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LGPD – LEI GERAL DE PROTEÇÃO DE DADOS

A Segurança e a Proteção de Dados na Digitalização e Indústria 4.0

Entendendo que seremos uma sociedade digital, onde informações baseada em dados computacionais, estarão na base de toda a vida da população, sendo na escola, governo, segurança pública, saúde, indústria entre outros, nos remete a uma grande preocupação, que é a segurança sobre estas informações e de que forma ela estará disponível e como será tratada, além de suas responsabilidades.

O mundo já se movimenta na direção de regulamentar, utilizar normas, leis, onde o trato desta informação passa por responsabilidades, nosso texto tem a intenção de iniciar uma discussão acerca da LGPD – Lei Geral de Proteção de Dados, que no Brasil, será a base destas premissas de responsabilidade sobre o dado.

Em nosso caso, vamos lançar um olhar focal sobre a indústria, mais focado em sistemas de automação industrial, que manipula dados e permite a criação de camada de informações digitais, atendendo a realidade da Indústria 4.0.

Não temos a intenção de explicar a LGPD, até porque é um assunto jurídico, nosso principal objetivo é abrir um olhar sobre a importância de construir sistemas que levem em conta as responsabilidades sobre dados trafegados dentro das indústrias.

Vamos limitar nosso assunto neste texto em:

  • Evolução da quantidade de dados e da digitalização das informações como nova forma de comunicação e documentação;
  • Leis e Normas aplicadas a proteção de dados, especificamente a LGPD Lei Geral de Proteção de Dados;
  • Entender a proteção de dados na indústria, aplicando Normas e Leis, nas dimensões IoT (Internet das Coisas), Internet e Computação em Nuvem.

Como dissemos na apresentação do texto, a sociedade caminha para ter suas bases nos dados digitais, lembrando que isto é uma evolução, onde iniciamos com sociedade organizada a transferência de conhecimento e responsabilidades no início através da oratório, evoluímos com a escrita em documentos, após o invento a prensa e agora, com a internet e todo um conceito de dado computacional, teremos em todas as áreas a digitalização de informações.

Relembrando o conceito de Indústria 4.0, onde a interconexão de Toda Cadeia de Valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados na Internet, utilizando Inteligência Artificial para tomada de decisões na Indústria, nos leva a observar que cada elemento de conexão é um ponto sensível de informação digital, que deve ser tratada a partir da segurança do dado e da responsabilidade por este.

Quais os desafios frente a segurança da informação e responsabilidades, vejam os principais:

  • Proteger o dono dos dados e da informação;
  • Estabelecer regras na Internet;
  • Proteger Cibersistemas Industriais.

O que é a LGPD:

  • Lei que regulamenta, no Brasil, a forma pela qual as organizações deverão tratar dados e informações de pessoas;
  • A LGPD está alinhada com a regulamentação Europeia de Proteção de Dados (GDPR), colocando o Brasil em patamares globais;
  • A Lei estabelece regras detalhadas para coleta, uso, tratamento e armazenamento de dados pessoais de toda Cadeia de Valor.

Quais são os principais objetivos da LGPD:

  • PRIVACIDADE – proteção de dados da pessoa;
  • TRANSPARÊNCIA – regras claras para tratamento de dados;
  • DESENVOLVIMENTO – desenvolvimento econômico e tecnológico;
  • PADRONIZAÇÃO – regras únicas independente do setor;
  • PROTEÇÃO DO MERCADO – segurança jurídica no tratamento de dados;
  • CONCORRÊNCIA – promover concorrência através da portabilidade.

A LGPD estabelece algumas definições:

  • Dado Pessoal – Informação que identifica a pessoa;
  • Dado Pessoal Sensível – São as características que definem a pessoa;
  • Tratamento – A operação que é realizada com o dado;
  • Controlador – Pessoa que toma a decisão com o dado;
  • Operador – Pessoa que realiza o tratamento do dado em nome do Controlador;
  • Agentes de Tratamento – Controlador e Operador.

