Indústria 4.0 e o seu papel na melhoria da produtividade das operações

As operações de produção mudaram drasticamente nos últimos quatro séculos: o conhecimento e a tecnologia foram objeto de uma evolução e transformação notáveis. A compreensão de como e o porquê de ter acontecido pode ajudar a compreender o que irá suceder no futuro das operações de produção.

Da indústria 1.0 para a indústria 4.0

Indústria 1.0

Tudo começou no século XVIII com a Revolução Industrial. A passagem do trabalho manual ou artesanal para a produção baseada em máquinas marcou o início da Indústria 1.0. Embora a energia do vapor já fosse conhecida, a sua utilização como fonte energética foi uma descoberta revolucionária nessa altura. Assim, alguns desenvolvimentos tecnológicos prosperavam nesse período, tais como as locomotivas movidas a vapor, o tear elétrico, e os navios a vapor. O resultado foi um aumento da produtividade que levou ao crescimento das fábricas e à produção em massa.

Indústria 2.0

O desenvolvimento da eletricidade e do motor de combustão interna foram os marcos que desencadearam a 2ª Revolução Industrial no final do século XIX e início do século XX. Verificou-se também o desenvolvimento de novos materiais, como o aço e o betão, amplamente utilizados na construção. Henry Ford teve um papel significativo na definição de uma norma de alta produtividade para a indústria automóvel criada neste período Além disso, assistiu-se a um aumento da produtividade da indústria química, resultando em custos de produção ainda mais reduzidos.

Indústria 3.0

No final do século XX, começou a Revolução Digital, também conhecida como Indústria 3.0, marcada pelo desenvolvimento de computadores, controlos de memória programáveis (memory-programmable controls) e pela internet. A introdução destas tecnologias permitiu que a automatização fosse utilizada em processos de produção que começaram a ser realizados sem assistência humana. Os robôs que executavam sequências programadas sem intervenção humana eram normalmente utilizados em fábricas. Além disso, a utilização generalizada da internet foi responsável pela criação de novos modelos de negócio, tais como o e-commerce.

Indústria 4.0

A indústria 4.0 refere-se à 4ª Revolução Industrial e corresponde ao atual período de desenvolvimento tecnológico. É uma revolução digital marcada pela integração de tecnologias avançadas de informação e comunicação nos processos industriais, tais como inteligência artificial, machine learning, Internet of Things (IoT), e a robótica. Esta revolução é o próximo passo na automatização da produção, uma vez que cria “fábricas inteligentes” que são altamente automatizadas, alimentadas por dados, e totalmente ligadas às cadeias de abastecimento. A implementação de uma abordagem estruturada, ágil e colaborativa tem aumentado significativamente a eficiência e produtividade nas operações de produção.

Indústria 4.0 desafios e riscos

Há um imenso potencial na indústria 4.0 em termos de ferramentas e sistemas, sobretudo porque eliminam tarefas sem valor acrescentado, permitindo que as equipas gastem tempo em trabalho criativo e em processos de valor acrescentado. Contudo, esta revolução traz também vários riscos e desafios que precisam de ser considerados pelas equipas de gestão das empresas e pelos governos:

Custo elevado de implementação de novas tecnologias

Para serem competitivas num contexto industrial 4.0, as empresas devem renovar extensivamente as máquinas, computadores e equipamento tecnológico, o que pode ser um desafio para as empresas mais pequenas e/ou países menos desenvolvidos.

Segurança e ciberataques

A interligação entre diferentes sistemas, dispositivos e máquinas aumenta a possibilidade de potenciais falhas de segurança que podem resultar no uso indevido de dados pessoais sensíveis, em danos ao equipamento, ou na interferência nas operações. Como tal, ter uma política de privacidade abrangente e analisar potenciais riscos de cibersegurança é a base de qualquer estratégia de digitalização levada a cabo por empresas de serviços ou de produção.

Deslocação e requalificação profissional

A automatização de muitas tarefas pode levar à eliminação de postos de trabalho e à necessidade de formação dos colaboradores em novas competências e na adaptação a novas funções. Será necessário um investimento significativo para desenvolver competências informáticas e tecnológicas para as novas funções profissionais.

O papel do KAIZEN™ na Indústria 4.0

Estes desafios devem ser considerados ao analisar o potencial da indústria 4.0 para melhorar a eficiência, flexibilidade e produtividade operacionais. Uma abordagem KAIZEN™ à Indústria 4.0 pode ajudar a mitigar estes riscos e a aproveitar todo o potencial desta revolução, mediante a definição de um plano de transformação digital que assegure resultados, progresso e sustentabilidade. Para tal, revela-se essencial:

1. Definir objetivos estratégicos: o ponto de partida devem ser sempre os objetivos a médio e longo prazo da empresa. Deve haver um processo robusto para a sua definição e implementação;

2. Analisar as cadeias de valor: analisar a situação atual das principais cadeias de valor da empresa e identificar a necessidade de transformação (pessoas, processos, tecnologia, modelo de negócio) de modo a alcançar os objetivos estratégicos;

3. Conceber a visão futura: definir o plano de transformação que inclui a transformação cultural como parte integrante da transformação digital necessária para implementar a visão futura com vista a alcançar os objectivos estratégicos;

4. Identificar claramente os investimentos e o seu retorno: os investimentos na transformação digital são elevados. Quantificar o impacto das soluções é essencial para analisar o retorno esperado e tomar decisões com base no business case.

