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Sobre Marcio Venturelli

Márcio Venturelli trabalha há 25 anos no mercado de Automação Industrial, desenvolveu sua carreira ao longo do tempo com foco em Inovação e Novas Tecnologias, especializou-se em Digitalização e Indústria 4.0, atualmente é Professor e Consultor de Automação Industrial, como foco em Transformação Digital. Trabalhou em diversos projetos e implantação de sistemas de controle e automação industrial, no Brasil e no exterior, além de ser professor de graduação e pós-graduação nas áreas de automação e gestão industrial e desenvolver pesquisa aplicada nas áreas da Indústria 4.0. Graduado em Ciência da Computação com especialização em Controle e Automação Industrial, possui pós-graduação em Gestão Industrial e Tecnologia do Petróleo e Gás e MBA em Estratégica de Negócios, é membro Sênior da ISA Sociedade Internacional de Automação.

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 4.0

Aplicando os Conceitos da Digitalização nas Técnicas de Aumento da Eficiência Energética na Indústria 4.0

A capacidade de obter lucratividade em uma unidade produtiva, está relacionado diretamente com o grau de otimização de cada processo produtivo, seja ele unitário ou em conjunto na cadeira de valor.

Questões como automação da planta, remetem a viabilização produtiva, isto é, dificilmente uma produção industrial se viabiliza sem automação mínima, todavia, o lucro está na otimização, pois é comum encontrarmos grades linhas de produção, seja de manufatura ou processo, com grades quantidades produzidas, mas que não obtêm lucratividade esperada por unidade de produto, muitos destes problemas, estão relacionados a otimização da linha produtiva.

Apresentamos neste texto a técnica de Eficiência Energética, com um olhar de associar a Digitalização e Indústria 4.0 neste tipo de Otimização nas linhas de produção, não temos a intenção de detalhar as técnicas de Eficiência Energética, até porque há diversos materiais publicados de boa qualidade, mas pensamos que, podemos agregar alto valor no quesito digitalização, criando um roteiro claro de como evoluir esta técnica, visando a Fábrica Digital, naturalmente, com produção otimizada no uso de energia.

Com a digitalização das áreas da sociedade, onde na indústria temos o conceito de Indústria 4.0, no qual vamos descrever um pouco mais em detalhes, remetendo todo este novo contexto na área de energia, temos a Energia 4.0, onde podemos apontar quais seus principais elementos dentro deste conjunto:

  • Eficiência Energética – fazer mais com menos;
  • Energias Renováveis – sustentabilidade ambiental;
  • Autoprodução – geração no local e compartilhamento;
  • Digitalização – gestão em tempo real e inteligente.

Neste texto sobre Eficiência Energética com Digitalização, vamos descrever sobre os principais tópicos:

  • A importância da Eficiência Energética na Indústria;
  • A Digitalização como Ferramenta de Gestão de Energia;
  • Como associar a Digitalização e Indústria 4.0 na Eficiência Energética;

Mas então, o que é Eficiência Energética?

  • É a utilização eficiente de Energia;
  • Através de técnicas, é o modo de se conseguir a melhor relação de energia empregada com a energia disponibilizada;
  • Com tecnologias, é a forma de obter energias mais sustentáveis (limpas) e mais gerenciáveis (digitalização);

O princípio de produção na indústria está relacionado diretamente ao processamento de matéria prima com uso de energia, nesta transformação temos a emissão de CO2, a saída ou resultado do produto esperado e suas perdas ou geração de resíduos.

A energia na indústria está disponível de diversas formas e fontes, abaixo uma relação das principais onde se aplica técnicas de Eficiência Energética:

  • Energia Elétrica;
  • Aquecimento;
  • Vapor;
  • Água;
  • Ar Comprimido;
  • Vácuo;
  • Climatização;
  • Ventilação;
  • Iluminação;

No quesito desperdício de energia, foco de um trabalho voltado a Eficiência Energética, podemos pontuar as principais causas:

  • Dimensionamento – erro de projeto;
  • Aumento de demanda sem planejamento;
  • Falhas na instalação do sistema;
  • Excesso de produção da utilidade;
  • Excesso de consumo no utilizador;
  • Vazamentos em geral das linhas;
  • Isolamento térmico das linhas;
  • Produção em vazio;
  • Manutenção ineficiente;
  • Falha na sintonia de controle;
  • Perdas indiretas (suportação e vibração);
  • Falhas de contratos (custo x necessidade).

O desenvolvimento de atividades de Eficiência Energética, são baseados em três pilares importantes:

  • PESSOAS – Conscientização e proatividade em melhoria constante no sistema de utilidade (treinamento);
  • PROCESSO – Utilizar sistemas de gestão de utilidades, para identificação de perdas (informação);
  • TECNOLOGIA – Implantar tecnologias sustentáveis e de digitalização, aumentando a eficiência na geração e gestão de utilidades (inovação).

Quais as ações básicas para o aumento da Eficiência Energética na Indústria?

  • Redimensionar sistemas de utilidades – utilizar equipamentos de alta eficiência;
  • Elaborar um plano de manutenção corretiva nas linhas e plano de manutenção preventiva dos ativos;
  • Implantar sistema de medição de entrada de carga e medição do aproveitamento energético da utilidade;
  • Implantar sistema de monitoramento de ativos – vibração, temperatura, pressão, vazão e outros;
  • Analisar contrato de energia dentro da realidade da produção atual;
  • Implantar melhoria de controle na geração de energia em função do controle;
  • Analisar constantemente aproveitamento luminoso, térmico e utilidades geral, obter melhores alternativas de energia;
  • Digitalizar o sistema de utilidades e implantar sistema de Análise de Dados e Prescrição de Dados.

Estamos vivendo uma transição na Sociedade, que é a Digitalização de todas informações do nosso dia a dia, seja por meio de documentos ou dispositivos, a incorporação desta tecnologia, que em linhas gerais está associada a Internet e a IoT Internet das Coisas, está criando um novo formato de mundo, onde associamos a aplicação desta em todas as áreas da sociedade, tais como, governos, bancos, segurança pública, saúde, escolas, indústria, neste último, chamamos de Indústria 4.0 a aplicação desta técnicas.

Esta revolução na forma de lidar com informação e dados, está alterando as formas de relação de trabalho, produção, escola, comercialização entre outros, chamamos isso de Transformação Digital, onde Pessoas, Processos e Tecnologias, estão em uma jornada de transformação, do mundo analógico para o mundo digital.

Importante entender que toda esta transformação se dá inicialmente pelas pessoas, que transformam processos e finalmente, utilizam-se tecnologias para estes fins.

Neste modelo, sugerimos questionar a empresa, que levará você a perceber o quanto está engajado na Transformação Digital:

  1. Como você está lidando com as pessoas/sua equipe a respeito da Transformação Digital?
  2. Você já colocou as pessoas para pensarem/transformarem seus processos eliminando o meio e aplicando Ciência de Dados/ I.A.?
  3. Você já fez uma Roadmap de tecnologia para apoiar a transformação dos processos de sua empresa através das pessoas sendo usuárias?

Com isso temos o conceito de Indústria 4.0, há diversos modos de descrever, apresentamos um que enquadra os pontos mais importantes, então, a Indústria 4.0 é:

A Interconexão de Toda Cadeia de Valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados na Internet, utilizando Inteligência Artificial para TOMADA DE DECISÕES na Indústria.

A Indústria Digital, funciona com toda a cadeira de Valor conectada em nuvem, trabalha com planejamento produtivo orientado sob demanda, onde os sistemas de automação e digitalização analisam informações do passado e presente (operação), mas a principal mudança, é a capacidade de projetar o futuro, com análise de tendências, baseado em big data, usando inteligência artificial para apoio na tomada de decisões, sejam elas autônomas ou não.

A Indústria 4.0, além da transformação das pessoas em primeiro lugar e dos processos por consequência, necessita de tecnologias para evoluir o controle e gestão industrial, estas tecnologias chamamos de Tecnologias Habilitadoras, seu objetivo principal é viabilizar e acelerar o processo da digitalização na produção. Temos artigos específicos para explicar estas tecnologias.

Entendendo até aqui a importância da Eficiência Energética como ferramenta de otimização e a digitalização que está proporcionando o advento da Indústria 4.0, vamos associar estas duas técnicas, de modo a melhorar o resultado final da produtividade e lucratividade na produção industrial.

A Eficiência Energética já é uma técnica consolidada de otimização de utilidades na linha de produção, a digitalização é uma tecnologia relativamente nova, sendo assim, o que ganhamos com a incorporação da transformação digital associada a Eficiência Energética?

No momento atual estamos em uma transição, da Indústria (3.0, 2.0) para a 4.0, então a melhor resposta é a oportunidade, abre-se uma série de lacunas positivas para as indústrias poderem aprimorar seus processos e até mesmo, gerar inovação incremental ou disruptiva, todavia, este momento entrará em alguma momento em maturidade, estreitando as lacunas e chegando a um ponto onde será de uso comum, num futuro próximo a Fábrica Digital estará em diversos lugares.

A Indústria 4.0 permitirá fábricas inteligentes e nesta jornada, temos que preparar as nossas linhas de produção, a digitalização funciona como uma lente de aumento, o que é bom, fica ótimo e o que é ruim, fica péssimo, por isso é importante implantar um plano de Eficiência Energética, normalmente uma ação de Lean Manufacturing antecede esta ação, texto já postado sobre este assunto.

Podemos pensar a digitalização das informações da produção e associar as técnicas de Eficiência Energética, utilizando computação em nuvem, monitoramento e análise de produção e criação de dashboards inteligentes.

O trabalho técnico voltado a Eficiência Energética, tem algumas funções de análise e identificações, referentes ao tipo de energia otimizada, abaixo alguns itens e parâmetros que são analisados:

  • Balanço de Carga;
  • Balanço de Energia;
  • Análise Exotérmica e Endotérmica;
  • Temperatura;
  • Pressão;
  • Vazão;
  • Consumo de Energia Elétrica;
  • Medição de Consumo;
  • Análise de Vibração.

A implantação de processos de Eficiência Energética na Indústria, remete a diversos benefícios, podemos apontar alguns:

  • Melhoria no aproveitamento do custo de energia das utilidades;
  • Aumento da vida útil dos ativos de transformação energética e trabalho na planta industrial;
  • Conexão das informações de utilidades com a manutenção industrial, análise prescritiva;
  • Análise de dados de uso energético, para melhoria contínua e aprimoramento de fontes de energia (limpa) – ISO 50001;
  • Análise inteligente das utilidades, melhor relação uso de acordo com necessidade, usando I.A. Inteligência Artificial.