Quanto a abrangência da LGPD:

IMPORTANTE

  • Regula dados de pessoas física
  • Aplica-se independente do meio
  • Aplica-se dentro do Brasil e operações fora

NÃO APLICAÇÃO

  • Para fins particulares e não econômicos
  • Para fins jornalísticos, artísticos, acadêmicos
  • Segurança pública
  • Investigação
  • Dados em trânsito de outros países

Quanto aos princípios da LGPD:

USO DO DADO

  • Finalidade
  • Adequação
  • Livre acesso
  • Necessidade
  • Transparência
  • Qualidade dos dados
  • Segurança
  • Prevenção
  • Não discriminação
  • Responsabilização
  • Prestação de contas

COMO DEVE SER

  • Uso de dados com propósitos legítimos
  • O tratamento deve ser compatível com as finalidades
  • O tratamento do dado deve ser limitado ao mínimo para o objetivo
  • O titular tem livre acesso à consulta de seus dados
  • Os titulares devem ter seus dados claros, exatos e relevantes
  • O titular deve ter suas informações precisas e facilmente acessíveis
  • Deve-se aplicar técnicas e segurança para proteger acessos não autorizado de dados
  • Deve haver procedimento de prevenção de danos a dados
  • Não pode haver tratamento de dados discriminatórios
  • Deve haver demonstração de medidas que comprovem o cumprimento das normas de proteção

Quanto a base legal:

HIPÓTESES QUE JUSTIFICAM O TRATAMENTO DE DADOS PESSOAIS

  • Consentimento do titular
  • Cumprimento de obrigação legal ou regulatória
  • Por administração pública para fins de leis e regulamentos
  • Para realização de estudos de órgãos de pesquisa
  • Para execução de contratos ou procedimentos preliminares
  • Para proteção da vida
  • Para exercício regular do direito em processo
  • Para interesses legítimos do controlador
  • Para uso em Saúde ou entidades sanitárias
  • Para proteção do crédito
  • Pessoas sensíveis, crianças e adolescentes tem tratamento específico

TÉRMINO DO TRATAMENTO

  • Finalidade alcançada
  • Fim do período
  • Manifestação do titular
  • Determinação legal

Quanto aos direitos do titular:

LIBERDADE E PRIVACIDADE DE INDIVÍDUOS

  • Informações claras sobre o tratamento de dados
  • Confirmação da existência de tratamento
  • Correção de dados incompletos ou inexatos
  • Bloqueio, anonimato e eliminação de excesso de dados
  • Portabilidade de dados para outro fornecedor
  • Eliminação de dados pessoais do tratamento
  • Informação do uso de dados compartilhados
  • Possibilidade de não fornecer consentimento ou saber das consequências
  • Possibilidade de revogação fácil e gratuita

OBSERVAÇÃO

O Controlador deverá cumprir de imediato qualquer solicitação do titular, caso não possa de imediato, deverá comunicar e justificar com as devidas razões que o impeçam e caso não seja o agente, apontar qual o agente de fato, caso o conheça.

Quanto as obrigações do controlador:

RESPONSABILIDADES

  • Provar o consentimento do dado de acordo com a Lei
  • Confirmar existência ou providencia acesso a dados
  • Manter registro de todas as operações de dados (autoridade nacional)

AUTORIDADE NACIONAL

  • Deverá o controlador, relatar:
  • Descrição dos tipos de dados
  • Metodologia de coleta
  • Metodologia de segurança
  • Análise do controlador quanto a proteção e mitigação de riscos

RESPONSÁVEL PELO DADO

  • Indicar um responsável de forma pública
  • Aceitar reclamações e prestar esclarecimentos e providências
  • Receber comunicação da autoridade nacional
  • Orientar funcionários e contratados
  • Ser responsável por todas atribuições

Quanto a troca de dados internacional:

SEGUIR OS PADRÕES DA LGPD

  • Entre países que tenham grau de proteção de dados previsto em Lei
  • O controlador oferecer e comprovar garantias dos direitos do titular do dado
  • Quando for transferência de cooperação jurídica internacional (acordo)
  • Autorizada pela autoridade nacional de proteção de dados
  • Para execução de políticas públicas
  • Quando o titular fornecer consentimento específico
  • Quando necessário para cumprimento de obrigação legal
  • Para execução de contrato
  • Para exercício de direitos em processos

OBSERVAR

Leis e regulamentações específicas de cada país ou organismo internacional

Quanto a segurança dos dados:

O QUE DEVE SER FEITO

  • O agente deve proteger dados contra acesso não autorizado, destruição, perda, alteração ou comunicação
  • Os projetos de segurança devem ser baseados em Privacy by Design ou Security by Default
  • Casos de incidente de segurança devem ser comunicados a autoridade nacional e ao titular do dado
  • Descrever as providencias a serem tomadas

A COMUNICAÇÃO DO INCIDENTE

  • Descrição da natureza dos dados afetados
  • Envolvidos
  • Técnicas utilizadas para a segurança
  • Riscos do incidente
  • Justificar a comunicação
  • Medidas de correção ou diminuição de impacto

IMPORTANTE

  • O Agente de dados poderá individualmente formular regras de governança de segurança de dados, que possa:
  • Aplicar no tratamento de dados
  • Uso de padrões e normas
  • Obrigações da organização
  • Ações educativas
  • Mecanismos internos de mitigação

Entendendo o PRIVACY BY DESIGN ou SECURITY BY DEFAULT:

PRIVACY BY DESIGN

A empresa que trata o dado é responsável pela proteção e privacidade durante todo o ciclo de vida, o usuário deve ter o controle e a opção sobre seus dados, sempre que possível usar dados não identificáveis, ser proativa na proteção.

