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A mais recente evolução na história da manufatura, a indústria 4.0 é definida como uma era de transformação digital, impulsionada pela convergência de tecnologias avançadas.
Ela representa a quarta fase das revoluções industriais (e por isso também é conhecida como 4ª Revolução Industrial), sucedendo à invenção da máquina a vapor, a energia elétrica (que permitiu a produção em massa) e a criação dos computadores, os fatores impulsionadores de cada grande salto do setor na história.
O conceito foi criado na Alemanha, em meados de 2010, como parte de uma iniciativa estratégica para promover a digitalização e a automação industrial. Desde então, a indústria 4.0 vem sendo caracterizada pelo uso de tecnologias como internet das coisas, Big Data, computação em nuvem e inteligência artificial.
Esses elementos, ancorados a alguns pilares, trazem benefícios como a otimização e agilidade nos processos, flexibilidade na produção e análise de dados em tempo real.
Neste artigo, vamos elencar quais são esses pilares da indústria 4.0, para que você possa entender ainda mais sobre esse conceito e aplicá-lo de forma eficaz na sua empresa.
Quais os pilares da indústria 4.0
No artigo Design principles for industrie 4.0 scenarios, Mario Hermann, Tobias Pentek e Boris Otto definem quatro pilates para a formação da indústria 4.0: cyber physical systems (CPS), internet das coisas (IoT), internet of services (IoS) e fábricas inteligentes.
Vamos destrinchá-los agora.
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Cyber Physical Systems (CPS)
Os Sistemas de Controle Ciber-Físicos (CPS) são sistemas que permitem a conexão de operações com infraestruturas de computação e comunicação automatizada. Ou seja, eles permitem a integração do físico com o digital, utilizando computadores embarcados e redes que geram respostas instantâneas.
Os CPS são compostos por uma unidade de controle responsável por comandar sensores e atuadores, tecnologias de identificação, mecanismos de armazenamento e análise de dados.
Internet das Coisas (IoT)
A base e um dos principais pilares da indústria 4.0, a IoT é a rede de dispositivos físicos, sistemas, plataformas e aplicativos equipados com sensores, softwares e conectividade, permitindo que eles coletem e transmitam dados em tempo real.
Falamos mais sobre a internet das coisas neste artigo.
Internet of Services (IoS)
Uma vez que a rede da IoT esteja funcionando perfeitamente, ela vai gerar dados que, quando processados e analisados em conjunto, vão fornecer informações valiosas. A partir delas, é possível melhorar a oferta de serviços ou até criar novos produtos.
Essa geração de serviços intrinsecamente ligados à IoT é chamada de internet dos serviços (IoS).
Trazendo um exemplo real para ficar mais claro: a Otis, que fabrica elevadores, esteiras e escadas rolantes, tem produtos com sensores que enviam dados em tempo real sobre o desempenho, condições operacionais e eventuais falhas dos equipamentos.
Com base na análise dessas informações, o sistema pode prever potenciais problemas e paralisações não planejadas. A empresa oferece, então, um pacote de serviços de manutenção preventiva que evitam essas situações.
Fábricas inteligentes
Nas fábricas inteligentes, máquinas, pessoas e Big Data são integrados e conectados em um único ecossistema digital.
Com um alto nível de automação, esse tipo de indústria analisa dados, obtém insights para prever tendências e padrões e aprimora seus processos para otimizá-los. Assim, os sistemas geram ganhos significativos de eficiência, tempo, recursos e custos.
Quando esses quatro pilares trabalham em conjunto, cria-se um ambiente de produção altamente conectado, adaptável e eficiente.
Pense em uma fábrica de automóveis, por exemplo. Nela, existem robôs industriais que montam os componentes dos veículos. Esses robôs são controlados por sistemas ciber-físicos, que combinam hardware físico (os próprios robôs) com software inteligente.
Cada máquina na fábrica, incluindo os robôs, está equipada com sensores IoT. Esses sensores coletam e enviam em tempo real uma variedade de dados, como temperatura, vibração, consumo de energia e status de operação.
Para gerenciar os serviços relacionados à produção, manutenção e logística, a empresa utiliza uma plataforma IoS. Então, quando um sensor detecta uma anomalia em um dos robôs, ele envia automaticamente um alerta para a equipe de manutenção por meio dessa plataforma. Assim, o time pode visualizar detalhes sobre a falha, incluindo instruções de reparo e disponibilidade de peças de reposição.
Com base nos dados coletados pelos sistemas ciber-físicos e IoT, a fábrica pode otimizar continuamente seus processos de produção. Por exemplo, se os sensores detectarem que um determinado modelo de veículo está tendo uma taxa de defeitos mais alta do que o esperado, os sistemas ciber-físicos podem ajustar automaticamente as configurações dos robôs para melhorar a qualidade.
Além disso, a fábrica pode usar análises avançadas dos dados coletados para prever demandas futuras, otimizar o uso de recursos e antecipar problemas potenciais, garantindo assim uma produção mais eficiente e adaptável.