A área de Energia está em evolução constante, podemos apontar algumas tendências importantes para acompanhamento:

  • Avançar na Jornada da Digitalização, utilizando formas de energia limpa, biomassa, fotovoltaica, eólico, células a combustível;
  • Utilizar ferramentas de tomada de decisões inteligentes, integrando as ferramentas de gestão da energia no Grid de Energia (produtor/consumidor) criando BI orientados a futuro;
  • Integrar toda a Cadeia de Valor da Indústria com a Utilidades, fazendo a Transformação Digital através das pessoas, evoluindo o propósito de uma produção mais sustentável.

Concluímos que a Indústria 4.0 necessita de energia inteligente, a aplicação da Digitalização nos processos de Eficiência Energética, permitirão alta performance na geração, transformação, consumo e gestão da área de utilidades na Indústria.

LEAN MANUFACTURING 4.0

Aplicando os Conceitos da Digitalização e Indústria 4.0 para uma Produção Enxuta

A capacidade de obter lucratividade em uma unidade produtiva, está relacionado diretamente com o grau de otimização de cada processo produtivo, seja ele unitário ou em conjunto na cadeira de valor.

Questões como automação da planta, remetem a viabilização produtiva, isto é, dificilmente uma produção industrial se viabiliza sem automação mínima, todavia, o lucro está na otimização, pois é comum encontrarmos grades linhas de produção, seja de manufatura ou processo, com grades quantidades produzidas, mas que não obtêm lucratividade esperada por unidade de produto, muitos destes problemas, estão relacionados a otimização da linha produtiva.

Apresentamos neste texto a técnica de Lean Manufacturing, com um olhar de associar a Digitalização e Indústria 4.0 neste tipo de Otimização na produção, não temos a intenção de detalhar a técnica do Lean, até porque há diversos materiais publicados de boa qualidade, mas pensamos que, podemos agregar alto valor no quesito digitalização, criando um roteiro claro de como evoluir esta técnica, visando a Fábrica Digital, naturalmente, com produção otimizada.

Vamos descrever o seguinte contexto:

  • A importância do Lean Manufacturing;
  • A Digitalização como Ferramenta de Gestão na Produção;
  • Como associar a Digitalização e Indústria 4.0 na Produção Enxuta;

O que é Lean Manufacturing?

  • É uma técnica (filosofia) para administrar uma linha de produção, com enfoque em eliminar desperdícios;
  • Produzir de forma Enxuta para Controlar Custos (sem alterar a qualidade) é diretriz para competir no mercado;
  • O processo e suas técnicas aplicadas na produção, são um ciclo de Melhoria Contínua, com resultados cada vez melhores.

O Lean Manufacturing tem cinco princípios, que são:

  1. VALOR: Quais os processos agregam ou não valor ao seu produto final (na visão do cliente);
  2. FLUXO DE VALOR: Quais as etapas de produção agregam ou não valor no produto na fábrica (materiais, informações e pessoas);
  3. FLUXO CONTÍNUO: Capacidade de produzir sem interrupções (rapidez);
  4. PRODUÇÃO PUXADA: Produzir quando há demanda;
  5. PERFEIÇÃO: Nunca comprometer a Qualidade (e aumenta-la).

Na técnica do Lean Manufacturing encontramos oito principais desperdícios, que são:

  1. Transporte – movimento de materiais;
  2. Estoque – mínimo parado;
  3. Movimentação – movimento desnecessário de pessoas;
  4. Espera – máquina ou equipamento parado por falta de carga;
  5. Superprodução – produção em excesso;
  6. Processamento excessivo – quantidade de ações desnecessárias;
  7. Retrabalho – repetição ou correção;
  8. Intelectual – utilização melhor das pessoas.

Existem diversas técnicas dentro do Lean Manufacturing, apresentamos abaixo uma visão geral dos principais pontos de cada uma:

  • FLUXO DE VALOR – diagrama de Valor da produção
  • 5S – técnica para mobilizar as pessoas no sentido da qualidade total
  • PADRONIZAÇÃO – estabelecer métodos claros, específicos e compreendidos
  • FLUXO CONTÍNUO – organizar a produção de forma a não ter paradas
  • KANBAN – identificar a produção e deslocamento para instruções
  • 6 SIGMA – entender setup, perdas, paradas, velocidade e rejeição
  • POKA YOKE – prevenir erros na produção
  • QUALIDADE NA FONTE – técnicas para inspeção na fonte
  • JUST IN TIME – produção sob medida, redução de inventários e espaços
  • PRODUÇÃO PUXADA – produzir na medida, tempo e para o cliente demandado
  • SETUP RÁPIDO – estudo de tempos e movimentos para otimização de preparo de máquina
  • TPM – intervenção da manutenção pelo operador visando melhorias
  • PDCA – melhoria contínua, plano, ação, checar e agir
  • KAIZEN – identificar e implantar pequenas melhorias de forma sistemática

Estamos vivendo uma transição na Sociedade, que é a Digitalização de todas informações do nosso dia a dia, seja por meio de documentos ou dispositivos, a incorporação desta tecnologia, que em linhas gerais está associada a Internet e a IoT Internet das Coisas, está criando um novo formato de mundo, onde associamos a aplicação desta em todas as áreas da sociedade, tais como, governos, bancos, segurança pública, saúde, escolas, indústria, neste último, chamamos de Indústria 4.0 a aplicação desta técnicas.

Esta revolução na forma de lidar com informação e dados, está alterando as formas de relação de trabalho, produção, escola, comercialização entre outros, chamamos isso de Transformação Digital, onde Pessoas, Processos e Tecnologias, estão em uma jornada de transformação, do mundo analógico para o mundo digital.

Importante entender que toda esta transformação se dá inicialmente pelas pessoas, que transformam processos e finalmente, utilizam-se tecnologias para estes fins.

Neste modelo, sugerimos questionar a empresa, que levará você a perceber o quanto está engajado na Transformação Digital:

  1. Como você está lidando com as pessoas/sua equipe a respeito da Transformação Digital?
  2. Você já colocou as pessoas para pensarem/transformarem seus processos eliminando o meio e aplicando Ciência de Dados/ I.A.?
  3. Você já fez uma Roadmap de tecnologia para apoiar a transformação dos processos de sua empresa através das pessoas sendo usuárias?

Com isso temos o conceito de Indústria 4.0, há diversos modos de descrever, apresentamos um que enquadra os pontos mais importantes, então, a Indústria 4.0 é:

A Interconexão de Toda Cadeia de Valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados na Internet, utilizando Inteligência Artificial para TOMADA DE DECISÕES na Indústria.

A Indústria Digital, funciona com toda a cadeira de Valor conectada em nuvem, trabalha com planejamento produtivo orientado sob demanda, onde os sistemas de automação e digitalização analisam informações do passado e presente (operação), mas a principal mudança, é a capacidade de projetar o futuro, com análise de tendências, baseado em big data, usando inteligência artificial para apoio na tomada de decisões, sejam elas autônomas ou não.

A Indústria 4.0, além da transformação das pessoas em primeiro lugar e dos processos por consequência, necessita de tecnologias para evoluir o controle e gestão industrial, estas tecnologias chamamos de Tecnologias Habilitadoras, seu objetivo principal é viabilizar e acelerar o processo da digitalização na produção. Temos artigos específicos para explicar estas tecnologias.

Entendendo até aqui a importância do Lean Manufacturing como ferramenta de otimização e a digitalização que está proporcionando o advento da Indústria 4.0, vamos associar estas duas técnicas, de modo a melhorar o resultado final da produtividade e lucratividade na produção industrial.

O Lean Manufacturing já é uma técnica consolidada de otimização de gestão da produção, a digitalização é uma tecnologia relativamente nova, sendo assim, o que ganhamos com a incorporação da transformação digital associada ao Lean Manufacturing?

No momento atual estamos em uma transição, da Indústria (3.0, 2.0) para a 4.0, então a melhor resposta é a oportunidade, abre-se uma série de lacunas positivas para as indústrias poderem aprimorar seus processos e até mesmo, gerar inovação incremental ou disruptiva, todavia, este momento entrará em alguma momento em maturidade, estreitando as lacunas e chegando a um ponto onde será de uso comum, num futuro próximo a Fábrica Digital estará em diversos lugares.

A Indústria 4.0 permitirá fábricas inteligentes e nesta jornada, temos que preparar as nossas linhas de produção, a digitalização funciona como uma lente de aumento, o que é bom, fica ótimo e o que é ruim, fica péssimo, por isso é importante implantar um plano de Lean Manufacturing, como primeiro passo para a digitalização na produção e podemos, associar estas duas tecnologias.

Podemos pensar a digitalização das informações da produção e associar as técnicas de Lean Manufacturing, utilizando computação em nuvem, monitoramento e análise de produção e criação de dashboards inteligentes.

Abaixo relacionamos algumas técnicas do Lean Manufacturing e aplicamos como a digitalização pode se associar, isso permitirá uma aceleração dos processos de otimização:

  • PADRONIZAÇÃO – trabalhar com POP Procedimento Operacional Padrão digital;
  • FLUXO CONTÍNUO – analisar dados do fluxo de modo a antecipar possíveis paradas;
  • KANBAN – usar painel digital de identificação entrada e saída de material;
  • 6 SIGMA – analisar os dados de cada máquina e relacionar com a produção em tempo real, uso de OEE digital;
  • QUALIDADE NA FONTE – uso de ferramentas de análise em tempo real da operação e produto;
  • JUST IN TIME – digitalização das ordens de produção, conectada na produção e inventário (convergência);
  • PRODUÇÃO PUXADA – digitalização do planejamento produtivo na cadeia de valor da venda à entrega;
  • SETUP RÁPIDO – digitalização dos tempos e movimento com o sistema guiando melhorias;
  • TPM – operador usando ferramentas de análise e antecipação de falhas nas máquinas
  • KAIZEN – com identificação de melhorias através da análise de dados, o operador pode implantar.