SECURITY BY DEFAULT

Quando um produto ou serviço é lançado, todas as configurações de segurança do dado do usuário, já são aplicadas como padrão, sendo habilitadas de forma voluntária por quem usa, quantidade e tempo limitado.

Quanto as sanções:

DESCUMPRIMENTO DA LEI (AGENTES)

  • Indenizar o titular do dado
  • Receber advertência para adoção de medidas corretivas
  • Multa de 2% faturamento, limitada a 50 milhões por infração
  • Infração publicada após confirmação
  • Bloqueio de dados pessoais até regularização
  • Eliminação dos dados pessoais após infração

O PROCEDIMENTO ADMINISTRATIVO PREVE

  • Gravidade e natureza da infração
  • Boa fé
  • Vantagem pelo infrator
  • Condição econômica do infrator
  • Reincidência
  • Grau do dano
  • Cooperação do infrator
  • Adoção de políticas de boas práticas
  • Adoção de medidas corretivas
  • Proporção entre gravidade e intensidade da sanção

OBSERVAR

  • Autoridade nacional poderá considerar faturamento total do grupo empresarial
  • Para aplicação de multa diária poderá ser levado em consideração gravidade da falta ou dano causado

O que fazer para estar de acordo com a LGPD, proposta de um check list geral:

  • Contratar assessoria jurídica;
  • Entender os impactos da LGPD em seus processos;
  • Revisão políticas de tratamento de dados pessoais;
  • Manter registro de dados que demonstrem adequação de tratamento;
  • Avaliar sua base legal por tratamento de dados;
  • Manter documentação de consentimento e transparência nas operações dos dados;
  • Adequar estrutura operacional para viabilizar cumprir a lei perante o titular do dado;
  • Desenvolver mecanismos onde o titular exerça o direito de transparência e edição dos dados (conteúdo);
  • Adotar medidas técnicas de tratamento seguro dos dados;
  • Desenvolver processos internos que realizem manutenção de registros e seus tratamentos;
  • Gravar dados visando atender a finalidade de sua coleta, cumprindo a lei;
  • Nomear encarregado de dados pessoais;
  • Adotar procedimento rígido de transação de dados com exterior;
  • Desenvolver sistemas de identificação e combate a incidentes de segurança;
  • Fazer seguros para cobertura em caso de incidentes de segurança;
  • Criar políticas de segurança para respostas a incidentes;
  • Executar análise de conformidade no tratamento dos dados, analisando riscos e sanções;
  • Ter um plano de contingência caso ocorra um incidente (minimizando o dano).

O que a empresas deverá fazer:

  • Ter entendimento da sua estrutura de dados;
  • Fazer auditoria sobre o tratamento de dados;
  • Fazer gestão do consentimento e anonimização;
  • Fazer a gestão dos pedidos do titular;
  • Ter relatórios de impacto;
  • Implantar medidas de segurança de dados;
  • Criar um plano de governança no tratamento;
  • Estabelecer um plano de comunicação de incidentes de segurança;
  • Validar os términos dos tratamentos;
  • Obter certificação de auditorias;
  • Identificar o encarregado pela LGPD;
  • Mitigar e prevenir conflitos.

Diretrizes de um roteiro básico de implantação:

  • Treine e qualifique as pessoas
  • Mude os processos de acordo com a lei
  • Implante tecnologias

A Internet como sendo o elemento ou mídia de comunicação global, capaz de dar o formato da sociedade digital, vem evoluindo em termos de tecnologia e segurança, mas os desafios aumentam e são impostos de acordo com novas demandas e paradigmas.

Algumas questões de alta relevância que nos remetem a refletir:

  • A Internet como conhecemos hoje, atenderá o Novo Mundo Digital?
  • A segurança na Internet, como conhecemos hoje, permitirá uma Sociedade Digital?
  • A Internet sempre será uma terra de ninguém? Ou poderá mudar de patamar, uma vez que é a nova via na Nova Sociedade.

