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Tecnologia

Rumo à Indústria 4.0

Por quais tecnologias deve-se começar a modernização e aproveitar os benefícios da Indústria 4.0

Marcos Villas *

Publicada em 31 de janeiro de 2018 às 08h21

O senso comum diz que o difícil não é escolher o que levar em uma viagem e sim o que não levar. O mesmo acontece com a chamada “Indústria 4.0”, iniciativa estratégica do governo federal da Alemanha que tem o objetivo de manter seu protagonismo e competitividade no fornecimento de soluções para indústrias em todo o mundo: o difícil não é escolher o que colocar no bojo da Indústria 4.0 e sim definir quais “tecnologias” são de fato relevantes e impactantes.

Esta é uma primeira definição importante: a Indústria 4.0 trata de tecnologias que impactam as empresas, principalmente a produção. Pode-se discutir e argumentar onde começa o ciclo de vida de um produto e onde ele termina: o início pode estar no desenvolvimento de um novo produto ou em um pedido customizado que um cliente registrou via Internet, entre outros; o final pode ser o descarte ou a desmontagem do produto.

As tecnologias da informação estão por trás de todas as tecnologias relevantes para a Indústria 4.0. Sua evolução, nos últimos dez anos, tornou o acesso a estas tecnologias mais fácil, seja por uma maior disponibilidade de soluções, seja pela redução de custo. Um dos grandes responsáveis pelo desenvolvimento e maior aplicação das tecnologias da informação, em diversos contextos, são os efeitos reais da conhecida “Lei de Moore”, que afirma que o poder de processamento dos computadores dobra a cada 18 meses.

Tecnologias e sistemas (software) disponíveis e utilizados largamente nas indústrias na década de 1970, não podem ser consideradas como “Indústria 4.0”, ou podem? A automação e a utilização de sistemas industriais, tais como CAD/CAM/CAE, SCADA, MES e PIMS, pertencem à revolução anterior, a chamada Indústria 3.0. No Brasil, de uma forma geral, a realidade é que as indústrias precisam passar pela 3.0 de forma abrangente, pois é condição necessária para que possam ingressar na 4.0.

As tecnologias da Indústria 4.0 podem ser apresentadas em seis grupos interligados: “Infraestrutura”, “Dados, Inteligência e Predição”, “Apoio no chão de fábrica”, “Equipamentos”, “Produção Digitalizada” e “Digitalização de produtos e do ambiente de produção”.

No grupo de infraestrutura, a Conectividade, a Segurança, a Nuvem e a IIoT (“Internet Industrial das Coisas”) são os temas-chave. No Brasil, antes de 1995, redes de computadores eram assuntos de iniciados e de alguns poucos usuários em empresas que utilizavam redes locais com servidores de arquivos e de impressão. Da forma como conhecemos hoje, não existia email, não existia Internet, não existia Wi-Fi, não havia serviços de dados em telefonia móvel. Em pouco mais de 20 anos, a conectividade passou a ser pervasiva e se tornou uma necessidade básica das pessoas e das empresas, tal como a energia elétrica e a água. No dia a dia as pessoas perguntam pela senha do Wi-Fi; nas indústrias, equipamentos precisam “se comunicar”, trocar dados e torná-los disponíveis para novas utilizações. Neste cenário surgem novos desafios para a segurança desta rede, muitas vezes (mas não apenas) causados pela introdução de dispositivos wireless relativamente baratos para captura de dados, no contexto da chamada “Internet Industrial das Coisas” (IIoT). Além disso, os ambientes industriais exigem muito mais cuidados para uma configuração segura de Wi-Fi. A evolução da conectividade, em especial sua maior disponibilidade e confiabilidade, e do poder de processamento (e de armazenamento), deram origem às camadas “nuvens”, que prestam, por meio da Internet, serviços tais como processamento (servidores virtuais), armazenamento e outros serviços de maior valor agregado.

