atuadores pneumáticos e motores elétricos podem ser utilizados para movimentar peças e realizar ajustes específicos.

Por fim, as redes de comunicação possibilitam uma comunicação eficiente entre todos os componentes do sistema, permitindo uma integração sincronizada e coordenada em toda a linha de produção.

A evolução da automação industrial

Pode parecer que todas essas tecnologias são muito recentes, mas, na verdade, a automação robótica de processos já existe há muitas décadas.

O primeiro momento do uso de dispositivos tecnológicos no setor industrial foi, como você deve imaginar, durante a Revolução Industrial, no século XVIII. Nessa época, surgiram as primeiras máquinas com automação mecânica, para substituir a mão de obra humana nas tarefas repetitivas e aumentar a produtividade das fábricas.

Com a chegada dos equipamentos eletrônicos no século XX, a automação industrial deu um salto significativo. Foi quando surgiram os primeiros controladores elétricos, que permitiam mais precisão e flexibilidade no controle de máquinas e processos.

Depois da Segunda Guerra Mundial, nas décadas de 50 e 60, a introdução do Controle Numérico Computadorizado (CNC) possibilitou a automação na fabricação de peças através de máquinas controladas por computadores.

Seguindo para a década de 70, os Controladores Lógicos Programáveis (PLCs) começaram a ser amplamente utilizados, proporcionando uma interface mais amigável para programação e controle.

Por fim, nos anos 90, veio o avanço da tecnologia dos computadores com alta capacidade de processamento. Com a chegada do século XXI, deu-se início à indústria 4.0, marcada pela fusão de tecnologias digitais, IoT, análise de dados e inteligência artificial. Sensores mais sofisticados, algoritmos avançados e a interconexão de dispositivos deram origem a uma automação mais inteligente, adaptável e centrada em dados.

Conhecer todo esse processo é importante para entender que essa evolução contínua do desenvolvimento do setor industrial reflete não só os avanços tecnológicos de cada década. Reflete também uma mudança de paradigma em relação à forma como as indústrias concebem e implementam processos de produção.

Qual a importância da automação industrial para a Indústria 4.0

Há muito tempo a automação industrial deixou de ser uma tendência – ela já é o alicerce sobre o qual a transformação digital do setor se sustenta.

E as organizações parecem já ter entendido a importância desse desenvolvimento para o seu negócio: segundo dados da Pesquisa de Inovação do IBGE (PINTEC), em 2022 praticamente 85% das empresas industriais com 100 ou mais pessoas utilizaram pelo menos uma tecnologia digital avançada.

Algumas das razões para isso são:

• Uma autonomia maior nos processos de fabricação, de modo que os operadores possam focar em atividades mais estratégicas;
• Aumento de produtividade na fábrica, com redução de custos e no tempo de produção;
• Melhora nas condições de trabalho, aumentando a segurança e diminuindo riscos de acidentes de trabalho;
• Implementação de controles de qualidade mais rigorosos, garantindo produtos consistentes e com menos defeitos;
• Realização de diagnósticos preditivos e preventivos, evitando falhas e manutenções frequentes dos equipamentos;
• Flexibilidade para alterar de forma rápida e fácil a fabricação de produtos, ajustando novos produtos, quantidade de lotes e mudanças nas especificações de acordo com a necessidade do mercado;
• Comunicação robusta entre máquinas e sistemas, com coleta e análise de dados em tempo real para uma coordenação eficiente e sincronizada em toda a cadeia de produção.

Quais os pilares da automação industrial

A automação industrial tem seis pilares fundamentais: virtualização, descentralização, interoperabilidade, dados em tempo real, modularidade e orientação a serviço.

Vamos falar mais sobre cada um deles.

Virtualização

A virtualização envolve a elaboração de modelos digitais dos processos industriais, conhecidos como gêmeos digitais, para simular e testar cenários antes da implementação efetiva. Além disso, através de tecnologias como realidade aumentada e virtual, a virtualização permite a integração entre o ambiente físico e digital.

Descentralização

A descentralização é a capacidade que as máquinas têm de se comunicar entre si e de se adaptar de maneira automática às mudanças do ambiente. Ou seja, é a habilidade dos sistemas de tomar decisões de maneira autônoma, sem a necessidade de intervenção humana.

Interoperabilidade

Já a interoperabilidade é a possibilidade que os sistemas automatizados têm para se comunicarem entre si (e com outros softwares externos) por meio de padrões abertos e protocolos comuns. Usando dispositivos IoT e conexão via cloud computing, os dados podem ser compartilhados em tempo real para toda a cadeia de produção.

Dados em tempo real

Falando em dados em tempo real, eles também são um dos pilares da automação industrial. As informações coletadas pelos sensores e dispositivos fabris são armazenadas em nuvem e analisadas por algoritmos de IA e big data, possibilitando uma melhoria contínua dos processos e uma tomada de decisão mais acertada.