Com o uso da digitalização associado ao Lean Manufacturing, podemos esperar os seguintes benéficos:

  • Diminuição dos erros e do tempo operacional na produção;
  • Aumento da produção e redução de custos com a mesma linha de produção;
  • Setup mais rápido de máquinas e processos industriais;
  • Diminuição de operações e aumento da supervisão;
  • Trabalhará com mais ferramentas de gestão e tomada de decisões;
  • Poderá apontar eventos com mais eficiência e melhorar processos de forma mais rápida;
  • Diminuirá sobremaneira as imprevisibilidades do controle e manutenção industrial;
  • Transparência nas operações produtivas.

Todas as técnicas apresentadas aqui podem ser aplicadas nos Processos Produtivos Contínuos, sendo que há dois desperdícios complementares neste tipo de produção (não excluindo da manufatura), que são:

  • VARIABILIDADE: Solução – Aplicação de ferramentas de Controle Avançado e Otimização em Tempo Real, associado com Digitalização;
  • INFLEXIBILIDADE: Solução – Projetar e construir plantas mais flexíveis com capacidade de produzir mix de produtos com maior Valor agregado, de forma rápida e digital.

Além das técnicas convencionais aqui apresentadas, ainda que associadas a digitalização, podemos evoluir para mais um patamar tecnológico, sugerido abaixo:

  • Avançar na Jornada da Digitalização, utilizando Tecnologias Habilitadoras, tais como AGV (veículos autoguiados na produção);
  • Utilizar ferramentas de tomada de decisões inteligentes, integrando as ferramentas de fábrica (MES/OEE), criando BI orientados a futuro;
  • Integrar toda a Cadeia de Valor, fazendo a Transformação Digital através das pessoas, evoluindo o propósito de sua produção.

Ainda sobre evolução, podemos apontar algumas tendências nas técnicas aqui apresentadas:

  • Gestão da camada operacional conectada em tempo real com o planejamento em nuvem (análise em tempo real);
  • Integração de ferramentas de gestão (PIMS, MES, OEE e ERP) tudo na nuvem, gerando BI (Dashboard) com tendência futura;
  • Uso de Tecnologias Habilitadoras de movimento de materiais e apoio ao operador (AGV/COBOS) e elevação do sistema de comunicação da cadeia de Valor através do 5G.

Concluímos que o Lean Manufacturing não é uma novidade, ocorre que com a Digitalização é necessário fazer uma otimização da produção, para que você não digitalize problemas e ineficiências, com isso, uma vez otimizado através das ferramentas de Lean, pode-se com isso, evoluir de forma permanente na Gestão Digital, elevando padrões produtivos, num ciclo permanente de PDCA, assim, caminhando para a Indústria 4.0.

MATURIDADE PARA INDÚSTRIA 4.0

Avaliação Quantitativa e Qualitativa do Nível de Tecnologia, Gestão e Pessoas para Implantação da Digitalização

A indústria de hoje está passando por mudanças profundas, movidas pela evolução tecnológica que as pessoas usam no dia a dia, criando um novo formato na cadeia de valor, desde como o cliente se relaciona com o produto que compra, passando pela forma de planejar e operar um processo industrial, veja no quadro nosso da apresentação alguns fatos que demonstram as questões das mudanças destes novos cenários.

Em termos de operação da indústria atual, na melhor das hipóteses, temos uma operação na cadeia de valor onde conseguimos enxergar o que está acontecendo, nem sempre em tempo real e podemos entender o passado, isto quando temos banco de dados para isto, mas ainda não é uma realidade comum.

A Indústria 4.0, sendo a transformação desta indústria, é o conceito de conectarmos toda a cadeia de valor do negócio em rede, utilizando de camada de dados, IoT Internet das Coisas e Computação em Nuvem, com objetivo de utilizar sistemas de Inteligência Artificial, melhorando a tomada de decisões e com visibilidade de dados, demonstrando os eventos futuros.

A indústria digital então, nada mais é, que a aplicação dos conceitos anteriores, fazendo com que toda esta cadeia de valor tenha interação em tempo real, respondendo o presente e o passado, como nas industriais atuais, mas como capacidade de mostrar as tendências futuras, eventos e ações em forma de prescrições, guiando a resultados mais efetivos, diminuindo os erros e diminuindo tempo de operações, do planejamento a logística.

A Transformação Digital é que permitirá construir a indústria do futuro, esta fábrica usará tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0, terá um trabalhador preparado para lidar com máquinas e sistemas inteligentes e os processos são interconectados em tempo real, mas esta transformação é um processo em evolução nas empresas.

Para se chegar a Indústria 4.0, o primeiro passo é a digitalização da cadeia de valor, onde através a convergência de dados é possível interagir entre todos os setores, departamentos, pessoas e equipamentos, com a camada de dados disponível, podemos iniciar a jornada na fábrica inteligente, colocando sistemas de análise de dados, com visualização em tempo real, fazendo predição de eventos e adaptação de sistemas entre máquinas autônomas.

A digitalização hoje abre uma gama de oportunidades para a indústria, pois estamos em fase de transição, entendendo que estas lacunas poderão alavancar novas formas de produzir, aumentando produtividade, reduzindo custos e criando novos modelos. É importante entender esta janela do momento e saber utilizá-la, pois, com o uso intensivo destas tecnologias, que se dará de forma natural no tempo, todos estes processos entrarão em maturidade, e num futuro, não muito distante, teremos as Fábricas Digitais de fato, passando ao uso comum desta quarta revolução industrial, daí, todos serão iguais.

Ainda que algumas empresas, em situações reais raras, tenham a condições de dizer que suas fábricas já estão automatizadas, otimizadas e seus ativos entregam os resultados esperados, é imperativo entender que a Indústria 4.0 não é uma melhoria, mas sim, um mudança, questões como, forma de tomar decisões na fábrica, como á sua conexão em tempo real na cadeia de valor e como se usam sistemas para prever padrões, são as novas questões desta fábrica digital.

A Transformação Digital se dará pelas pessoas, daí é importante ter as seguintes questões para trilhar o caminho da mudança:

  • Como você está lidando com as pessoas/sua equipe a respeito da Transformação Digital?
  • Você já colocou as pessoas para pensarem/transformarem seus processos eliminando o meio e aplicando Ciência de Dados/ I.A.?
  • Você já fez uma Roadmap de tecnologia para apoiar a transformação dos processos de sua empresa através das pessoas sendo usuárias?

Há diversos benefícios em pensar a Indústria Digital, listamos abaixo uma lista dos principais elementos de impacto na indústria:

  • Diminuição dos erros e do tempo operacional na cadeia de valor;
  • Aumento da produção e redução de custos com a mesma planta;
  • Elevação no nível de segurança funcional, mais inteligente e virtual;
  • Setup mais rápido de máquinas e processos industriais;
  • Aproximação da cadeia de valor, do cliente ao fornecedor;
  • Personalização e customização nas linhas de produção;
  • Diminuição de operações, aumento da supervisão, elevação da inovação;
  • Trabalhará com mais ferramentas de gestão e tomada de decisões;
  • Poderá apontar eventos com mais eficiência e melhorar processos de forma mais rápida;
  • Diminuirá sobremaneira as imprevisibilidades do controle e manutenção industrial;
  • Transparência nas operações e nos negócios.

Entendendo todas estas questões, devemos dar nosso primeiro passo que é a Maturidade, técnica que indicará em que status você está na indústria, que te levará a Indústria Inteligente.

A Maturidade então, é a técnica que associa uma metodologia, onde é possível quantificar e qualificar o status atual de uma Tecnologia, Gestão e Conhecimentos (pessoas), de forma a mostrar a aderência de uso, permitindo criar diretrizes estratégicas para implantação da Digitalização e Indústria 4.0

Existem diversos modelos de maturidade, que podemos aplicar para responder questões de onde estou para onde vou, não é escopo de nosso texto explicar estas técnicas, no limitaremos a apresentar um modelo que é a adequação de alguns destes listados abaixo:

  • Indústria 4.0-MM
  • Industry 4.0 Maturity Model
  • Maturity Model for Data-Driven Manufacturing (M2DDM)
  • The IoT Technological Maturity Model
  • Toolbox Workforce Management
  • Guideline Industrie 4.0 VDMA
  • Industrie 4.0 Maturity Index
  • IMPULS – Industrie 4.0- Readiness
  • SMMI 4.0
  • The Digital Maturity Model 4.0
  • Manufacturing Value Modeling Methodology

Temos em nosso propósito deste texto, sugerir a aplicação de um modelo, não estamos estabelecendo, mas mostrando algo que é real e aplicável para utilizar como uma técnica.

É importante entender que as tecnologias que serão sugeridas na aplicação da Transformação Digital, devem adicionar valor aos negócios da seguinte forma:

  • Aumentando a eficiência na produção (processos);
  • Reduzindo custos (econômicos e financeiros);
  • Aumentando a segurança operacional e confiabilidade;
  • Criar novos modelos;
  • Elevando o conhecimento dos trabalhadores.

Entendendo que a Indústria 4.0 é um caminho, algumas questões são muito comuns para que ocorra esta transformação, são elas:

  1. É possível ter uma planta no formato da Indústria 4.0 sem Automação?

Não ! Ocorre que se não houver uma automação mínima, você está limitado a ações manuais, sistemas Ciberfísico que poder-se-iam operar a fábrica digital não poderão operar os sistemas produtivos.

  1. É possível iniciar uma jornada pela digitalização sem levar em consideração questões de otimização do processo?

Sim! Todavia a digitalização funciona como uma lente de aumento, o que é bom em sua linha de produção, aparecerá melhor ainda, e o que é ruim, ficará muito pior, por isso é importante, antes de fazer a digitalização, fazer um levantamento de otimização de sua linha de produção (Manufatura Enxuta, Eficiência Energética, Controle Avançado, Controle em Tempo Real).

Levar a Maturidade para a Indústria é um processo que envolve algumas etapas sugestivas:

  • Fazer um Workshop na empresa, de forma a empoderar os funcionários da fábrica;
  • Apresentar o projeto (proposta) de maturidade a alta gerência da empresa;
  • Fazer o levantamento de dados com equipe competente para isso;
  • Elaborar um pré-relatório apontando as principais ações verificadas;
  • Fazer uma reunião com o cliente e aplicar a técnica da eleição de prioridades de projetos;
  • Finalizar o documento e apresentar a equipe da empresa em formato de Roadmap, lembrando que a Análise de Maturidade é um documento de nível Estratégico.