Quais são as tecnologias de suporte à indústria 4.0

A atual tendência de automatização e intercâmbio de dados nas operações de produção baseia-se em várias tecnologias que podem ser utilizadas em vários setores industriais, incluindo a produção, os transportes, a prestação de cuidados de saúde e os serviços. Todas estas tecnologias são potenciadoras de melhor eficiência e produtividade, contribuindo para um processo de tomada de decisão mais rápido.

Reunimos uma lista das tecnologias que lideram o suporte à Indústria 4.0:

Inteligência Artificial (AI)

A IA diz respeito à capacidade dos sistemas informáticos de executar tarefas que normalmente requerem inteligência humana (por exemplo, aprendizagem, resolução de problemas, e tomada de decisões). Nas operações de produção, a IA é frequentemente utilizada para prever falhas de equipamento, adaptar os planos de manutenção em conformidade, realizar inspeções de controlo de qualidade, e gerir problemas na cadeia de abastecimento.

Internet of Things (IoT)

A IoT baseia-se na utilização da internet para interligar dispositivos físicos (tais como sensores e acionadores). Esta tecnologia é utilizada para a monitorização em tempo real através da recolha e transmissão de dados de equipamentos e máquinas.

Cloud computing

A computação em nuvem refere-se à utilização da internet para fornecer serviços de computação e armazenamento. Isto permite a análise de grandes quantidades de dados, que podem ser utilizados para reduzir o tempo de tomada de decisões.

Big data & analytics

Estas são ferramentas para analisar grandes volumes de dados recolhidos a partir de diferentes equipamentos, dispositivos e sensores. Ajudam a identificar tendências e padrões nos dados, proporcionando uma melhor perceção de uma situação ou problema específico. Nas operações de produção, estas são frequentemente utilizadas, por exemplo, para identificar correlações entre variáveis que afetam um processo de produção.

Realidade Aumentada (RA), Realidade Virtual (RV), e Realidade Mista (RM)

A RA, RV e RM são um conjunto de tecnologias que se referem à combinação de ambientes reais e virtuais com as interações homem-máquina geradas pela tecnologia informática. Estas são utilizadas nos setores industriais para melhorar a formação e visualização dos processos de produção ou de manutenção. Podem ter um grande impacto na requalificação dos colaboradores e contribuir significativamente para a execução de tarefas manuais à distância.

Aditive Manufacturing (impressão 3D)

O fabrico aditivo consiste no processo de construção de objetos 3D, construindo-os camada a camada a partir de um ficheiro digital. Esta tecnologia encontra-se amplamente implantada nas fases de desenho do produto para desenvolver protótipos ou, na fase de execução, para criar peças personalizadas sem que hajam grandes volumes de inventário.

Como podem a Indústria 4.0 e a Digitalização melhorar a capacidade de resposta e a eficiência da produção

As transformações sociais e económicas globais continuarão a influenciar profundamente as operações de produção. Como explicado até agora, a Indústria 4.0 e os processos de Digitalização desempenharão um papel essencial na melhoria da eficiência, no aumento da produtividade, e na redução dos Lead Times.

A melhoria da comunicação e da colaboração são algumas das características mais relevantes que estas tecnologias oferecem para melhorar o desempenho das operações. É possível aumentar significativamente a capacidade de resposta recorrendo à comunicação em tempo real e tendo experiências ininterruptas na cooperação entre máquinas, pessoas, e sistemas.

A produção será cada vez mais autónoma, o que reduzirá o número de tarefas executadas manualmente. Será possível prever melhor as falhas, reagir a acontecimentos inesperados e adotar métodos de produção mais flexíveis. Isto terá um impacto significativo na qualidade, produtividade, e na eficiência.

Como as tecnologias da Indústria 4.0 permitem a recolha e análise de grandes volumes de dados de processos de produção, torna-se evidente o impacto positivo que estas terão no processo de tomada de decisão. Ao utilizar dados em tempo real para definir padrões e obter conclusões precisas, os gestores estarão mais aptos a identificar as causas raiz e a tomar decisões informadas que melhorem a eficiência global dos processos de produção.

Os procedimentos de manutenção são críticos em operações de produção eficientes, pois reduzem o tempo de paragem das máquinas e as micro-paragens dos colaboradores. Como um número crescente de máquinas é totalmente monitorizado, é possível prever com precisão quando necessitarão de manutenção, permitindo um melhor planeamento da carga das máquinas e a consequente redução do tempo de paragem.