Modularidade

Chamamos de modularidade a capacidade que os sistemas automatizados têm de adicionar, remover ou alterar módulos conforme às mudanças na demanda ou no produto. Com isso, a produção fica mais flexível e personalizada, atendendo às reais necessidades dos clientes.

Orientação a serviço

Por fim, a orientação a serviço é a possibilidade da automação de oferecer e utilizar serviços internos e externos através de interfaces padronizadas. Assim é possível monitorar e remodelar a produção também conforme a demanda.

Ferramentas de automação industrial

Entre as ferramentas necessárias para a automação industrial, existem vários sistemas de controle que incorporam diferentes dispositivos.

As principais delas são:

Controlador lógico programável (CLP)

Um sistema de controle digital industrial robusto e pré-programado para realizar operações automáticas. O CLP é o responsável por monitorar e receber informações de dispositivos, processá-las e acionar os outros sistemas conectados.

Controle de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA)

Os programas SCADA são importantes para a análise de dados. Eles controlam e monitoram processos industriais através da interação direta com equipamentos (como sensores e CLPs) e registram eventos em arquivos de log.

Interface Homem Máquina (IHM)

Uma IHM é um aplicativo de software que permite a interação e comunicação entre um operador humano e um equipamento. Através dele, é possível ter acesso a dados complexos de forma simplificada, permitindo um melhor controle de produção.

Rede Neural Artificial (RNA)

As RNA simulam um cérebro humano, sendo um sistema de computação construído como uma rede interconectada capaz de analisar e processar informações.

Sistema de Controle Distribuído (DCS)

O DCS é caracterizado por uma rede de monitoramento central que interconecta dispositivos para controlar diferentes elementos dentro de um sistema automatizado.

Robótica

Responsáveis por melhorar o fluxo e a qualidade da produção, os robôs executam tarefas com eficiência em situações complicadas ou perigosas.

Qual a importância do RPA na automação industrial

Falando em robótica, existe uma vertente do desenvolvimento do setor industrial baseado nela: o Robotic Process Automation (RPA).

Ainda que use a mesma aplicabilidade, o RPA tem algumas diferenças da automação. Enquanto a segunda é mais focada em executar instruções predefinidas, a automação robótica frequentemente é utilizada em conjunto com outras tecnologias, como IA e machine learning, para aprimorar ainda mais a capacidade de automatizar processos e a capacidade de lidar com tarefas mais complexas.

Ele é um dos componentes do que está sendo chamado de hiperautomação, que é um conceito para definir a expansão da automatização dos processos e pode ser definido como a união de diversas ferramentas e tecnologias para transformar qualquer tarefa repetitiva em algo automatizado.

Isso se traduz em retornos diretos para o negócio: segundo um levantamento do Grupo Everest, as empresas que aplicam essa tecnologia têm ROIs 4 vezes maiores. O Gartner também estima que o mercado de softwares para hiperautomação está estimado em U$ 596 bilhões.

Como capacitar seu time para atuar com automação industrial

Ainda que os processos industriais estejam cada vez mais automatizados, a interação humana com as máquinas segue sendo indispensável.

Por mais que a automação consiga fornecer dados valiosos, é preciso existir uma equipe competente para analisá-los e usá-los de forma estratégica, linkando com os objetivos e metas da organização.

Para isso acontecer, os profissionais precisam estar capacitados para atuar com automação industrial, compreendendo seus conceitos básicos e se familiarizando com as tecnologias usadas, como PLCs e sistemas SCADA.

Além disso, é interessante investir em experiências práticas e simulações para consolidar o conhecimento teórico, permitindo que o time teste suas habilidades. Aqui na Alura, por exemplo, temos um curso de RPA que ensina os alunos e alunas a desenvolverem seus próprios robôs para automação de processos.

Quais os benefícios da automação industrial

Então, para recapitular, podemos dizer que os principais benefícios da automação industrial são o aumento da produtividade, redução de custos, aumento da eficiência operacional, melhorias na qualidade do produto e mais segurança para o ambiente fabril.

Além disso, um levantamento recente da Confederação Nacional da Indústria (CNI) mostrou que, desde a pandemia, empresas com tecnologias de indústria 4.0 lucraram mais e conseguiram manter ou ampliar seu quadro de funcionários.

Isso porque, com o desenvolvimento em tecnologia no setor, as organizações acabam tendo um diferencial competitivo, já que conseguem ter uma inovação contínua, oferecer produtos de maior qualidade, menor custo e maior valor agregado aos clientes.

E por aí, como estão os processos de automatização na sua empresa? Se tiver dúvidas sobre o assunto ou quiser saber mais sobre a capacitação de pessoas nessa área, fale conosco!