Quais são os itens que o questionário de maturidade irá verificar na planta industrial? Abaixo listamos uma sugestão de itens aplicados em diversos trabalhos realizados com boa aderência de realidade:

  • Integração de sensores, transmissores e atuadores
  • Comunicação e conectividade
  • Funcionalidades de armazenamento de dados e troca de informações
  • Monitoramento do processo/fábrica
  • Operações humanas no processo produtivo – automação
  • Automação do processo/fábrica
  • Otimização do processo/fábrica
  • Sensoriamento para digitalização
  • Infraestrutura de redes
  • Segurança da informação e cibersegurança
  • Camada de IoT, IIoT e Cloud Computing
  • Visualização das informações
  • Inteligência artificial – uso
  • Atividades operacionais rotineiras
  • Eventos operacionais e de manutenção
  • Acompanhamento e registro operacional
  • Comunicação operacional na indústria
  • Tomando decisões na planta

Veja na apresentação o modelo de verificação dos índices de cada item acima relacionado, perfazendo a graduação de 1 a 5 de cada elemento, monte uma tabela e vá, através de entrevistas, preenchendo os formulários.

Estes formulários deverão contemplar documentos, fotos, indicar os Gaps ou limitações encontradas, status atual, oportunidade de melhorias e como as pessoas interagem com estes itens, com isso, será possível montar um mapa de soluções baseado nas diretrizes abaixo.

Quais são as etapas técnicas que devo observar para a implantação da digitalização:

  • Entenda onde está e onde quer chegar;
  • Faça automação;
  • Faça otimização;
  • Faça convergência de dados;
  • Crie uma camada de IoT e use Nuvem;
  • Cuide da Segurança de Dados e Cibersegurança;
  • Monitore dados com KPI;
  • Crie um Big Data;
  • Implante Mineração de Dados;
  • Implanta Aprendizado de Máquina;
  • Use Tecnologias Habilitadoras.

Quais são as etapas da transformação digital que devo observar para a implantação da digitalização:

  • Entenda onde está e onde quer chegar;
  • Foque nas pessoas, elas vão transformar processos (treine e qualifique);
  • Mude processos, eliminando todas fases intermediárias (meio);
  • Use ferramentas on-line com dashboards inteligentes com a cadeia de valor conectada;
  • Guie a tomada de decisões baseado em eventos e predição I.A. Inteligência Artificial;
  • Tome decisões baseado em Mineração de Dados;
  • Use sistemas de Aprendizado de Máquina para tomar decisões autônomas;
  • Use Tecnologias Habilitadoras para acelerar o processo de transformação.

Construa um Roadmap, isto é, um mapa de ações com os projetos listados, baseado nas diretrizes acima listados, referenciados para lista de maturidade de cada item, onde possa apontar as fases baseadas no tempo.

Após o trabalho de maturidade, onde permite criar um mapa de ações, podemos partir para as fases de projetos (viabilidade) e implantação (teste e escala), vejam as apresentações específicas no site.

Entender e aplicar a Técnica de Análise de Maturidade para a construção da Transformação Digital é o primeiro passo, sólido, rumo a Indústria 4.0, olhando a importância das pessoas, que vão trabalhar na Fábrica Digital do Futuro.

PLANO DIRETOR DE DIGITALIZAÇÃO – Parte 1

Conjunto de Diretrizes para Desenvolvimento de um Plano Diretor para Digitalização na Indústria 4.0

Como promover a Transformação Digital na Indústria?

Não existe uma formula única ou algum método absoluto, fato é, que as indústrias vêm buscando e experimentado diversas formas de iniciar esta jornada, levando para a Indústria 4.0.

Nestes textos apresentaremos um método, simples e direto, porém estruturado que permite criar planos de ações, a partir de diretrizes, já testadas, desde o planeamento a implantação de sistemas de digitalização.

Seguiremos um roteiro, abaixo listado, para explicar como seriam as 3 fases propostas para a implantação da Digitalização na indústria:

Fase Geral – Empoderamento dos Funcionários – Treinamento sobre a Digitalização;

Fase 1 – Plano Diretor de Digitalização – Entendendo a Jornada;

Fase 2 – Projetos de Digitalização para Indústria 4.0 – Viabilizando a Transformação;

Fase 3 – Implantando a Digitalização – Construindo a Indústria 4.0.

A construção da Indústria 4.0 passa por um tripé, onde devemos entender que estas dimensões devem perfazer todo um projeto de transformação, lembrando que o foco são sempre as pessoas. São estes abaixo, nas seguintes dimensões a observar:

PESSOAS

Como as pessoas trabalham na sua Planta Industrial?

Como planejam, operam, fazem manutenção, tomam decisões de rotina ou fora de rotina, na unidade industrial?

Como estas pessoas são treinadas e avaliadas nas suas atividades, quais possibilidades reais elas têm de mudar e melhorar processos?

A aplicação da Inteligência Artificial elevará o nível de conhecimento do trabalhador da Indústria 4.0, bem como as tecnologias habilitadoras.

PROCESSOS

Como os processos de sua Indústria funcionam?

Como é o fluxo de planejamento, como é na produção e manutenção, bem como em toda cadeia de valor?

Os processos são interconectados? Na Indústria 4.0 a convergência é o pilar técnico dos processos.

As pessoas, uma vez treinadas, terão condições e a responsabilidade da transformação dos processos atuais na planta.

TECNOLOGIAS

Quais as tecnologias que são usadas em seu parque industrial?

A Indústria 3.0, trabalha variáveis instantâneas, remetendo ao presente e permite análise do passado.

As tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0, permitirão uma nova forma de produzir, do planejamento a entrega do produto, vendo o futuro.

As pessoas treinadas, que entendem as mudanças dos processos, utilizam as novas tecnologias para permitir isso.

Neste primeiro texto, vamos descrever o Método para Fase 1, a Construção de um Plano Diretor de Digitalização, mostrando as diretrizes que permitirão construir um plano dirigido, focado e sob medida para as necessidades de cada planta.

Esta primeira fase tem a intenção de responder a seguinte pergunta: Onde estou, para onde vou?

Sendo assim, a Construção de um plano Diretor de Digitalização, em nosso caso, se baseia no tripé:

Maturidade, Impactos e Novos Modelos, sendo a Educação o centro que conecta todas estas técnicas e procedimentos.

O que é Maturidade?

Técnica que permite através de uma avaliação na indústria, de saber qual o seu status atual de (Pessoas, Processos e Tecnologia), permitindo criar uma trilha (Roadmap) para Transformação Digital.

O que são os Impactos?

Técnica que permite o entendimento das mudanças na indústria, através de “pesos”, onde cada iniciativa, representa uma mudança na cadeia de valor do processo produtivo industrial.

O que são Novos Modelos?

Técnica que permite a transformação dos processos através das pessoas, eliminando o meio, como foco no tempo e erro. Utilizando Tecnologias Habilitadoras para promover a mudança.

A Educação é o Centro

As pessoas transformam processos, as pessoas utilizam tecnologias para mudar processos.

O foco é o conhecimento das pessoas que trabalham na indústria, que promoverão e criarão a Transformação Digital, levando a Indústria 4.0.

Como fazer o Plano Diretor?

  • Promova o conhecimento da Indústria 4.0 a todos os funcionários, faça Workshops;
  • Faça uma análise de Maturidade de sua planta, entenda onde você está e onde pode chegar com a Transformação Digital;
  • Faça um exercício de mudança e impacto de sua cadeia de valor, entendo as mudanças dos processos e aplicação de tecnologias;
  • Chame sua equipe para criar as mudanças, criando novos modelos de trabalho, novos processos e utilizar tecnologia, isso gera inovação e pode surpreender.

O que o Plano Diretor entrega?

  • Workshop – facilitará entre todos as conversas sobre transformação digital e os caminhos da Indústria 4.0;
  • O Plano Diretor é um documento norteador que indicará um conjunto de status quantitativos e qualitativos de sua planta, com visão da Transformação Digital;
  • O documento de Impacto, permitirá, através de pesos, eleger projetos prioritários, com visão de produção, custos, segurança, qualidade, entre outros;
  • Com estes conhecimentos na Indústria, as pessoas se sentirão à vontade em criar a Transformação Digital através de Novos Modelos.

Dicas Gerais

  • Coloque a Automação e a Transformação Digital como Estratégia em sua empresa;
  • Eleja uma equipe para cuidar disto na empresa;
  • Contagie todos com as novas possibilidades, a Transformação Digital é uma jornada.

PROJETOS PARA DIGITALIZAÇÃO – Parte 2

Conjunto de Diretrizes para Elaboração de Projetos de Digitalização na Indústria 4.0

Como promover a Transformação Digital na Indústria?

Não existe uma formula única ou algum método absoluto, fato é, que as indústrias vêm buscando e experimentado diversas formas de iniciar esta jornada, levando para a Indústria 4.0.

Nestes textos apresentaremos um método, simples e direto, porém estruturado que permite criar planos de ações, a partir de diretrizes, já testadas, desde o planeamento a implantação de sistemas de digitalização.

Seguiremos um roteiro, abaixo listado, para explicar como seriam as 3 fases propostas para a implantação da Digitalização na indústria:

Fase Geral – Empoderamento dos Funcionários – Treinamento sobre a Digitalização;

Fase 1 – Plano Diretor de Digitalização – Entendendo a Jornada;

Fase 2 – Projetos de Digitalização para Indústria 4.0 – Viabilizando a Transformação;

Fase 3 – Implantando a Digitalização – Construindo a Indústria 4.0.

A construção da Indústria 4.0 passa por um tripé, onde devemos entender que estas dimensões devem perfazer todo um projeto de transformação, lembrando que o foco são sempre as pessoas. São estes abaixo, nas seguintes dimensões a observar:

PESSOAS

Como as pessoas trabalham na sua Planta Industrial?

Como planejam, operam, fazem manutenção, tomam decisões de rotina ou fora de rotina, na unidade industrial?

Como estas pessoas são treinadas e avaliadas nas suas atividades, quais possibilidades reais elas têm de mudar e melhorar processos?

A aplicação da Inteligência Artificial elevará o nível de conhecimento do trabalhador da Indústria 4.0, bem como as tecnologias habilitadoras.

PROCESSOS

Como os processos de sua Indústria funcionam?

Como é o fluxo de planejamento, como é na produção e manutenção, bem como em toda cadeia de valor?

Os processos são interconectados? Na Indústria 4.0 a convergência é o pilar técnico dos processos.

