Arquivo da categoria: Processos Industriais

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.

MANUFATURA 4.0 x PROCESSO 4.0

A Diferença da Digitalização e Indústria 4.0 entre Produção de Produtos Manufaturados e Processos Contínuos

A Indústria 4.0 nasce nos modelos de produção de manufatura, porém o conceito tecnológico está em todos os tipos de indústria.

A rigor, a Indústria 4.0 independe do modelo produtivo, uma vez que o conceito de produção industrial é a transformação de matérias primas em produtos consumíveis ou utilizáveis, todavia, existe uma diferença entre o foco na Digitalização na Manufatura e nos Processos Contínuos.

Neste contexto, vamos entender as diferenças que existem nestes dois tipos de indústria, uma vez que podemos dividir o setor industrial nestes dois grandes grupos, mas não vamos esquecer da produção em Lote, ou Batelada.

Veremos que o foco de projetos e resultados da Digitalização e Indústria 4.0 nestes segmentos, são diferentes, lembrando que um não exclui o outro, mas tem pesos e impactos diferenciados que devem ser observados.

Quanto ao impacto nas Pessoas e Processos, vamos descrever também suas diferenças, pontos importantes a observar na implantação e projetos.

A Transformação Digital na indústria é a aplicação das tecnologias da Digitalização, de forma a impactar toda a cadeia de valor, nas dimensões Tecnologia, Processos e Pessoas, orientado pelos seguintes itens de uso:

  • Digitalização de Ativos e Operações (IoT);
  • Conexão da Cadeia de Valor (IIoT);
  • Uso de Recursos de Cloud Computing;
  • Utilização de I.A. para Tomada de Decisões;
  • Uso de Tecnologias Habilitadoras.

O conceito e Indústria 4.0 é a interconexão de toda a cadeia de valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados em rede, utilizando Inteligência Artificial para a TOMADA DE DECISÕES na Indústria.

Quanto as tecnologias da Indústria 4.0, há diversas, e não queremos limitar o assunto, todavia para fins de estudo, precisamos entender que há um pré-requisito para implantação da Indústria 4.0, que passa pela Automação, Otimização e Convergência, a Digitalização Básica, é o próximo passo, isto é, tecnologias que estão dentro de qualquer contexto de digitalização, que são, IoT Internet das Coisas, Cibersegurança, Computação em Nuvem e Big Data, e finalizando, podemos utilizar a terminologia das Tecnologias Habilitadoras (é uma proposta de estudo), que na prática, viabilizam e aceleram o processo de Digitalização, tais como, Drones, Cobos, Aprendizado de Máquina, Impressão 3D, AGV, Realidade Aumentada, Realidade Virtual, Gêmeos Digitais, entre outras, lembrando que esta tecnologias são dinâmicas e estão em constante evolução e mudança.

O que é a Indústria da Transformação ou Manufatura:

  • Transforma e agrega materiais;
  • Fabrica componentes ou conjuntos;
  • Constrói um produto final ou subproduto;
  • É baseado em produção puxada;
  • É sensível ao fornecimento externo;
  • Produz lotes para um nicho de cliente;
  • Produção baseada em tempos e movimentos;
  • Produtos especiais são caros ou inviáveis.

O que é a Industria de Processos Contínuos:

  • Transforma produtos primários;
  • Fabrica produtos processados;
  • Fornece produtos final ou subproduto;
  • É baseado em produção por safra ou lote;
  • É sensível ao fornecimento de matéria prima;
  • Produz grandes lotes (commodities);
  • Produção baseada em transformação fisioquímica/biológica;
  • Somente escala de produção viabiliza custo.

Entendendo os contextos acima apresentados, vamos entender alguns principais desafios destes tipos de indústria:

MANUFATURA

  • Produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais;
  • Produzir produtos especiais em grande escala sob medida;
  • Eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística).

PROCESSOS CONTÍNUOS

  • Variabilidade de carga influencia no custo de produção;
  • Identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção;
  • Antecipação de eventos de Operação e Manutenção.

SOLUÇÕES E FOCO DE PROJETO

MANUFATURA

Como produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais?

  • Projetar e implantar a Fábrica Flexível, que permita a Massificação da Personalização.

