Tecnologias emergentes da indústria 4.0 com exemplos do mundo real

O que é a tecnologia da Indústria 4.0?

A Indústria 4.0, também conhecida como a Quarta Revolução Industrial, tem tudo a ver com tornar os negócios mais inteligentes e automatizados. Enquanto a Terceira Revolução Industrial se concentrou em mudar os processos mecânicos e analógicos para os digitais, a Quarta Revolução Industrial se concentra em aprofundar o impacto de nossas tecnologias digitais, tornando nossas máquinas mais autossuficientes, capazes de “conversar” umas com as outras e considerar enormes quantidades de dados de uma forma que os humanos simplesmente não conseguem — tudo em nome da eficiência e do crescimento. A tecnologia da Indústria 4.0 representa uma mudança fundamental na forma como as empresas operam, tão fundamental quanto a mudança da energia a vapor para a eletricidade na Segunda Revolução Industrial.

Quer saber mais? Leia nosso guia completo sobre a Indústria 4.0.

Como a tecnologia da Indústria 4.0 está impactando a indústria de manufatura?

Na manufatura, a Indústria 4.0 tem ampla repercussão. Ele é usado para alavancar a eficiência operacional, refinar a previsão de demanda, quebrar silos de dados, envolver-se em manutenção preditiva, oferecer aos trabalhadores melhorias em segurança e treinamento virtual e muito mais. A Indústria 4.0, como parte de um conceito mais amplo denominado transformação digital, abrange a fabricação desde o planejamento até a entrega, com soluções para análises profundas, sensores de dados de chão de fábrica, armazéns inteligentes, mudanças simuladas, além de rastreamento de produtos e ativos.

Para os fabricantes, as tecnologias da Indústria 4.0 ajudam a preencher a lacuna entre o que antes eram processos separados para uma visão mais transparente e visível em toda a organização, com muitos insights acionáveis.

10 tecnologias da indústria 4.0 do mundo real com exemplos

Abaixo estão as principais tecnologias de transformação digital trazidas pela Indústria 4.0. Sinta-se à vontade para selecionar qualquer um deles para pular para uma seção específica:

1. Big Data e análise
2. Robôs autônomos
3. Simulação/Gêmeos Digitais
4. Sistemas horizontais e verticais
5. IoT industrial (IIoT)
6. Tecnologia de cibersegurança
7. A nuvem
8. Manufatura Aditiva
9. Inteligência Artificial
10. Realidade Aumentada

1. Big Data e análise

Big Data é exatamente o que parece – grandes quantidades de dados. Montanhas de estatísticas e números tão grandes que humanos e equipes poderiam passar anos vasculhando-os manualmente e ainda assim não obter muito valor real. Com máquinas no banco do motorista, é uma história totalmente diferente. Usando os recursos de computação avançados de hoje, esses enormes fluxos de dados puros e não adulterados podem ser transformados em insights precisos e acionáveis ​​que podem orientar a tomada de decisões dos líderes de manufatura. As fontes de dados podem incluir tudo, desde sensores de IoT em pisos de fábrica e sistemas de iluminação até dados de vendas ou fatores relacionados à cadeia de suprimentos, como clima e clima político.

O big data sustenta grande parte das outras tecnologias da Indústria 4.0. Quanto mais dados forem usados, maior será o nível de eficácia.

Exemplo de Big Data e Analytics em Manufatura

Imagine isso:há um chão de fábrica em algum lugar em Wisconsin que tem um pequeno sensor (um sensor industrial de IoT que abordaremos com mais detalhes momentaneamente) conectado a todas as máquinas dessa fábrica. Esse sensor está constantemente registrando e analisando informações tanto no local do sensor quanto na nuvem (que também abordaremos). Todos os dados desse pequeno sensor de IoT, incluindo informações como quanto a máquina foi usada, são coletados e inseridos em um algoritmo de aprendizado de máquina.

Os dados coletados da máquina podem ser analisados ​​para prever defeitos de qualidade e prolongar a vida útil da ferramenta.



Esse algoritmo, ou fórmula, gera resultados em relação ao cronograma de manutenção desse equipamento. Ele diz:“A correia desta máquina provavelmente quebrará em 2-3 semanas”. Com isso em mente, a manutenção é agendada em horário “off” dentro de uma semana e a máquina mantém a eficácia operacional durante todo o horário de trabalho. Isso se chama “manutenção preditiva” e não funcionaria sem big data. O big data ajuda essa fábrica a cuidar de seus ativos, reduzir custos e limitar o risco de inatividade.

