A Diferença da Digitalização e Indústria 4.0 entre Produção de Produtos Manufaturados e Processos Contínuos
A Indústria 4.0 nasce nos modelos de produção de manufatura, porém o conceito tecnológico está em todos os tipos de indústria.
A rigor, a Indústria 4.0 independe do modelo produtivo, uma vez que o conceito de produção industrial é a transformação de matérias primas em produtos consumíveis ou utilizáveis, todavia, existe uma diferença entre o foco na Digitalização na Manufatura e nos Processos Contínuos.
Neste contexto, vamos entender as diferenças que existem nestes dois tipos de indústria, uma vez que podemos dividir o setor industrial nestes dois grandes grupos, mas não vamos esquecer da produção em Lote, ou Batelada.
Veremos que o foco de projetos e resultados da Digitalização e Indústria 4.0 nestes segmentos, são diferentes, lembrando que um não exclui o outro, mas tem pesos e impactos diferenciados que devem ser observados.
Quanto ao impacto nas Pessoas e Processos, vamos descrever também suas diferenças, pontos importantes a observar na implantação e projetos.
A Transformação Digital na indústria é a aplicação das tecnologias da Digitalização, de forma a impactar toda a cadeia de valor, nas dimensões Tecnologia, Processos e Pessoas, orientado pelos seguintes itens de uso:
- Digitalização de Ativos e Operações (IoT);
- Conexão da Cadeia de Valor (IIoT);
- Uso de Recursos de Cloud Computing;
- Utilização de I.A. para Tomada de Decisões;
- Uso de Tecnologias Habilitadoras.
O conceito e Indústria 4.0 é a interconexão de toda a cadeia de valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados em rede, utilizando Inteligência Artificial para a TOMADA DE DECISÕES na Indústria.
Quanto as tecnologias da Indústria 4.0, há diversas, e não queremos limitar o assunto, todavia para fins de estudo, precisamos entender que há um pré-requisito para implantação da Indústria 4.0, que passa pela Automação, Otimização e Convergência, a Digitalização Básica, é o próximo passo, isto é, tecnologias que estão dentro de qualquer contexto de digitalização, que são, IoT Internet das Coisas, Cibersegurança, Computação em Nuvem e Big Data, e finalizando, podemos utilizar a terminologia das Tecnologias Habilitadoras (é uma proposta de estudo), que na prática, viabilizam e aceleram o processo de Digitalização, tais como, Drones, Cobos, Aprendizado de Máquina, Impressão 3D, AGV, Realidade Aumentada, Realidade Virtual, Gêmeos Digitais, entre outras, lembrando que esta tecnologias são dinâmicas e estão em constante evolução e mudança.
O que é a Indústria da Transformação ou Manufatura:
- Transforma e agrega materiais;
- Fabrica componentes ou conjuntos;
- Constrói um produto final ou subproduto;
- É baseado em produção puxada;
- É sensível ao fornecimento externo;
- Produz lotes para um nicho de cliente;
- Produção baseada em tempos e movimentos;
- Produtos especiais são caros ou inviáveis.
O que é a Industria de Processos Contínuos:
- Transforma produtos primários;
- Fabrica produtos processados;
- Fornece produtos final ou subproduto;
- É baseado em produção por safra ou lote;
- É sensível ao fornecimento de matéria prima;
- Produz grandes lotes (commodities);
- Produção baseada em transformação fisioquímica/biológica;
- Somente escala de produção viabiliza custo.
Entendendo os contextos acima apresentados, vamos entender alguns principais desafios destes tipos de indústria:
MANUFATURA
- Produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais;
- Produzir produtos especiais em grande escala sob medida;
- Eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística).
PROCESSOS CONTÍNUOS
- Variabilidade de carga influencia no custo de produção;
- Identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção;
- Antecipação de eventos de Operação e Manutenção.
SOLUÇÕES E FOCO DE PROJETO
MANUFATURA
Como produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais?
- Projetar e implantar a Fábrica Flexível, que permita a Massificação da Personalização.
Como produzir produtos especiais em grande escala sob medida?