As pessoas, uma vez treinadas, terão condições e a responsabilidade da transformação dos processos atuais na planta.

TECNOLOGIAS

Quais as tecnologias que são usadas em seu parque industrial?

A Indústria 3.0, trabalha variáveis instantâneas, remetendo ao presente e permite análise do passado.

As tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0, permitirão uma nova forma de produzir, do planejamento a entrega do produto, vendo o futuro.

As pessoas treinadas, que entendem as mudanças dos processos, utilizam as novas tecnologias para permitir isso.

Neste segundo texto, vamos descrever o Método para Fase 2, a Projetos para Digitalização, mostrando as diretrizes que permitirão construir projetos dirigidos, focados e sob medida para as necessidades de cada planta.

Esta segunda fase tem a diretriz da Indústria 4.0 no que se refere a aquisições, sendo: O Valor está no uso, não na aquisição, permeando nosso texto.

Sendo assim, a Construção de Projetos para Digitalização, em nosso caso, se baseia no tripé:

Viabilidade, Priorização e Contratos, sendo a Educação o centro que conecta todas estas técnicas e procedimentos.

Viabilidade

A Fábrica do Futuro terá seus ativos de produção baseado somente em OPEX (Operational Expenditure), uma vez que Máquinas e Equipamentos serão fornecidos no formato de Outsourcing do resultado final.

Priorização

Quem sabe das necessidades da empresa são seus próprios funcionários. Através do estudo de Impactos, é possível montar um Roadmap de priorização de projetos, orientado a aumento de produção, redução de custos, elevação de segurança e inovação de produtos.

Contratos

Com a modalidade de Outsourcing (ou aluguel) do ativo, empresas fornecedoras podem cobrar pela entrega do serviço, baseado em Garantia de Performance e até mesmo o Controle Operacional e de Manutenção.

A Educação é o Centro

As pessoas transformam processos, as pessoas utilizam tecnologias para mudar processos.

O foco é o conhecimento das pessoas que trabalham na indústria, que promoverão e criarão a Transformação Digital, levando a Indústria 4.0.

Como fazer os Projetos de Digitalização?

  • Desenvolva fornecedores de ativos, hardware, software e insumos que forneçam em formato de serviços, com opção de operação e insumos livres de acordo com sua necessidade;
  • Reúna a equipe de gestores e responsáveis pela digitalização de priorize projetos, orientado a projetos de alto impacto e menor tempo para o retorno do investimento;
  • Desenvolva um modelo de viabilidade financeira e econômica de modo a substituir aquisições de formato CAPEX por OPEX na totalidade com modelos de Outsourcing.

O que os Projetos de Digitalização entregam?

  • O estudo de viabilidade permitirá, a partir de um Plano Diretor de Digitalização, viabilizar projetos em formatos novos, como de Opex e Outsourcing, ou até mesmo em formatos convencionais de TIR, ROI ou equivalente;
  • Uma lista de prioridades, com direcionamento dos funcionários e equipe da empresa, é esperada para uma análise dos maiores impactos nas mudanças de processo e utilização de tecnologias;
  • O desenvolvimento de novos fornecedores com novos modelos de contratos, permitem projetos mais modernos, com orientação a garantias de performance e uso, remetendo a novas realidades da fábrica digital.

Dicas Gerais

  • Mude a forma de entender viabilidade na era digital, o serviço é o foco;
  • Priorizar projetos de alto impacto com a equipe que conhece a planta, responsabiliza todos pelos resultados;
  • Novos formatos de contratos permitirão mais oportunidades para empresas fornecedoras com inovação e ganhos para o usuário que compartilharão os riscos.

IMPLANTAÇÃO DA DIGITALIZAÇÃO – Parte 3

Conjunto de Diretrizes para Implantação de Sistemas de Digitalização na Indústria 4.0

Como promover a Transformação Digital na Indústria?

Não existe uma formula única ou algum método absoluto, fato é, que as indústrias vêm buscando e experimentado diversas formas de iniciar esta jornada, levando para a Indústria 4.0.

Nestes textos apresentaremos um método, simples e direto, porém estruturado que permite criar planos de ações, a partir de diretrizes, já testadas, desde o planeamento a implantação de sistemas de digitalização.

Seguiremos um roteiro, abaixo listado, para explicar como seriam as 3 fases propostas para a implantação da Digitalização na indústria:

Fase Geral – Empoderamento dos Funcionários – Treinamento sobre a Digitalização;

Fase 1 – Plano Diretor de Digitalização – Entendendo a Jornada;

Fase 2 – Projetos de Digitalização para Indústria 4.0 – Viabilizando a Transformação;

Fase 3 – Implantando a Digitalização – Construindo a Indústria 4.0.

A construção da Indústria 4.0 passa por um tripé, onde devemos entender que estas dimensões devem perfazer todo um projeto de transformação, lembrando que o foco são sempre as pessoas. São estes abaixo, nas seguintes dimensões a observar:

PESSOAS

Como as pessoas trabalham na sua Planta Industrial?

Como planejam, operam, fazem manutenção, tomam decisões de rotina ou fora de rotina, na unidade industrial?

Como estas pessoas são treinadas e avaliadas nas suas atividades, quais possibilidades reais elas têm de mudar e melhorar processos?

A aplicação da Inteligência Artificial elevará o nível de conhecimento do trabalhador da Indústria 4.0, bem como as tecnologias habilitadoras.

PROCESSOS

Como os processos de sua Indústria funcionam?

Como é o fluxo de planejamento, como é na produção e manutenção, bem como em toda cadeia de valor?

Os processos são interconectados? Na Indústria 4.0 a convergência é o pilar técnico dos processos.

As pessoas, uma vez treinadas, terão condições e a responsabilidade da transformação dos processos atuais na planta.

TECNOLOGIAS

Quais as tecnologias que são usadas em seu parque industrial?

A Indústria 3.0, trabalha variáveis instantâneas, remetendo ao presente e permite análise do passado.

As tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0, permitirão uma nova forma de produzir, do planejamento a entrega do produto, vendo o futuro.

As pessoas treinadas, que entendem as mudanças dos processos, utilizam as novas tecnologias para permitir isso.

Neste terceiro texto, vamos descrever o Método para Fase 3, a Implantação da Digitalização, mostrando as diretrizes que permitirão implantar sistemas dirigidos, focados e sob medida para as necessidades de cada planta.

Esta terceira fase tem a diretriz da Indústria 4.0 no que se refere construir, sendo: Testar, mudar e escalar, permeando nosso texto.

Sendo assim, a Implantação de Sistemas para Digitalização, em nosso caso, se baseia no tripé:

PoC, Utilização e Atualização, sendo a Educação o centro que conecta todas estas técnicas e procedimentos.

Poc Prova de Conceito

Será que vai funcionar? Sistemas de digitalização precisam ser testados em pequena escala para prova de conceito. Essa prática permite descobrir rapidamente erros e atrair o interesse pelo uso por parte dos funcionários.

Utilização e Escalar

Uma vez testado e aprovado, é hora de utilizar, depois dos usuários treinados, fazer a mudança do processo, aos poucos, criando fluidez no uso por todos, com isso fazer o plano para escalar a implantação, fazendo a mudança completa do processo de trabalho na produção.

Atualização

A atualização tecnológica é constante na questão da digitalização, a equipe responsável precisa ficar acompanhando substituições tecnológicas, atualizações, novos processos e focar em treinamentos para obter o melhor aproveitamento dos investimentos.

A Educação é o Centro

As pessoas transformam processos, as pessoas utilizam tecnologias para mudar processos.

O foco é o conhecimento das pessoas que trabalham na indústria, que promoverão e criarão a Transformação Digital, levando a Indústria 4.0.

Como fazer a Implantação da Digitalização?

  • Oriente sua solução para uma mudança no processo de trabalho, o funcionário deverá ter uma nova abordagem quanto a interface na produção, eleja a tecnologia que permitirá fazer isso, monte um protótipo, teste o conceito;
  • Funcionando e sendo aprovado, vá mudando a forma de trabalhar, contagie e divulgue a mudança, coloque o operador para participar, escale para outras operações equivalentes e faça a mudança completa;
  • Faça um planejamento de atualização tecnológica baseada em PDCA, envolva todas áreas e foque nas pessoas, processos e tecnologias, compare sempre investimento com manutenção e seus impactos nas mudanças dos processos.

O que a Implantação deve entregar?

  • O PoC ou teste de conceito, deve entregar a resposta se funciona ou não, se não funcionar descarte logo e parta para outra, se funcionar, parta para implantação, tenha diversos PoC simultâneo;
  • Com o PoC funcionando, implante o sistema, vá medindo a alteração e considere as necessidades de treinamento e atualizações e como escalar de forma mais rápida e barata;
  • Use o PDCA para atualização constante dos sistemas digitais, bem como manutenção e treinamentos, crie um plano onde todos possam participar das rodadas de melhoria, inclusive fornecedores.

Dicas Gerais

  • Não tenha medo de tentar uma novidade e errar, isso faz parte da inovação, mas seja rápido;
  • Escale e mudança, contagiando pessoas e fazendo com que elas sejam protagonistas;
  • Sempre faça melhorias e atualizações, faça disto uma rotina na pauta das atividades.

MANUTENÇÃO 4.0

Os Impactos na Manutenção Industrial com a Digitalização e a Indústria 4.0

Na Cadeia de Valor da indústria, a manutenção tem um papel fundamental, o de manter a disponibilidade produtiva e permitir o uso dos ativos em todo o seu ciclo de vida, no menor custo operacional.

A Digitalização está provocando uma grande mudança na forma de executar a manutenção na indústria, considerando que a Indústria 4.0 é o impacto de toda a nossa Cadeia de Valor, já estudado anteriormente, neste texto vamos colocar foco nos impactos desta manutenção, que no caso, vamos chamar de Manutenção 4.0.

Em nosso contexto de estudo, vamos descrever alguns temas, com isso delimitarmos nosso assunto, todavia, não queremos esgotar as discussões, nosso objetivo é demonstrar de forma prática e direta:

  • Como melhorar índices de Disponibilidade, Ciclo de Vida e Custo com a Digitalização da Fábrica;
  • Como evoluir o modelo de Manutenção dentro dos requisitos da Indústria 4.0;
  • Como utilizar tecnologias digitais, mudar processos e treinar pessoas para uma nova realidade da Indústria.