Requisitos da indústria 4.0
Além dos pilares da indústria 4.0, Hermann, Pentek e Otto também identificaram seis requisitos para a sua implementação:
1. Interoperabilidade
É o que possibilita a conexão, comunicação e cooperação entre sistemas diversos, independentemente do fabricante ou tecnologia utilizada, promovendo uma integração fluida nos processos.
2. Virtualização
Envolve a criação de representações digitais de sistemas físicos, processos e recursos, permitindo simulações e análises detalhadas antes da implementação.
3. Descentralização dos controles dos processos produtivos
Consiste na distribuição do controle e tomada de decisão entre equipes e sistemas, permitindo uma resposta mais rápida e adaptativa às mudanças nas condições de produção.
4. Tempo real
Refere-se à capacidade de produzir e tomar decisões em tempo real, ajustando dinamicamente os processos de manufatura de acordo com as demandas do mercado.
5. Orientação a serviços
É a organização dos processos de produção em torno de serviços modulares e interconectados, com base em necessidades específicas e personalizadas para o cliente.
6. Modularidade
Consiste na concepção de sistemas e processos em módulos independentes e intercambiáveis, que são capazes de se adaptar a mudanças abruptas com rapidez e sem grandes impactos.
A importância dos pilares da indústria 4.0
Os pilares da indústria 4.0 representam os fundamentos sobre os quais essa transformação industrial está sendo construída. Cada um deles desempenha um papel, que, combinados, ajudam a aumentar a eficiência operacional do negócio.
A interoperabilidade permite que máquinas, sistemas e dispositivos se comuniquem e trabalhem juntos de maneira harmoniosa, promovendo uma integração ao longo de toda a cadeia de operação. Isso não só otimiza o desempenho, como também abre portas para uma maior colaboração entre empresas e parceiros.
A virtualização, por sua vez, oferece um ambiente seguro para o desenvolvimento e teste de novos produtos, reduzindo custos e tempo de produção. Ela também permite simulações detalhadas que ajudam na tomada de decisões.
Já a descentralização cria um ambiente operacional que tem mais flexibilidade e autonomia, capacitando equipes e sistemas para tomar ações ágeis e adaptativas às mudanças e demandas do mercado. Enquanto isso, a capacidade de adaptação em tempo real possibilita ajustes dinâmicos na produção, permitindo respostas rápidas que facilitam a personalização em massa.
Ao organizar os processos em torno de serviços modulares, a orientação a serviços acaba promovendo mais flexibilidade e escalabilidade na manufatura. E, por fim, a modularidade simplifica o design e a manutenção dos sistemas industriais, reduzindo custos e tempo de inatividade.
Em conjunto, a execução dos pilares da indústria 4.0 traz um importante diferencial competitivo para as empresas do setor, que enfrentam um mercado extremamente competitivo e em constante evolução.
Desafios na implementação dos pilares da indústria 4.0
Ainda que seja o futuro do setor, a implantação da indústria 4.0 ainda engatinha no Brasil. Segundo dados da International Market Analysis Research and Consulting (IMARC), a América Latina representa apenas 7,2% do mercado dessa indústria digital no mundo.
Isso pode acontecer por alguns motivos. Um deles é a falta de habilidades e conhecimentos técnicos. A transição para a indústria 4.0 requer profissionais qualificados, já que a introdução de novas tecnologias só trará resultados se houver uma equipe capacitada para torná-las parte de seus processos. Portanto, é fundamental investir em treinamentos em áreas como tecnologia da informação, ciência de dados e automação.
Outro desafio significativo é o custo elevado de sistemas, hardwares, softwares, infraestrutura de rede e cibersegurança – especialmente para empresas de menor porte. Como muitas vezes o retorno sobre o investimento não é imediata, isso pode acabar desencorajando alguns negócios a embarcarem nesse processo de digitalização.
Além disso, a implementação dos pilares da indústria 4.0 pode esbarrar na resistência à mudança caso a organização não tenha uma cultura mais focada em inovação. A introdução de novas tecnologias pode causar desconforto entre as pessoas colaboradoras, principalmente se os métodos de trabalho forem mais tradicionais.
Qual o futuro da indústria 4.0
Não tem mais volta: o futuro do setor industrial está na tecnologia. Com uma rápida evolução tecnológica e a automação cada vez mais presente em todos os aspectos das nossas vidas, as fábricas precisam se adaptar.
A digitalização representa não é mais só uma questão de sobrevivência, mas também de prosperidade: segundo a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), a adoção de pilares da indústria 4.0 no Brasil poderia gerar uma economia de R$ 73 bilhões ao ano. Além disso, as empresas que reconhecem a importância de investir em processos digitais terão um forte diferencial competitivo em um mercado extremamente globalizado.
Mas, nada disso será possível sem o envolvimento da peça-chave de qualquer organização: as pessoas. Por isso, é preciso preparar as equipes para a realidade futura do setor, pensando em programas que capacitem e desenvolvam os profissionais em tecnologias emergentes. Além disso, é fundamental promover uma cultura de aprendizado contínuo e de adaptação às mudanças.
Ao investir no desenvolvimento de seus times, as empresas estarão não apenas preparando-se para enfrentar os desafios da indústria 4.0, mas também garantindo uma força de trabalho qualificada e capacitada para impulsionar a inovação e o crescimento sustentável.
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