Maior poder de processamento, maior capacidade de armazenar dados e maior conectividade nos levaram a ter mais dados disponíveis e maior responsabilidade sobre estes dados. Estes são os fatores que propiciaram a evolução e a aplicação nas indústrias do segundo grupo de tecnologias que tratam dados, inteligência e predição: Big Data/Analytics, Inteligência Artificial e Blockchain. Mais dados, oriundos entre outros de dispositivos IIoT, levaram ao chamado “Big Data”, grande volume de dados que podem ser analisados em busca de tendências, padrões e regras não explicitadas. Uma das utilizações mais comuns da inteligência artificial, por meio de algoritmos de aprendizado (machine learning), é a previsão de comportamentos de equipamentos utilizados na produção, com base em seu histórico de funcionamento (e falhas). A tecnologia Blockchain surgiu com a moeda virtual Bitcoin, mas tem aplicação evidente na criação de bancos de dados distribuídos entre os diversos atores envolvidos no ciclo de vida de um produto, por exemplo, para garantir a rastreabilidade de produtos.

Para o apoio ao chão de fábrica, o terceiro grupo, as tecnologias buscam prover maior qualidade de informação, seja como, quando e onde ela for necessária. Por exemplo, o uso de dispositivos móveis, como tablets, para consulta a normas e manuais no chão de fábrica elimina o uso de papel (Paperless), tornando a atualização de tais documentos mais rápida, barata e confiável. Um passo adiante é dotar o dispositivo móvel de capacidade de contextualização e interpretação de imagens capturadas em tempo real por sua câmera, proporcionando a chamada Realidade Aumentada: sobre a imagem são colocados dados ou instruções contextualizadas.

Há classes de equipamentos que, por sua versatilidade, podem ser usados no contexto da Indústria 4.0. A Robótica em ambiente industrial não é nenhuma novidade, mas recentemente foram desenvolvidos os “braços robóticos colaborativos”, que auxiliam uma pessoa a realizar uma tarefa pesada ou repetitiva de forma segura. Outra classe de equipamento que merece destaque são os Drones, que surgiram como hobby e hoje têm aplicações em múltiplas áreas, devido à sua mobilidade. Na área industrial, por exemplo, podem ser utilizados em armazéns para localização de produtos e em vigilância.

industria40

O quinto grupo de tecnologias trata da “produção digitalizada”: utilização de dados digitalizados no chão de fábrica para dar materialidade a produtos. Na chamada de Manufatura Aditiva, das quais a Impressão 3D é a mais conhecida, a fabricação de peças complexas ou peças que precisem ser produzidas em pequena escala pode ser realizada pela deposição de várias camadas de material, como plástico e metal. Por outro lado, a chamada Linha de Produção Flexível permite a manufatura de produtos sob medida, pois, durante a sua fabricação, o produto (inacabado) se comunica com os equipamentos da linha de produção, e sua rota nesta linha é definida dinamicamente.

Por fim, o último grupo de tecnologias trata da digitalização de produtos e do ambiente de produção. Neste caso, a digitalização é completa (é criado um “gêmeo digital”) e com ela é possível realizar a Simulação do comportamento de um produto (ex: um avião) ou de uma linha de produção, e criar ambientes de Realidade Virtual. Segundo a ACATECH (Academia Nacional de Ciência e Engenharia da Alemanha), o ápice desta digitalização do ambiente de produção, com todos seus elementos e sua dinâmica, são os Sistemas Ciberfísicos: sistemas de produção com software embutido (embedded), que gravam dados de processos físicos coletados de sensores e afetam estes processos usando atuadores, avaliam estes dados e interagem de forma ativa com o mundo físico e com o mundo digital. Estes sistemas de produção estão conectados uns aos outros em redes globais por meio de comunicação digital, usam dados e serviços disponíveis a nível mundial e possuem interfaces multimodais homem-máquina dedicadas.

Um provérbio chinês, atribuído a Lao Tsé, diz a grosso modo que “uma longa viagem começa com um único passo”. Por quais tecnologias começar a modernização e aproveitar dos benefícios da Indústria 4.0? É necessário avaliar quais os seus principais problemas hoje (diagnóstico) e no futuro (planejamento) para só depois escolher que tecnologias propiciarão uma melhor relação custo/benefício. Este é o primeiro passo para esta viagem rumo à Indústria 4.0.

 

(*) Marcos Villas é M.Sc. em Computação, D.Sc. em Administração, sócio-fundador da RSI Redes e professor da PUC-Rio

 



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