Para entender a evolução da manutenção, de forma simplificada, vamos relembrar:

  • Manutenção Reativa: se quebrar, conserta;
  • Manutenção Preventiva: consertar sem estar quebrado;
  • Manutenção Proativa: consertar o que está ruim (hoje);
  • Manutenção de Confiabilidade: consertar o que ficará ruim (futuro) – objeto de nosso estudo.

A Manutenção 4.0 funciona complementado a manutenção convencional, existente na fábrica, porém vamos considerar uma indústria que tem a manutenção proativa implantada, uma vez que a Indústria 4.0, necessita de algumas premissas, já discutidas anteriormente.

A manutenção existente em uma planta, normalmente responde o que aconteceu e porque aconteceu, baseado nos equipamentos e, seus técnicos, respondem o que está acontecendo, tudo isso dentro do presente e o passado dos eventos.

Com as tecnologias da Indústria 4.0 implantadas, nós adicionamos o elemento futuro na manutenção, passado a responder o que irá acontecer, aplicando uma camada de IoT Internet das Coisas na gestão dos ativos e usando I.A. Inteligência Artificial, apoiando o técnico de manutenção na tomada de decisões futuras.

Os sistemas aprendem baseado na coleta de dados dos ativos de planta, estes dados são enviados para camadas de Computação em Nuvem (Cloud), onde nesta, utilizamos algoritmos de predição, que podem ser baseados em Mineração de Dados e/ou Aprendizado de Máquina.

O sistema se torna mais eficiente, porque ao utilizar o monitoramento de tempo real, promovido pela camada de IoT, associado ao uso de I.A., permite diminuir o tempo de tomada de decisões, do advento do Evento à Ação Realizada pela manutenção, aumentando sobremaneira a disponibilidade da planta.

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.

Existem diversas dimensões e estudos referentes a manutenção industrial, em nosso texto, vamos trabalhar em três panoramas propostos, com isso vamos construir soluções para uma manutenção inteligente:

DISPONIBILIDADE – Manter equipamentos em funcionamento o maior número de horas na produção – foco da manutenção:

  • Falha no uso
  • Desgastes
  • Falha na aplicação

CICLO DE VIDA – Utilizar o equipamento ao longo de seu ciclo de vida, dentro de parâmetros técnicos e de custos – foco da manutenção:

  • Descartes por mudanças
  • Mudanças tecnológicas
  • Dificuldade operacional ao longo do tempo

CUSTO DE O&M (Operação e Manutenção) – Utilizar o equipamento dentro do TCO Custo Total de Aquisição, dentro dos parâmetros de planejamento e uso – foco da manutenção:

  • Falhas na operação
  • Descontinuidade de peças
  • Uso inapropriado

Com as tecnologias evoluindo, os processos se tornaram mais complexos, exigindo pessoas mais capacitadas para lidar com toda a situação de uma nova manutenção, abaixo descrevemos os principais desafios em função destes impactos:

  • Identificação de problemas e suas causas;
  • Complexidade da solução (conhecimento, recursos e tempo);
  • Retomada da produção do processo (setup e comissionamento).

Como havíamos dito, não queremos montar uma receita, ou limitar o assunto, porém apresentaremos abaixo as principais soluções de Digitalização que levam a Manutenção 4.0, vamos descrever cada uma:

  • Ações de manutenção baseada em Eventos;
  • Gerenciamento de Ativos em rede e Cloud Computing;
  • Uso de Realidade Aumentada;
  • Criação de Modelos de Predição (Machine Learning);
  • Eliminar Manutenção Preventiva;
  • Conectar Inventário de Fábrica;
  • Monitorar Técnico de Manutenção (Segurança);
  • Uso de acesso Remoto (Drone e VPN).

Ações de manutenção baseada em Eventos

  • Não há tomada de ações sem um evento devidamente sinalizado por um modelo inteligente;
  • Quanto maior a capacidade de coleta de dados (IoT) maior a capacidade de análise Data Science;
  • Manutenção baseada em eventos com I.A. permite decisões baseada em Prognósticos.

Gerenciamento de Ativos em rede e Cloud Computing

  • Uso de protocolos industriais em todos os sensores e atuadores existentes, bem como, controles, hardware e software;
  • Criação de camadas de rede, sensoriamento adicional com IoT, convergência de sistemas;
  • Envio de dados para sistemas locais com diagnósticos e envio para Cloud para análise de prognósticos.

Uso de Realidade Aumentada

  • Com a camada de ativos digitalizada e IoT, mapear ativos físicos e relacionar operação e manutenção;
  • Incorporar procedimentos de operação, manutenção e segurança, em ferramentas de análise de campo (óculos, tabletes, celulares);
  • Interagir técnico e sistema dentro de ambiente de realidade aumentada, permitindo os sistemas aprenderem com eventos.

Criação de Modelos de Predição (Machine Learning)

  • Digitalizar equipamentos de manutenção e ativos de planta, enviando para camada em Cloud via IoT;
  • Conectar todos os bancos de dados da planta, planejamento de manutenção, inventário e técnicos, realimentar (aprendizado);
  • Criar modelos de predição e prognóstico, baseado em dados de ativos e conhecimentos prévios dos técnicos.

Eliminar Manutenção Preventiva

  • Focar na substituição de ações de prevenção baseado em diagnóstico por ações baseada em confiabilidade – prognósticos inteligentes;
  • Criar modelos de forma a analisar disponibilidade, ciclo de vida e custo do ativo, focar no melhor ponto de uso, usar I.A.;
  • Conectar o planejamento e técnicos em uma sala para tomada de decisões orientadas a eventos de prognósticos.

Conectar Inventário de Fábrica

  • Conectar à rede de ativos no planejamento e inventário de fábrica;
  • Analisar dados de manutenção com peças de reposição e seu comportamento e padrões, de forma a otimizar custo e tempo;
  • Conectar ativos e inventários com os fornecedores e assistência técnica autorizada.

Monitorar Técnico de Manutenção (Segurança)

  • Usar sensores de geoposicionamento na equipe de manutenção para análise de permissões;
  • Usar sensores de gases nos técnicos e monitoramento de sinais vitais na camada de IoT, relacionando operação e segurança;
  • Conectar ações de segurança operacional com os técnicos, tudo na rede, analisando permissões, contingência e cenário de trabalho.

Uso de acesso Remoto (VPN)

  • Conectar ativos críticos e de terceiros aos seus respectivos fornecedores e com os técnicos externos;
  • Usar análise de dados interna do Big Data e dados dos sistemas terceiros para planejamento de paradas e intervenções;
  • Permitir acesso remoto para análise de desempenho e gestão do ativo por um terceiro como serviço.

Uso de acesso Remoto (Drones)

  • Utilizar Drones em inspeções de difícil acesso e com problemas de segurança em plantas;
  • Drones para fazer mapeamento e planejamento de prioridades de manutenção em estruturas e vasos de pressão;
  • Análise de perímetro para segurança de acesso e movimentação crítica (Cibersegurança).

Com a Manutenção 4.0, teremos um novo profissional de manutenção, que deverá adquirir novos conhecimentos e habilidades para lidar com a Digitalização na indústria, pontuamos abaixo os principais pontos a observar:

  • Aprender análise e aquisição de dados – IoT e Data Science;
  • Criar modelos para aprendizado de máquina – Machine Learning;
  • Usar ferramentas de manutenção remota.

Concluímos que a aplicação da Digitalização na Indústria, leva a uma Manutenção Industrial que assume outro perfil, onde o foco passa a ser a antecipação de eventos e uso de ferramentas remotas, permitindo que a Indústria 4.0 eleve o padrão de produção industrial.

MANUFATURA 4.0 x PROCESSO 4.0

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.

GESTÃO INDUSTRIAL 4.0

Os Impactos da Digitalização e a Indústria 4.0 na Linha de Produção Industrial e sua Cadeia de Valor

Entendendo que a Indústria 4.0 é a Digitalização de toda Cadeia de Valor da indústria, toda a gestão desta nova fábrica passa por grandes mudanças, nosso objetivo é descrever estas mudanças e seus impactos, para isso vamos contextualizar nosso foco, delimitando nosso tema e vamos chamar de Gestão Industrial 4.0, segue tema:

  • O que muda nos processos industriais com a implantação da digitalização?
  • Quais tecnologias são de maior impacto para a transformação da cadeia de valor?
  • Qual a nova forma de interação das pessoas na fábrica digital?

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.

A Indústria Digital, se diferencia das plantas atuais principalmente, pela aplicação da tecnologia de I.A. Inteligência Artificial, permitindo uma gestão proativa, baseada em futuro, uma vez que os sistemas atuais permitem somente uma análise do passado e entender o presente momento da operação ou manutenção.

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.

Vamos descrever abaixo, em formato de Tópicos (4.0), as principais mudanças, impactos e o que deve ser observado com a Digitalização na indústria, descrevemos os principais quadros da composição da Cadeia de Valor, com isso podemos entender toda a dinâmica e alterações esperadas, lembrando que com isso, pode-se projetar e implantar os sistemas com aderência da Indústria 4.0.

CLIENTES 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Cliente é responsivo a fábrica;
  • Interfere na produção;
  • Produz ou coproduz seu produto;
  • Personaliza e customiza;
  • Escolhe o produto final e acompanha;
  • Prefere usar ao comprar;
  • Tecnologia é transparente e fluída.

MARKETING 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Traz o cliente para criar o produto;
  • Monitora uso pós-fábrica;
  • Monitora fim do ciclo de vida;
  • Atualiza produto antes do ciclo de vida;
  • Retém o cliente pelo serviço;
  • Entrega facilidades;
  • Foco no Valor da marca na Sociedade.

P&D 4.0 Pesquisa e Desenvolvimento – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Virtualização;
  • Gêmeos Digitais;
  • Simulação;
  • Geração Automática de Documentos;
  • Monitoramento de Mercado;
  • Criação de Peças ou Equipamentos 3D.

PLANEJAMENTO 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Planejamento automatizado (PCP On-Line);
  • Modelos consolidados entre P&D e Produção;
  • Conexão em Tempo Real com Produção;
  • Conexão em Tempo Real com Logística e Vendas;
  • Uso de Simuladores de Cenários;
  • O cliente conectado em Tempo Real;

FORNECEDOR 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Está conectado em tempo real na fábrica;
  • Interpreta o consumidor final;
  • Co-cria o produto final no seu cliente;
  • Monitora o uso e qualidade de seu fornecimento;
  • Entrega serviços e simplifica operação no cliente;
  • Monitora ciclo de vida;
  • Foca no serviço.