Como produzir produtos especiais em grande escala sob medida?

  • Projetar e implantar a Fábrica Descentralizada, que permita a Customização em Massa.

Como eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística)?

  • Projetar e implantar a Fábrica Interoperável, que permita a Interoperabilidade da Cadeia de Valor.

>> Vejam as arquiteturas na apresentação e quanto aos conceitos verificarem Artigos Técnicos anteriores que já foram escritos.

PROCESSOS CONTÍNUOS

Como diminuir a variabilidade de carga influencia no custo de produção?

  • Implantar Controle Avançados APC com I.A. Inteligência Artificial para eliminar a variabilidade.

Como identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção?

  • Implantar Otimização em Tempo Real RTO com I.A. Inteligência Artificial para elevação de ponto ótimo de operação.

Antecipação de eventos de Operação e Manutenção?

  • Implantação de Gestão de Ativos com I.A. Inteligência Artificial para focar Manutenção com Prognóstico.

>> Vejam as arquiteturas na apresentação e quanto aos conceitos verificarem Artigos Técnicos anteriores que já foram escritos.

Como são os Processos de Batelada ou em Lote:

  • Preparação de carga de matéria prima ou produto final;
  • Processo que depende de TEMPO de REAÇÃO (física, química ou biológica);
  • A operação e qualidade se torna crítica se houver dependência de expertise operacional;
  • Repetibilidade é o que produz estabilidade na produção;
  • Em processos alimentícios o CIP Limpeza, faz parte do tempo de produção;
  • Capacidade de troca de receitas, diminui Lead Time na produção.

Na Digitalização de Processos de Batelada ou em Lote, é importante observar os principais pontos desafiadores neste tipo de fabricação:

  • Digitalizar o processo de modo a diminuir a Expertise de operação, isto é, o conhecimento do processo está na nuvem (Cloud);
  • A partir da digitalização, é possível analisar padrões produtivos, de forma a otimizar a produção pelo comportamento a cada lote processado;
  • A I.A. Inteligência Artificial apoiar a tomada de decisões na Receitas produtivas, servido de apoia a tomada de decisões junto aos gestores.

Em relação as Pessoas e Processo, podemos analisar seus principais impactos, fazendo uma relação antes (Como é), e depois (Como será):

Como normalmente é na Indústria:

  • Planejamento não acompanha produção – produção é puxada não conecta na cadeia de valor;
  • Operação toma ações locais e gestores tem expertise para tomada de decisões de produção para meta;
  • Manutenção analisa comportamento de ativos, usa preventiva e para processos para correções.

Como será esperado após a digitalização:

  • Planejamento e produção conectados em tempo real sob demanda – conectados na cadeia;
  • Operação supervisiona, máquina opera, gestor toma decisões baseado em Big Data e puxa otimização;
  • Manutenção trabalha com gestão de ativos baseado em condições, foco em prognóstico futuro – condições.

Para apoiar nos projetos propostos, nas dimensões Manufatura, Processos Contínuos e Batelada, sugerimos uma pesquisa nas Normas da ISA Sociedade Internacional de Automação, nos seguintes títulos:

ISA-106 – Processos Contínuos – Procedure Automation for Continuous Process Operations

ISA-88 – Controle de Batelada – Batch Control

ISA-95 – Integração de Fábrica – Enterprise-Control System Integration

Para complementar o foco de projetos nos dois tipos de produção industrial, podemos apontar algumas tendências tecnológicas, também nestas divisões:

Manufatura:

  • PROCESSOS: Fábricas mais perto dos consumidores;
  • TECNOLOGIA: Movimento entre máquinas com AGV;
  • PESSOAS: Muita personalização e customização de produtos.

Processos Contínuos:

  • PROCESSOS: Uso de Nanotecnologia para sensores;
  • TECNOLOGIA: Uso de DRONES para manutenção;
  • PESSOAS: Tomada de decisões baseado em I.A.

Concluímos que diversos são os impactos nas indústrias com a Digitalização, cada modelo produtivo tem um enfoque, tanto em tecnologia, processos ou pessoas. O importante é melhorar a qualidade e produtividade, de forma a extrair o que há de melhor neste momento da Indústria 4.0.