Segue abaixo, um descritivo de tendência da Internet, de modo a dar uma resposta a evolução e as necessidades da digitalização:

  • Desafio: A Internet para suportar a Sociedade Digital deverá ter alta capacidade de endereçamento, processamento, baixa latência e suportar novos padrões e protocolos.
  • Solução: Tecnologias como, IPV6 de endereçamento, computação em nuvem, 5G e MQTT, são evoluções para atender estas novas realidades.
  • Desafio: A segurança na Internet deverá evoluir para não colapsar com o aumento exponencial de pontos de acesso, como o IoT permite.
  • Solução: Utilização de robôs de antivírus (vacinas digitais) na rede, uso de perfis dentro da Deep Web (Dark Web) para interconexão de infraestrutura crítica, criptografia nativa, são algumas evoluções de alto impacto na segurança na internet.
  • Desafio: A Internet é território livre, mas deve evoluir para um ambiente mais regulado, não rígido, mas monitorado e com possibilidade de intervenções.
  • Solução: As Leis e Marco Regulatórios devem dar um formato que preserve usuários, empresas, entidades e governos no uso da rede, com responsabilidades e penalidades.

Vamos aplicar alguns destes conceitos de segurança na indústria, observamos de imediato que estes desafios são relativamente novos, quando pensamos em chão de fábrica e ambiente de automação industrial.

Observe algumas vulnerabilidades, que hoje existem em uma linha de produção automatizada, bem como em processos industriais:

  • Convergência de dados, computação em nuvem e interconexão com internet;
  • Infraestrutura de redes de comunicação de toda fábrica e camada de IoT internet das coisas
  • Banco de dados de clientes, planejamento, fornecedores, logística

Cenários como este, dentro do conceito de Indústria 4.0, apontam soluções, vão desde aplicações de Cibersegurança, boas práticas e a própria LGPD, por isso o entendimento de como o dado trafega na cadeia de valor é de grande importância para questões de responsabilidades.

Então, frente a estes desafios apontados, podemos descrever algumas soluções:

  • Desafio: convergência de dados, computação em nuvem e interconexão com internet.
  • Solução: Aplicar a Técnica de Defesa em Profundidade, criar roteamento em toda a Internet para Fábrica – ISO/IEC 27001 e 27002 (ISA99).
  • Desafio: infraestrutura de redes de comunicação de toda fábrica e camada de IoT internet das coisas.
  • Solução: Aplicar a técnica de Defesa em Profundidade, usar criptografia nos dados de fábrica, monitorar a rede industrial contra acesso não autorizado – ISO/IEC 27001 e 27002 (ISA99).
  • Desafio: banco de dados de clientes, planejamento, fornecedores, logística.
  • Solução: Aplicar a LGPD e todas as premissas da Lei, associar boas práticas e criar um manual de Governança de Proteção na Indústria.

Quanto a aplicação direta da LGPD no ambiente de dados industriais, podemos apontar os principais elementos que devem ser mitigados com a lei:

CADEIA DE VALOR INTERCONECTADA

Os dados de clientes, fornecedores, pedidos, marketing, logística, entre outros, são dados de pessoas, que podem inclusive serem sensíveis, a adaptação de acordo com a LGPD é essencial, uma vez que a Cadeia de Valor está toda conectada na Fábrica Digital.

DIVERSOS BANCO DE DADOS INTERCONECTADOS

Banco de dados de cliente, banco de dados de pedidos nominais, banco de dados de transporte e logística, banco de dados de histórico de clientes com perfis de consumo, entre outros, estão sujeitos a todas as condições da LGPD.

APLICAR TODA A LGPD COM UM OLHAR ATENTO EM:

  • Criar política de uso dos dados dentro da rede interconectada na Cadeia de Valor
  • Entender a aplicar dentro da necessidade o formato de compartilhamento de dados na indústria
  • Criar cultura de proteção do dado e sua importância na organização
  • Estabelecer novos procedimentos de coleta e tratamento de dados na indústria (produção)
  • Colocar em prática medidas de transparência no tratamento de dados

Concluímos que a LGPD organiza e orienta de forma clara, a importância que as empresas devem dar aos dados das pessoas, na indústria, dentro da Cadeia de Valor, associado à digitalização, se faz necessário aplicar todas os conceitos da Lei e incorporar boas práticas e tecnologia, de modo a não ter dados extraviados, dentro das vulnerabilidades dos sistemas, caso não existam e não se apliquem Políticas de Segurança de Dados.

5G NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

A Evolução Tecnológica na Telecomunicação Móvel e seus Impactos na Automação Industrial

Em face a todo o movimento em torno da Transformação Digital e Indústria 4.0, o tema referente a nova geração nos sistemas de telecomunicação, a chamada 5G, que tão logo estará disponível para uso em diversos sistemas de comunicação de voz e dados, seguramente, provocará um grande impacto em toda a sociedade.