2. Robôs autônomos

Robôs autônomos são máquinas autossuficientes que podem gerenciar suas tarefas de forma inteligente sem a necessidade de um operador humano. Eles executam tarefas repetitivas com rapidez e precisão, mesmo que sejam complexas, exigindo pouco ou nenhum tempo de inatividade, exceto para manutenção.

Exemplo de robôs autônomos na fabricação

Robôs autônomos são usados ​​na fabricação para segurar e mover itens pesados ​​em uma linha de produção. Isso ajuda a evitar lesões humanas para soldagem, montagem e paletização. Os robôs autônomos também podem ajudar na separação de pedidos no nível do depósito, pois têm a capacidade de analisar e escolher rapidamente a rota mais eficiente para separar os itens, mesmo para vários pedidos. Eles também podem ser usados ​​para produção contínua, pois não precisam necessariamente de pausas.

3. Simulação / Gêmeos Digitais

Um gêmeo digital, apesar de soar como algo arrancado de um filme de ficção científica, é a tecnologia muito autêntica por trás da criação de uma simulação de um objeto, conceito ou área do mundo real dentro de um espaço digital. Ele pode incluir uma representação 3D de todos os ativos físicos, sistemas operacionais e estruturas dentro de uma instalação inteira. Os casos de uso para sistemas de gêmeos digitais são muito amplos.

Um gêmeo digital de uma máquina CNC, uma espécie de modelo 3D em "esteróides".

Exemplo de Simulação / Gêmeos Digitais na Manufatura

Usando sensores industriais de IoT, uma empresa de manufatura pode “ver” todo o chão de fábrica no espaço virtual. Eles podem visualizar a localização de cada ativo, seu tempo de atividade e necessidades de manutenção (mesmo aquelas que ainda não surgiram). Eles podem até “olhar” dentro de máquinas que seriam perigosas ou caras para abrir na vida real.

Usando esse gêmeo digital e aprendizado de máquina, os líderes de manufatura podem prever tarefas de manutenção e encontrar tempos para utilizar melhor o equipamento para reduzir gargalos. Eles podem treinar funcionários a uma distância segura antes de apresentá-los às máquinas não simuladas no chão e testar ideias para mudanças operacionais antes de gastar dinheiro, tempo e energia implementando-as.

4. Integração horizontal e vertical do sistema

A integração horizontal e vertical tem sido chamada de “espinha dorsal da Indústria 4.0”. A premissa da integração horizontal e vertical do sistema é conectividade e visibilidade. Isso pode significar dentro de uma única organização ou fora dela com parceiros do setor. Máquinas e empresas estão constantemente se comunicando e compartilhando dados, ajudando a obter oportunidades de análise mais profundas, maior transparência e maior eficiência para todos.

Exemplo de integração de sistema horizontal e vertical na fabricação

Se uma empresa possui várias instalações de produção, a integração horizontal pode garantir o compartilhamento contínuo de problemas de dados, como níveis de estoque e atrasos. A integração vertical na fabricação pode incluir a quebra de silos interdepartamentais para que toda a organização trabalhe como uma unidade - de P&D a compras e fabricação a vendas e muito mais. Todos compartilham dados, todos se beneficiam e todos operam dinamicamente.

5. IoT industrial (IIot)

A IoT industrial refere-se à implantação de pequenos sensores, às vezes com recursos de computação, que coletam e monitoram dados em tempo real em todas as empresas. Os sensores de IoT podem ser implantados em conjunto com basicamente qualquer coisa, desde luzes até HVAC (aquecimento, ventilação, ar condicionado) e maquinário de chão de fábrica. A IoT industrial é uma tecnologia fundamental da Indústria 4.0. Os benefícios dos equipamentos conectados são enormes, pois fornecem insights para uma melhor tomada de decisão em vários níveis da organização.

Uma operação industrial totalmente conectada aproveita a tecnologia da Indústria 4.0, incluindo IoT, para obter informações mais detalhadas sobre o desempenho.

Exemplo de IoT industrial (IIoT) na manufatura

Já discutimos o papel da IoT Industrial na manutenção preditiva. Outro exemplo de IIoT na fabricação envolve quebrar gargalos e gerar aumentos maciços no rendimento da produção. em conjunto com um algoritmo de aprendizado de máquina. Isso determina qual peça de maquinário representa o gargalo de maior prioridade e como corrigi-lo. A máquina precisa de um upgrade? Ele simplesmente precisa ser utilizado em mais pontos durante o dia?