PRODUÇÃO 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Produção Guiada pelo Futuro (WAZE);
  • Mudar de Operador faz para Operador Supervisiona;
  • Usar ferramentas Realidade Aumentada;
  • Usar AGV para transporte Interno;
  • Usar Mineração de Dados para Tomada de Decisões de Gestores;
  • Usar Machine Learning para Automação de Tarefas;
  • Evoluir em Deep Learning.

MANUTENÇÃO 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Ações de manutenção baseada em Eventos;
  • Gerenciamento de Ativos em rede e Cloud Computing;
  • Uso de Realidade Aumentada;
  • Criação de Modelos de Predição (Machine Learning);
  • Eliminar Manutenção Preventiva;
  • Conectar Inventário de Fábrica;
  • Monitorar Técnico de Manutenção (Segurança);
  • Uso de acesso Remoto (Drone e VPN).

QUALIDADE 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Fim da Inspeção;
  • Equipamentos e Tarefas rastreadas;
  • Análise de Falhas em tempo real;
  • Cliente usuário monitorado em Tempo Real;
  • Uso de ferramentas de Visão;
  • Identificação e Ação sobre Padrões.

LOGÍSTICA 4.0 – Tecnologias, Mudanças, impactos e novo perfil

  • Planejamento de negócios e vendas On-Line com Fábrica;
  • Conexão em tempo Real com Fornecedores;
  • Conexão em tempo Real com Clientes;
  • Monitoramento de Transporte (Interno e Externo);
  • Identificações de padrões – Produção e Fluxo;
  • Encurtar qualquer tempo de espera (fim do estoque);
  • Eliminar o meio de processos que não agregam.

O fator PESSOAS deve ser considerado o mais importante no impacto da Indústria 4.0, quanto as mudanças, elegemos abaixo alguns itens que devem ser observados neste processo de transformação:

  • A máquina assume funções repetitivas e conhecidas – conhecimento em “ensinar” máquinas;
  • Os gestores tomam decisões baseada em Big Data – uso de Data Science como ferramenta básica;
  • Fábrica e mercado entram em convergência – capacidade de interpretar padrões e melhores cenários.

Muito está em desenvolvimento e evolução neste momento de Transformação Digital, dentro das dimensões Pessoas, Processos e Tecnologias, listamos abaixo as principais tendências em evolução:

  • Fábricas digitais ou baseadas na Indústria 4.0 estão sendo adaptadas ou construídas hoje, mas serão operadas por uma nova geração gameficada;
  • A tecnologia é só o meio, muitas se fundirão e surgirão outras, um dos maiores impactos será o 5G, alterando a comunicação de dados sem fio;
  • Acesso e velocidade continuará a quebrar modelos de negócios, principalmente, trocar compra pelo uso.

Concluímos que todos os setores de uma indústria serão alterados sobremaneira com a digitalização, usar tecnologia, treinar pessoas e inovar em processos, permitirá a fábrica digital ter uma competitividade nunca antes imaginada, é um caminho que já está sendo construído.

TECNOLOGIAS HABILITADORAS

As Tecnologias da Digitalização que Permitem a Construção e Uso da Indústria 4.0

A implantação de diversas tecnologias digitais existentes, formando um ecossistema Ciberfísico, permite a construção da fábrica digital, são muitas as tecnologias, neste texto apresentamos as principais e fazemos uma divisão (uma proposta), de aplicação, entendo a automação como pré-requisito da transformação digital, a otimização de fábrica e a aplicação das tecnologias habilitadoras, passando pelas ferramentas básicas de digitalização, vamos entender um pouco sobre cada uma delas.

Com isso, delimitamos nosso tema, de forma a responder algumas das principais inquietudes dos projetistas e analistas de transformação digital na indústria, em relação a aplicação destas tecnologias:

  • Não se compra um sistema pronto de digitalização ou uma solução definitiva de Indústria 4.0;
  • Para chegar a uma fábrica inteligente é necessário seguir requisitos básicos de automação, otimização e convergência;
  • Entender, especificar e aplicar as tecnologias habilitadoras, aceleram o processo da construção da Indústria 4.0.

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.

A Indústria Digital, se diferencia das plantas atuais principalmente, pela aplicação da tecnologia de I.A. Inteligência Artificial, permitindo uma gestão proativa, baseada em futuro, uma vez que os sistemas atuais permitem somente uma análise do passado e entender o presente momento da operação ou manutenção.

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.

INICIANDO NOSSA JORNADA

O PRIMEIRO PASSO – PRÉ REQUISITOS PARA DIGITALIZAÇÃO

AUTOMAÇÃO E CONTROLE

  • Automação de tempo e movimentos
  • Instrumentação controle de processos
  • Controle de energia e utilidades
  • PLC, DCS, PC, Robôs, Scada, Redes Industriais
  • Comissionamento, Set Up e Operação
  • Manutenção

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO

  • Eficiência Energética
  • Lean Manufactory
  • Gerenciamento de Ativos
  • O&M Baseado em Eventos (Alarmes)
  • Controle Avançado APC
  • Otimização em Tempo Real RTO

CONVERGÊNCIA DE DADOS

  • Unir redes físicas
  • Unir diversos protocolos
  • Estruturas verticais
  • Estruturas horizontais
  • Colaboração
  • Toda cadeia de Valor

DIGITALIZAÇÃO BÁSICA – PRINCIPAIS TECNOLOGIAS

IoT – Internet of Things – Internet das Coisas

  • O QUE É: Conceito de interconectar via rede (Internet), equipamentos e dispositivos.
  • PARA QUE SERVE: Coletar dados e informações para análise e tomada de decisões, de forma remota.
  • COMO FUNCIONA: Um sistema eletrônico conectado no equipamento, coleta e envia o dado para um repositório, normalmente na nuvem (cloud), utilizando a Internet.
  • IMPACTO: Permitir tomada de decisões baseado em coleta de dados remotamente, com diversos usuários interligados.
  • EXEMPLO: Equipamentos enviando dados para análise de manutenção de seu fabricante, monitorando em tempo real, sem necessidade do cliente se preocupar.

Cibersecurity – Segurança de dados

  • O QUE É: Técnica de proteger sistemas, dados e informações de ataques de hackers.
  • PARA QUE SERVE: Controle de permissões, autenticações e validações de ações de leitura, processamento e escrita.
  • COMO FUNCIONA: Além de procedimentos de segurança, equipamentos analisam comportamento de tráfego e controlam autorizações na rede de comunicação.
  • IMPACTO: Sistemas de Cibersegurança permitem interconectar a cadeia de valor com segurança para os usuários.
  • EXEMPLO: Análise de dados e usuários de um controle operacional de uma refinaria, conectada ao sistema logístico externo e aos clientes, sendo monitorada.

Computação em Nuvem – Cloud Computing

  • O QUE É: Conceito de processar e armazenar dados em computadores virtuais, utilizando a internet como meio.
  • PARA QUE SERVE: Pode ser usado computadores como serviço, infraestrutura como serviço, software como serviço.
  • COMO FUNCIONA: Plataformas especializadas que permitem criar ambientes de processamento (ex. Azure Microsoft), conexão em IoT, análise de dados Data Science, virtualmente.
  • IMPACTO: Não existe mais a aquisição de hardware, software ou infraestrutura, tudo funciona com um serviço, pago pelo uso.
  • EXEMPLO: Criação de um computador virtual, instalado um software Scada que coleta dados via internet, processa e entrega KPI (indicadores) de forma remota, sem infraestrutura local.

Big Data

  • O QUE É: Ferramenta de processamento de banco de dados diversos, estruturados ou não, para análise, permitindo abstração.
  • PARA QUE SERVE: Unir diversos banco de dados, dentro de uma cadeia de valor de negócios, analisando em tempo real o comportamento.
  • COMO FUNCIONA: Diversos banco de dados espalhados, do cliente, planta produtiva, logística e consumo, geram dados, estruturado ou não e são analisados para tomada de decisões.
  • IMPACTO: Tomada de decisões mais assertivas para gestores e permite automação de processos (aprendizado de máquina) por identificação de comportamento.
  • EXEMPLO: Tomada de decisões de um gestor qual melhor produto produzir nas próximas 48h em função de demanda e alteração de rota logística em função de alteração climática, de forma automática.

TECNOLOGIAS HABILITADORAS – Acelerando o Processo da Digitalização

IIoT – Industrial Internet of Things – Internet Industrial das Coisas

  • O QUE É: Conceito de conectar via Cloud Computing, um conjunto de dados estruturados dentro da cadeia de valor.
  • PARA QUE SERVE: A partir de diversas estruturas espalhadas e todas conectadas, é possível tomar decisões em tempo real, independente da localização.
  • COMO FUNCIONA: Setores como logísticas, ou equipamentos terceiros ou que vendem serviços (ex. ar comprimido) são todos conectados na cadeia de valor da indústria, gerando dados para tomada de decisões.
  • IMPACTO: Todos estão conectados em tempo real, vendo o processo produtivo e interferindo no mesmo instante, diminuindo os Lead Times.
  • EXEMPLO: Um fornecedor de ar comprimido que coloca um compressor na fábrica e monitora seu consumo e manutenção para o cliente. Um fornecedor logístico que se conecta ao planejamento virtualizado e produtivo da fábrica, se adaptando mutualmente.

Wireless – Tecnologias 5G – LTE, LoRa, Lpwan, NBIoT (outras)

  • O QUE É: Tecnologias de comunicação de dados para criação de sistemas via Cloud Computing de alta performance.
  • PARA QUE SERVE: Conexão em tempo real desde pequenos dispositivos até interconexão de sistemas via satélite.
  • COMO FUNCIONA: As tecnologias novas permitem alta velocidade, facilidade de infraestrutura de dados, baixa latência, baixo consumo de energia.
  • IMPACTO: Criação rápida de ambientes de IoT e IIoT, conectados em nuvem para análise de dados e tomada de decisões.
  • EXEMPLO: Sistemas de medição de energia elétrica, água e luz (medidores) serão conectados em tempo real nas companhias. Agroindústria será conectada em tempo real em sistemas de manejo, cultivo e produção, da fazenda ao consumidor.