Nosso texto, tem a intenção de iniciar uma discussão a respeito dos principais pontos técnicos e de aplicação, a respeito desta evolução de rede de telecomunicação, principalmente voltado a aplicações na indústria, nosso foco de atividades, então vamos comentar sobre:

  • A Tecnologia da Telecomunicação Móvel 5G (5ª Geração);
  • A Realidade da Indústria 4.0 a partir da Tecnologia 5G;
  • Aplicações e Tecnologias em 5G na Indústria.

O que é a Rede 5G?

  • É a quinta geração de redes móveis, a evolução da banda larga sem fio;
  • Esta rede permitirá o aprimoramento das telecomunicações, principalmente de dados;
  • Tornará real a interconexão da IoE Internet de Todas as Coisas.

Quanto a evolução das comunicações na indústria, podemos também associar as gerações dos sistemas de telecomunicação:

1G

  • Controles Mecânicos e Pneumáticos;
  • Controles Eletromecânicos;
  • Início da Eletrônica na Automação;
  • Eletrônica Analógica e Início da Digital na Automação.

2G

  • Início das Redes e Protocolos Industriais;
  • Scada estabelecido no Controle;
  • Uso do OPC;
  • Início do Windows na Indústria.

3G

  • Uso do OPC como Padrão de Comunicação;
  • Uso de Windows nos Sistemas e Redes;
  • Uso de Redes Ethernet;
  • Conceitos de Cliente e Servidor.

4G

  • Uso da Internet dentro da Automação Industrial;
  • Acesso Remoto de Dados;
  • Integração e Convergência na Indústria;
  • Conceitos de Publisher Subscriber;
  • Indústria 4.0.

5G

  • Evolução dos Sistemas de IoT na Indústria;
  • Novas Formas de Interação no Controle e Operação Industrial;
  • Realidade Virtual e Aumentada;
  • Inteligência Artificial.

Toda a transformação baseada na utilização de sistemas de telecomunicação, está diretamente relacionada ao uso de dados, hoje o uso de dados em dispositivos supera em crescimento outras formas de comunicação.

As redes 5G estão na classe de redes sem fio, WAN Wide Area Network, onde temos as principais características:

  • Confiabilidade;
  • Interoperabilidade;
  • Acessibilidade;
  • Disponibilidade de Espectro;
  • Segurança de Ponta a Ponta;
  • Qualidade de Serviços.

Dentro das possibilidades que 5G oferece, temos novas terminologias que levarão a novos projetos de comunicação de dados, tais como:

  • IoE – Internet de Todas as Coisas – Internet of Everythings

Conceito e conectar qualquer dispositivo que gere dados e o torne disponível em qualquer local para processamento.

  • M2M – Máquina para Máquina – Machine To Machine

Capacidade de dispositivos de controle de se comunicarem entre si para tomada de decisões autônomas.

  • Internet Táctil

Com a diminuição nas latências das comunicações, será possível ter a percepção em tempo real dos dispositivos, parecido com a velocidade dos sentidos humanos, mudando nossa experiencias com as máquinas.

O 5G é uma resposta a alguns desafios da atualidade, em termos de demanda de uso, tais como:

  • Aumento exponencial na quantidade de dados trafegados pelos sistemas, mais pessoas conectas, advento da IoE (Internet of Everything) Internet de Todas as Coisas;
  • Incorporação de serviços em tempo real, tais como, Videostream e Internet Táctil, necessitando de alta velocidade e alta capacidade de tráfego de dados;
  • Novos formatos de serviço, não somente monitoração, mas controle, a distância executar medição e controle mais preciso e em alta velocidade em tempo real.

A Nova Geração das Redes 5G mudarão a forma como entendemos:

  • VELOCIDADE – é uma rede de alta velocidade de comunicação com diversas vias paralelas;
  • LATÊNCIA (tempo de resposta) – uma rede de baixa latência, praticamente respostas em tempo real;
  • CONECTIVIDADE – uma rede que permitirá grande quantidade de dispositivos em uma área (alta densidade).

Além de incorporar características adicionais, tais como:

  • EFICIÊNCIA ENERGÉTICA – baixo consumo de energia na rede e nos dispositivos (90% economia);
  • REDUÇÃO DE CUSTOS – com a escalada da rede, espera-se uma redução no CAPEX e OPEX em serviços móveis;
  • NOVOS SERVIÇOS – dados em alta definição, comunicação M2M, localização e computação em nuvem.