- Projetar e implantar a Fábrica Descentralizada, que permita a Customização em Massa.
Como eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística)?
- Projetar e implantar a Fábrica Interoperável, que permita a Interoperabilidade da Cadeia de Valor.
>> Vejam as arquiteturas na apresentação e quanto aos conceitos verificarem Artigos Técnicos anteriores que já foram escritos.
PROCESSOS CONTÍNUOS
Como diminuir a variabilidade de carga influencia no custo de produção?
- Implantar Controle Avançados APC com I.A. Inteligência Artificial para eliminar a variabilidade.
Como identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção?
- Implantar Otimização em Tempo Real RTO com I.A. Inteligência Artificial para elevação de ponto ótimo de operação.
Antecipação de eventos de Operação e Manutenção?
- Implantação de Gestão de Ativos com I.A. Inteligência Artificial para focar Manutenção com Prognóstico.
>> Vejam as arquiteturas na apresentação e quanto aos conceitos verificarem Artigos Técnicos anteriores que já foram escritos.
Como são os Processos de Batelada ou em Lote:
- Preparação de carga de matéria prima ou produto final;
- Processo que depende de TEMPO de REAÇÃO (física, química ou biológica);
- A operação e qualidade se torna crítica se houver dependência de expertise operacional;
- Repetibilidade é o que produz estabilidade na produção;
- Em processos alimentícios o CIP Limpeza, faz parte do tempo de produção;
- Capacidade de troca de receitas, diminui Lead Time na produção.
Na Digitalização de Processos de Batelada ou em Lote, é importante observar os principais pontos desafiadores neste tipo de fabricação:
- Digitalizar o processo de modo a diminuir a Expertise de operação, isto é, o conhecimento do processo está na nuvem (Cloud);
- A partir da digitalização, é possível analisar padrões produtivos, de forma a otimizar a produção pelo comportamento a cada lote processado;
- A I.A. Inteligência Artificial apoiar a tomada de decisões na Receitas produtivas, servido de apoia a tomada de decisões junto aos gestores.
Em relação as Pessoas e Processo, podemos analisar seus principais impactos, fazendo uma relação antes (Como é), e depois (Como será):
Como normalmente é na Indústria:
- Planejamento não acompanha produção – produção é puxada não conecta na cadeia de valor;
- Operação toma ações locais e gestores tem expertise para tomada de decisões de produção para meta;
- Manutenção analisa comportamento de ativos, usa preventiva e para processos para correções.
Como será esperado após a digitalização:
- Planejamento e produção conectados em tempo real sob demanda – conectados na cadeia;
- Operação supervisiona, máquina opera, gestor toma decisões baseado em Big Data e puxa otimização;
- Manutenção trabalha com gestão de ativos baseado em condições, foco em prognóstico futuro – condições.
Para apoiar nos projetos propostos, nas dimensões Manufatura, Processos Contínuos e Batelada, sugerimos uma pesquisa nas Normas da ISA Sociedade Internacional de Automação, nos seguintes títulos:
ISA-106 – Processos Contínuos – Procedure Automation for Continuous Process Operations
ISA-88 – Controle de Batelada – Batch Control
ISA-95 – Integração de Fábrica – Enterprise-Control System Integration
Para complementar o foco de projetos nos dois tipos de produção industrial, podemos apontar algumas tendências tecnológicas, também nestas divisões:
Manufatura:
- PROCESSOS: Fábricas mais perto dos consumidores;
- TECNOLOGIA: Movimento entre máquinas com AGV;
- PESSOAS: Muita personalização e customização de produtos.
Processos Contínuos:
- PROCESSOS: Uso de Nanotecnologia para sensores;
- TECNOLOGIA: Uso de DRONES para manutenção;
- PESSOAS: Tomada de decisões baseado em I.A.
Concluímos que diversos são os impactos nas indústrias com a Digitalização, cada modelo produtivo tem um enfoque, tanto em tecnologia, processos ou pessoas. O importante é melhorar a qualidade e produtividade, de forma a extrair o que há de melhor neste momento da Indústria 4.0.