Em síntese, a Indústria 4.0 e digitalização resultarão em processos de produção mais ágeis, produtivos e eficientes. Permitirá a produção simultânea de produtos personalizados e de produção em massa, impulsionará a inovação e contribuirá para a competitividade da indústria.

Criação de um plano de implementação para digitalizar as operações

As ferramentas de digitalização das operações de produção trazem grande valor às empresas, fornecendo soluções disruptivas que transformam os seus processos. Ainda assim, é essencial ter um plano de implementação da Indústria 4.0 que seja integrado com a visão estratégica e de transformação dos processos da empresa. A abordagem KAIZEN™ começa com uma análise end-to-end de toda a cadeia de valor. Esta análise tem como resultado o desenho de uma solução personalizada bem como um plano de implementação baseado num Plano KAIZEN™ de Transformação de Processos e Pessoas; e num Plano de Transformação Digital, ambos alinhados para alcançar os mesmos objetivos. A implementação da solução é executada por equipas constituídas por fornecedores tecnológicos e especialistas KAIZEN™ juntamente com as equipas internas da empresa. Isto reforçará os conhecimentos e a especialidade interna das equipas. A agilidade é assegurada através de sessões de trabalho intensivo envolvendo todas as partes interessadas.

A evolução para a indústria 5.0

Tanto a Indústria 4.0 quanto a Indústria 5.0 são baseadas no uso de tecnologias avançadas para aumentar a eficiência, a produtividade e a capacidade de resposta das operações. A Indústria 5.0 é baseada nos princípios da Indústria 4.0 e inclui algumas ferramentas adicionais, como a computação quântica e robótica avançada. Este conjunto de tecnologias visa criar um ambiente de trabalho mais ágil e flexível. Por esta razão, esta é considerada uma atualização da Indústria 4.0, uma vez que inclui aspetos sociais e éticos sobre o uso alargado da colaboração homem-máquina e da computação de inteligência artificial.

Embora a Indústria 5.0 ainda se encontre em desenvolvimento, seguem-se algumas diferenças que podem ajudar a distinguir a Indústria 4.0 da Indústria 5.0:

• O equipamento e os sistemas da indústria 5.0 terão um sistema de tomada de decisão mais descentralizado, o que significa que não irão depender de uma autoridade central.
• A indústria 5.0 terá uma abordagem mais centrada no cliente, concentrando-se na produção a pedido e na personalização.
• A indústria 5.0 irá utilizar amplamente os métodos de machine learning, analítica preditiva, e analítica avançada para melhorar a eficiência do processo e antecipar eventos inesperados.

Para implementar uma transformação digital na Indústria 5.0, é essencial começar por analisar a situação atual: que processos poderiam beneficiar da automação, que sensores e dispositivos IoT poderiam ser instalados para monitorizar a produção, e quais são as necessidades em termos de machine learning e algoritmos de inteligência artificial. Posteriormente, uma visão futura é concebida com base nos princípios KAIZEN™ e assegurando que a macroarquitectura das soluções é definida. Neste processo de transformação, é vital ter em consideração a formação dos colaboradores para que possam utilizar e manter todas as novas tecnologias que estão a ser implementadas.

Ainda tem algumas questões sobre a Indústria 4.0?

O que é a automação de processos industriais?

A automação de processos industriais refere-se à utilização de tecnologia de controlo para monitorizar processos industriais em tempo real. Contribui para a melhoria da eficiência e precisão, reduzindo também o tempo dedicado à tomada de decisões.

O que é uma smart factory?

Uma smart factory é uma fábrica cujas operações se baseiam nas tecnologias e ferramentas da Indústria 4.0, tais como data analytics, Internet of Things (IoT), inteligência artificial, e automação.

O que é a transformação digital?

A Transformação Digital refere-se à utilização de tecnologias digitais para alterar as operações e a prestação de serviços ou produtos de uma empresa em todas as áreas de negócio. O seu objetivo é transformar a forma como uma empresa opera e fornece valor aos seus clientes, através da adoção de ferramentas tais como big data e analytics, computação em nuvem, automação, ou inteligência artificial.

O que é a Internet of Things?

A internet das coisas (IoT) define a ligação de diversos dispositivos à internet para enviar e receber dados indo além dos tradicionais computadores e smartphones. Estes tipos de equipamento incluem termóstatos, aparelhos, automóveis e dispositivos médicos. Pode contribuir significativamente para a automatização de certas tarefas, melhorando a eficiência e a capacidade de resposta.

A Indústria 4.0 e a IoT são a mesma coisa?

Estes dois conceitos estão relacionados, embora não sejam sinónimos. A IoT é uma das ferramentas/tecnologias que podem ser usadas na Indústria 4.0. A IoT é utilizada por empresas industriais com o objetivo de utilizar a internet para interconectar e monitorizar peças de equipamento sendo um instrumento que permite a recolha e troca de dados entre dispositivos conetados.