As principais tecnologias que permitirão as redes 5G operarem em um formato mais evoluído de comunicação são:

  • Ondas Milimétricas, trabalharemos com maiores frequências, isso diminuirá o alcance das comunicações;
  • Pequenas células, utilizaremos maior quantidade de torres para ampliar a área de cobertura;
  • Comunicação MIMO, esta tecnologia permitirá múltiplos envios e recepções das mesmas antenas de comunicação;
  • Feixe de Comunicação (Beamforming), para que não haja interferência, a comunicação será direcional e endereçável no nível de dispositivo;
  • Comunicação Full-Duplex, através de switches de alta velocidade, poderemos comunicar de forma bidirecional em alta velocidade.

Relembrando o conceito de Indústria 4.0, interconexão de toda cadeia de valor (informações + pessoas + equipamentos) conectados na internet, utilizando inteligência artificial para tomada de decisões na indústria.

Observe que no conceito a interconexão via internet é um gargalo nas comunicações e tecnologias atuais, daí o 5G entra como grande alavancador para permitir colocar em prática o conceito de interconexão na totalidade.

Com a realidade do 5G, os equipamentos já virão equipados com o Chip, poderemos colocar um chip de dados e iniciar uma comunicação na internet e com um provedor de nuvem por exemplo.

Na indústria, poderemos ter diversas aplicações, listamos abaixo algumas, veja a apresentação para entender melhor:

  • Sistemas de Automação Legados;
  • Sistemas de Automação com Gateways;
  • Sistemas de Automação com CHIP 5G;
  • Como os Serviços serão compartilhados.

Como fica a segurança da informação no 5G? Listamos abaixo as tecnologias que são utilizadas:

  • Utiliza USIM (Universal Subscriber Identity Module), permite algoritmo de autenticação e criptografia, além de uso de aplicativos para aprimoramento da segurança.
  • Possui segurança na ponta, isto é, possui chaves digitais de autenticação entre os comunicantes da rede e segurança no núcleo (rede) – monitor de dados.
  • Possui sistema em Hardware de criptografia (HSM), certificação dos dados, provisionamento Over-The-Air, que é atualização constante de perfil do usuário.

A evolução não para e podemos ainda apontar algumas tendências na continuidade nos sistemas de telecomunicação, que impactarão na indústria:

  • Todos ativos industriais virem de fábrica com CHIP 5G de dados, desde o nível de IoT até o nível estruturado IIoT Internet Industrial das Coisas;
  • Empresas de telecomunicação especialista em serviços de dados, o CHIP funcionará só para IoT e a cobrança será no consumo do serviço;
  • Início das pesquisas com o 6G, comunicações da ordem de 1TB/s, operando em frequências de terahertz (THz).

Concluímos que a capacidade de comunicação de dados com confiabilidade, interoperabilidade e acessibilidade é o grande desafio para uma sociedade digital, a tecnologia 5G permitirá que a Indústria 4.0 seja uma realidade no âmbito da convergência da Cadeia de Valor.

PROTOCOLOS DE IoT INTERNET DAS COISAS – MQTT

Aplicando os Protocolos de IoT para Digitalização em Sistemas de Automação Industrial

A busca pela padronização e segurança na comunicação com elementos de IoT Internet das Coisas, são uma necessidade imediata para que tenhamos bons projetos de transformação digital, principalmente em nosso caso, com soluções voltadas para indústria.

Os protocolos de comunicação aplicados no chão de fábrica, são uma realidade desde meados da década de 90, com a evolução da digitalização, a discussão em torno de protocolos novamente ganha um novo entorno, com este texto temos a intenção de falar sobre como:

  • Entender sobre os principais protocolos de IoT Internet das Coisas para aplicação na Indústria;
  • Como aplicar os modelos de protocolos e suas arquiteturas para criar a camada de IoT nos sistemas de automação industrial;
  • Como criar soluções de IoT e Computação em Nuvem a partir da conectividade entre dispositivos (aplicações).

O foco de nosso texto será explicar e comentar o protocolo de IoT baseado na camada de comunicação no nível de Aplicação, segundo o modelo OSI e o Modelo TCP/IP, tema de apresentações e textos anteriores a este.

Relembrando, o que é protocolo, é um conjunto de regras, normas e padrões (elementos lógicos), que permitem com que dispositivos interconectados se comuniquem entre si, criando uma linguagem única, entendível entre os elementos da rede.

Estes protocolos definem, entre outras variáveis, troca de dados, tamanho, tratamento de erros, tempo de envio e respostas, envio de status e outros.