ML – Machine Learning – Aprendizado de Máquina – Uso linguagem Python, R e outras

  • O QUE É: Sistema que permite reconhecer padrões de dados, aprendendo, podendo tomar decisões autônomas.
  • PARA QUE SERVE: Uma vez tendo repetição e dados conhecidos, é possível automatizar uma tarefa de processamento via máquina.
  • COMO FUNCIONA: A partir da coleta de dados, sua análise e comportamento, os sistemas aprendem com os padrões, podendo repetir a ação conhecida e adquirir mais conhecimento acumulado.
  • IMPACTO: Tomada de decisões autônomas de processos repetitivos e conhecidos.
  • EXEMPLO: Veículos autônomos. Tomada de decisões em produção em função de novas demandas, sistemas de segurança e manutenção industrial. Operações de processos repetitivos.

Mineração de Dados – Data Mining – Uso linguagem Python, R e outras

  • O QUE É: Sistema que permite a partir de diversas fontes de dados e comportamento, identificar padrões para tomada de decisões.
  • PARA QUE SERVE: Com diversas fontes em tempo real e comportamento histórico, é possível fazer predições e reconhecimentos.
  • COMO FUNCIONA: Coletando dados a partir de um Big Data e criando modelos de comportamento, podemos identificar padrões usuais, tanto de pessoas, máquinas ou qualquer comportamento e minerar o dados para abstrair estatística de um resultado.
  • IMPACTO: Tomada de decisões mais assertivas, baseado em uma grande variedade de dados e comportamentos, de resultados positivos ou negativos.
  • EXEMPLO: Reconhecimento de pessoas, análise de probabilidade de calote bancário, análise de probabilidade de quebra de equipamentos ou atingimento de metas produtivas.

Realidade Virtual – Virtual Reality

  • O QUE É: Sistema que permite ver um ambiente de qualquer natureza a partir de dados programados e/ou coletados.
  • PARA QUE SERVE: A virtualização permite simular ambientes para análise de comportamento o mais próximo de uma realidade prevista.
  • COMO FUNCIONA: A partir de programação de cenários, modelos e coleta de comportamento existentes, o sistema simula comportamentos resultantes, permitindo uma emulação digital.
  • IMPACTO: Desenvolvimento de produtos, processos e rotas e modelos de planejamento produtivo a partir de comportamento simulado, podendo enviar diretamente ao sistema a escolha ou fazer correções.
  • EXEMPLO: Produção de roupas ou acessórios a partir de criação de modelos virtuais e simular produção. Criação e peças ou equipamentos dentro do ambiente virtual e simular funcionamento.

Realidade Aumentada – Augmented Reality

  • O QUE É: Sistema que permite unir o ambiente físico a um ambiente digital, interagindo com troca de dados.
  • PARA QUE SERVE: Aumentar a capacidade de informação do ambiente físico, podendo simular, operação e fazer manutenção a partir do mundo digital.
  • COMO FUNCIONA: O sistema reconhece o ambiente físico a partir de um sensor, código de barras ou geolocalização e projeta em um dispositivo dados as informações do equipamento, podendo interagir, tanto em operação quanto em manutenção ou simulação.
  • IMPACTO: Operações descentralizadas sem dispositivos de manobra, mais seguras e a prova de erros, manutenção colaborativa, a distância e sem papel.
  • EXEMPLO: Operação de uma turbina com todos os dados operacional no óculos do operador, vendo todo o processo. Manutenção de uma máquina com uso de manual digital e suporte remoto por outros técnicos.

Impressão 3D – Additive Production – Produção Aditiva

  • O QUE É: Processo de produção de peças a partir de deposição de materiais compostos.
  • PARA QUE SERVE: Produzir peças customizadas, sob medida, com rapidez e baixo custo.
  • COMO FUNCIONA: Uma impressora a partir de um projeto digital, deposita material composto a partir de filetação, construindo a estrutura, tanto interna com externa, entregando a peça para uso.
  • IMPACTO: Construção de peças únicas, antes inviáveis, construção de conjuntos a partir de único projeto, personalização e customização de peças e produtos.
  • EXEMPLO: Construir um brinquedo em casa sob medida. Construir uma prótese sob medida, construir conjunto de peça de uma turbina seriada sem necessidade de montagem.

Gêmeos Digitais – Digital Twins

  • O QUE É: Sistema que permite a prototipação digital de modelos, associando o mundo físico e o digital.
  • PARA QUE SERVE: Simular cenários de funcionamento, comportamento, operação e produção e equipamentos em diversas escalas de produção.
  • COMO FUNCIONA: Tendo um modelo existente (funcional), físico e seu projeto, conhecendo o comportamento deste (IoT), pode-se projetar e simular a partir do Gêmeo Digital, diversos tamanhos e comportamentos operacionais, podendo levar a produção de um equipamento customizado sem necessitar construí-lo antecipadamente.
  • IMPACTO: Redução no tempo e custo de desenvolvimento de projetos de peças, máquinas e equipamentos, customizados e já funcionais, com aplicações especiais, personalizadas.
  • EXEMPLO: Construção de um sistema de bombeamento de elevatória, customizado para uma região acidentada. Construção de uma motobomba para drenagem em um barco especial.

DRONE – Veículo aéreo não tripulado (VANT)

  • O QUE É: Aeronave não tripulada, controlada a distância.
  • PARA QUE SERVE: Sobrevoar ambientes para executar serviços diversos.
  • COMO FUNCIONA: Um equipamento aeronáutico, de diversos modelos, com hélices, alimentado eletricamente (carregado), guiado e controlado por radiofrequência, podendo se comunicar via Cloud.
  • IMPACTO: Utilizar em locais de difícil acesso, insalubres ou de risco. Permitir inspeções de manutenção, conferência logística e até executar entregas.
  • EXEMPLO: Gerenciar ativos industriais em plantas de refinaria ou offshore, fazendo inspeções técnicas. Análise de padrões para dedetização de lavouras.

AGV – Automated Guided Vehicle – Veículo Guiado Automaticamente

  • O QUE É: Equipamentos para transporte, guiados automaticamente com mecanismos de autocontrole.
  • PARA QUE SERVE: Transporte em geral, equipamentos, peças, produtos e até pessoas, normalmente usado em ambiente industrial.
  • COMO FUNCIONA: O equipamento possui sistema com sensores para autocontrole do próprio veículo, o mesmo responde a um programa de posicionamento de rota, conectado a um sistema de Cloud alimentado por uma camada de IoT.
  • IMPACTO: Movimentação de peças e cargas, arranjos logísticos de alta velocidade e precisão, eliminação de operações manuais de manuseio de materiais.
  • EXEMPLO: Arranjo logístico de transportadora de CD Centro de Distribuição, movimentação de peças para montagem de motores, testes e validação.

Blockchain – Protocolo de Confiança

  • O QUE É: Tecnologia de registro de dados distribuídos e descentralizados, que registra transações, à prova de violação
  • PARA QUE SERVE: Rastreabilidade de ações do objeto, guardando seu histórico transacional em forma de blocos.
  • COMO FUNCIONA: Cada transação do objeto é registrada formando conjunto de dados, os registros são efetuados em um portal (serviço), conjuntos de transações forma blocos, novos blocos são criados ao fim de um bloco. Estes conjuntos formam o histórico do objeto, podendo ser usado com documento, moeda, dado de controle.
  • IMPACTO: Registro de materiais, movimento de cargas e valores distribuídos, permissões e autenticações, rastreabilidade de receitas e composição de outros materiais a partir de outros Blockchains.
  • EXEMPLO: Criptomoedas, rastreabilidade de produtos agrícolas e composições de seu manejo até chegada ao consumidor. Sistema de segurança de dados em redes de informações e autenticações de operação de infraestrutura crítica.

Geolocalização – Geolocation

  • O QUE É: Sistema que permite a identificação ou estimativa, da localização geográfica de objetos, usando redes e geolocalizadores.
  • PARA QUE SERVE: Localização e rastreio de objetos, fixos ou em movimento, permitindo ações de gestão ou controle do movimento.
  • COMO FUNCIONA: O objetivo, portador de um geolocalizador, conectado em rede, identifica-se geograficamente por equipamentos, celulares, GPS, roteadores, radares e informa sua posição geográfica (numérica).
  • IMPACTO: Controle de movimento de objetivos e rastreio, sistemas de controle logístico e otimização de Just in Time na produção, diminuindo o Lead Time produtivo.
  • EXEMPLO: Rastreio de máquinas agrícolas, manejo, colheita e transporte de safra. Gestão de frotas de transporte e logística dentro da cadeia de Valor.

COBÔ – Collaborative Robot – Robô Colaborativo

  • O QUE É: Dispositivo manipulador de eixos que repete operações, trabalhando ao lado de um operador de montagem.
  • PARA QUE SERVE: Ajudar na montagem de peças e equipamentos que exigem apoio adicional, ação repetitiva ou operação intermediária.
  • COMO FUNCIONA: O operador executa a ação (ou programação) com o Cobô, este aprende o movimento e a operação, executa a ação com o operador, como é colaborativo, seus movimentos possuem sistema de segurança, onde o operador tem prioridade, parando o Cobô a qualquer momento.
  • IMPACTO: Diminuição no tempo de montagem de peças e equipamentos, diminuição de operações manuais, aumento da segurança e elevação da qualidade em função da repetibilidade operacional.
  • EXEMPLO: Cobô que coloca parafuso em uma unidade de montagem de motores, Cobô que segura a peça para efetuar costura em um artefato de couro.

Ainda falando sobre a tecnologia e sua evolução, que é constante, apresentamos algumas tendências, que vão adicionar potencial a estas tecnologias habilitadoras, acelerando ainda mais a transformação digital na indústria:

  • Revolução dos materiais – tecidos, alimentos, metais, defensivos, plásticos inteligentes, criando uma Nova Indústria (da produção a reciclagem de Nanomateriais)
  • Sensoriamento com Nanosensores em bioprocessos, biosensores dentro de processos comunicando com camada de IoT
  • Sociedade 5.0 – Indústria 5.0 – Convergência Pessoas e Tecnologia e Novo Mundo de Materiais na Produção Industrial

Concluímos que entender as tecnologias e retirar o melhor delas, elevando o Valor da Indústria, as tecnologias da Digitalização são a ponte para a Indústria 4.0, todavia as Pessoas são o foco do uso, para que os Processos evoluam.