Como principais desafios para os protocolos de IoT, podemos listar abaixo:

  • Permitir comunicação assíncrona na rede (independente de tempo), modelo IoT;
  • Permitir publicação do dado na rede para todos os dispositivos (Publisher / Subscriber), modelo IoT;
  • Permitir comandos bidirecionais de forma ativa na rede (em processamento – iniciando a conexão) IoT como complemento da automação;

Podemos criar uma rede de IoT sem estas características, onde o perfil seja somente para informação corporativa ou envio de dados (não industriais), daí a importância de conhecer o protocolo.

A evolução da comunicação industrial, passa por diversas aplicações, na década de 80 e 90, utilizavam-se o conceito de LP Linhas Privadas, onde através de linhas telefônicas, enviava-se dados, em formatos binários, para análise de forma remota em terminais. Com a Internet, nos anos de 2008, passou-se a utilizar os protocolos HTTP e HTTPS, utilizando inclusive browsers de navegação com interface HTML. Nos últimos anos, após 2016, com a IoT na indústria, temos alguns protocolos, onde vamos pontuar o OPC-UA e o MQTT, objeto de nosso estudo.

Temos diversas formas de comunicar em uma rede utilizando Internet como meio, para criar camadas de IoT, vamos pontuar alguns protocolos, tais como, HTTPS, AMQP, MQTT e OPC-UA, lembrando que nosso texto tem aplicação industrial, não excluindo outros tipos de uso.

O HTTPS, Hyper Text Transfer Protocol Secure, é um protocolo síncrono e unidirecional, o ciente espera o servidor responder, para aplicações IoT fica limitado, na automação podemos usar para criar telas de informações via Browser, por exemplo (HTML5).

O protocolo AMQP, Advanced Message Queuing Protocol, assegura confiabilidade e interoperabilidade, porém precisa de boa capacidade computacional, onde a latência de rede também não pode ser uma preocupação, aplicações corporativas em nuvem são adequadas com este protocolo.

O MQTT, MQ Telemetry Transport, é um protocolo mais simples comparado ao AMQP, porém com características de segurança e qualidade de serviço, a ideia é necessitar de baixa capacidade de processamento, fazendo-se ideal para aplicações de IoT em ambiente industrial.

Para aplicações que não são baseadas em TCP/IP existe o MQTT-SN (Sensor Network), está fora de nosso contexto falar deste modelo.

O OPC UA – Unified Architecture (Arquitetura Unificada), é um padrão aberto de comunicação de dados industriais, e ao contrário do OPC Classic, o OPC UA utiliza um modelo de informação orientado a objetos, que suporta estruturas, objetos, máquinas de estado, base legada, além de ser independe de sistema operacional (Windows), onde este:

  • Suporta arquitetura orientada a serviços (SOA) que permite a fácil personalização do OPC UA, para diversos tipos de dispositivos e aplicativos;
  • O OPC UA possibilita a troca de dados brutos e informações pré-processadas entre os sistemas incorporados nos sensores e nos dispositivos de campo e os sistemas de ERP, MES e de visualização de processos (IHM);
  • Possui segurança Robusta de dados.

Nosso texto irá focar no uso do Protocolo MQTT, devido ao crescimento e alta adesão ao uso em camadas de IoT na industrial, com este foco, poderemos detalhar mais suas aplicações.

Quais os benefícios de uso do MQTT?

  • Código simples, permite que o protocolo funcione em sistemas legados ou com limites de armazenamento e internet limitada;
  • Sistema só permite passar pelo protocolo MQTT, o dado que é necessário, não sobrecarregando o sistema ou até sofrer panes os travamentos;
  • Sistema aberto de domínio público, garante flexibilidade e instalação em qualquer hardware ou sistema, adaptado e configurado conforme escolhas específicas;
  • Possui sistema de segurança de dados e qualidade de dados no protocolo.

A tecnologia do MQTT, é baseada em três elementos:

  • Publisher – o dado que é publicado no Broker, sinal de um sensor por exemplo.
  • Subscriber – é o dados consumido que vem o Broker, que organizou e deixou disponível para uso.
  • Broker – responsável por fazer a gestão dos dados publicados e as subscrições do protocolo (quem requisita) – é desacoplado entre as partes.

Exemplo de funcionamento do MQTT, tendo um sensor de temperatura para publicar os dados (mensagem) no tópico “temperatura”, os clientes interessados que se inscreveram no tópico “temperatura” obterão os dados de temperatura publicados. Veja figura na apresentação.

O MQTT é amplamente usado em aplicativos incorporados da Internet das Coisas (Internet of Things), onde todos os sensores estão conectados a um servidor e temos acesso para controlá-los pela Internet.

Quanto ao funcionamento do BROKER, é um servidor que recebe todas as mensagens dos clientes e, em seguida, roteia as mensagens para os clientes de destino apropriados. Um cliente MQTT é qualquer dispositivo (de um microcontrolador a um servidor completo) que executa uma biblioteca MQTT e se conecta a um broker MQTT em uma rede.

Para se criar aplicações com a estrutura do MQTT, utiliza-se as seguintes ferramentas:

  • API – Application Programming Interface – conjunto de rotinas e padrões estabelecidos por uma determinada aplicação, para que consigam trocar funcionalidades sem conhecimento de detalhes;
  • REST – Representational State Transfer – conjunto de princípios e regras para criação de projetos WEB com interfaces bem definidas;
  • JSON – JavaScript Object Notation – é um formato leve de troca de dados entre dispositivos, bem mais simples que o XML, além da vantagem da leitura simples, velocidade maior no transporte de dados e arquivos de tamanho reduzido.

Podemos utilizar em forma de aplicação do MQTT, em diversos aplicativos, bem como, em outros equipamentos que suportem este protocolo, já temos por exemplo, PLC Controladores Programáveis que comunicam em MQTT, gateways que transformam protocolos conhecidos neste padrão, facilitando a integração na nuvem.

O MQTT também permite o serviço de M2M, Machine To Machine, que é a aplicação de trocar dados entre dispositivos, através de Microserviços, tomar decisões supervisionadas ou autônomas.

Para um melhor entendimento sobre a aplicação do MQTT na indústria, vamos entender a evolução da conectividade na automação industrial, onde temos:

  • 1ª Geração – Monolítico
  • 2ª Geração – Redes de Comunicação
  • 3ª Geração – Distribuído
  • 4ª Geração – Serviços e Microserviços

Há dois termos muito importantes para serem conhecidos na área de Serviços e Microserviços, que estão permeando as novas arquiteturas de automação:

  • SOA – Service-Oriented Architecture, Arquitetura Orientada a Serviços, um modelo de sistema baseado em aplicações distribuídas, acessíveis por Webservices, utilizando Orquestração de dados. Aplicações em Dados Estruturados IIoT, utilizando XML, HTML (SOAP) (ex.)
  • MOA – Microservice Oriented Architecture – Arquitetura Orientada a Microserviços, um modelo de sistemas baseado em funções distribuídas, acessíveis por Microserviços, utilizando Coreografia de dados. Aplicações em dados simples (end poits), ideal para IoT, utilizando REST (ex.)

A automação industrial está evoluindo para poder suportar todas as questões de serviços de comunicação, além de seu foco principal de comando e controle, vamos pontuar abaixo algumas tecnologias da Automação Industrial 4.0:

  • Entradas e saídas em campo, associada com informações de IoT;
  • Computação EDGE no campo, pré processamento para Nuvem com cibersegurança;
  • Controle distribuído, software de controle e lógica como Microserviços (controle virtual);
  • Uso de Backbone de rede para convergência da Cadeia de Valor, usando FOG no nível IIoT;
  • Uso de Microserviços no ecossistema da empresa, compartilhando eventos e tomada de decisões, utilizando I.A. Inteligência Artificial.

Outra questão muito importante é quanto a segurança de dados, utilizando em nosso caso o MQTT para a camada de IoT, o protocolo suporta de forma básica algumas funções:

A conexão do cliente ao broker, seja ele subscritor ou publicador, é originalmente feita via TCP, com opções de login (usuário e senha) e uso de criptografia (SSL/TLS).

Para evoluir na questão da Cibersegurança, é necessário aplicar práticas e adicionar ao ambiente de hardware, software, redes e usuários, recomendamos ler nosso texto específico para este tema.

Outra característica importante no protocolo MQTT é sua função que permite o controle sobre a Qualidade de Comunicação ou de Serviço:

  • QoS 0 (at most once): É o que conhecemos como “best effort”, ou melhor esforço;
  • QoS 1 (at least once): Neste nível existe a confirmação de entrega de uma mensagem;
  • QoS 2 (exactly once): Garante que a mensagem seja entregue exatamente uma vez;

Não existe um QoS melhor ou pior, isto irá depender de cada cenário de aplicação do MQTT.

A evolução dos protocolos, bem como da automação industrial é permanente, podemos pontuar algumas tendências nesta continuidade:

  • Dispositivos de automação com IoT e MQTT nativo;
  • Uso de Microserviços (lógica e controle) na rede de Automação;
  • Uso de I.A. Inteligência Artificial para criação de Microserviços dinâmicos.

Concluímos que para criação das redes de IoT nas indústrias, é necessário evoluir em protocolos e modelos de serviços compartilhados na rede, o MQTT e o MOA são tecnologias que já permitem criar soluções a partir desta nova realidade, aderente a Indústria 4.0.

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.