A plataforma MachineMetrics IIoT

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6. Tecnologia de segurança cibernética

Você não pode ter muita tecnologia envolvida em todos os níveis do seu negócio sem algum tipo de proteção para manter hackers e outros agentes nefastos fora de seus sistemas. A tecnologia de segurança cibernética é qualquer coisa que proteja seus sistemas digitais de vetores de ataque internos e externos. A cibersegurança moderna envolve tecnologia como blockchain ou inteligência artificial e pode proteger novas tecnologias, como dispositivos industriais de IoT.

Exemplo de tecnologia de segurança cibernética na fabricação

Com sistemas digitalizados e inteligentes, fabricantes sem segurança cibernética suficiente estão expostos à ameaça de propriedade intelectual roubada, equipamentos de fabricação comandados por sabotadores para criar produtos defeituosos, ransomware, roubo de identidade e muito mais. No entanto, os fabricantes podem mitigar as ameaças à segurança criando um plano caso sofram uma violação, bem como habilitar medidas de proteção cibernética que protegem seus dados e equipamentos, incluindo seus sistemas de IoT.

7. A nuvem

A Nuvem é um termo nebuloso que se refere a um grande número de sistemas conectados na internet. Normalmente, significa um servidor localizado fora do seu negócio. A “nuvem” pode ser usada para software e dados armazenados em algum lugar na internet (por exemplo, no servidor de outra pessoa) em vez de em uma máquina local.

Em uma arquitetura IoT completa, os fabricantes podem aproveitar tanto a nuvem quanto a borda para fornecer tomadas de decisão rápidas com grande poder de processamento e escalabilidade.

Exemplo da nuvem na fabricação

A nuvem oferece muitos benefícios aos fabricantes. Ele pode armazenar grandes quantidades de dados de sensores com segurança com redundâncias já instaladas. Ele pode armazenar com segurança os dados do cliente. Pode ser usado para computação. Tarefas computacionalmente intensivas, como modelagem de risco usando aprendizado de máquina, podem ser feitas na nuvem para reduzir os custos indiretos de máquinas de alta potência. Nos últimos anos, também tem sido usado para “fabricação em nuvem”, que pode se referir a software ou fabricação distribuída verdadeira em localizações geográficas díspares.

8. Manufatura Aditiva

A manufatura aditiva significa criar itens camada por camada, adicionando novo material em vez de subtraí-lo. Isso é comparado ao antigo modo de fabricação (fabricação subtrativa), que abrange tarefas como cortar e esculpir madeira, etc.

Exemplo de manufatura aditiva na indústria de manufatura

A impressão 3D é uma forma de manufatura aditiva. Os principais adotantes incluem a Adidas, que imprime sapatos em 3D, cujos designs foram criados com base em big data.

9. Inteligência Artificial e Aprendizado de Máquina

Inteligência artificial e aprendizado de máquina referem-se a máquinas que utilizam algoritmos para processar dados e chegar a conclusões que não foram programadas por desenvolvedores humanos. Essas máquinas aprendem com os dados para gerar previsões cada vez mais precisas.

Exemplo de Inteligência Artificial na Manufatura

A inteligência artificial e o aprendizado de máquina são amplamente utilizados na fabricação para previsão de demanda e manutenção preditiva. Como a IA pode considerar vastas matrizes de dados de sensores e outras fontes, é um candidato perfeito para antecipar situações voláteis, complexas e dinâmicas quase em tempo real de uma maneira que os humanos não podem. A IA funciona bem para prever e prever mudanças de mercado para os fabricantes.

10. Realidade Aumentada

A realidade aumentada inclui entrada sensorial extra, geralmente visual, sobreposta ao mundo real. Exemplos comuns incluem o Google Glass e o jogo Pokémon Go.

Exemplo de Realidade Aumentada na Manufatura

Na fabricação, a realidade aumentada pode ser usada para treinamento e manutenção de trabalhadores. Os novos funcionários podem aprender a usar máquinas que podem ser perigosas em um ambiente seguro e virtualizado antes de entrar no chão de fábrica. A RA também pode ser benéfica durante as tarefas de manutenção, oferecendo dicas de ferramentas, manuais de reparo e outras notações para serem facilmente visíveis no local, dentro do campo de visão do técnico. A realidade aumentada também permite que os técnicos vejam por dentro máquinas perigosas e complicadas antes de abri-las, para que saibam exatamente o que estão procurando e o que fazer antes de começar.



Métricas de máquina está acelerando as transformações de fábricas digitais, fornecendo uma plataforma de IoT industrial intuitiva e flexível para coletar e transformar facilmente dados de qualquer equipamento de fabricação em aplicativos poderosos e acionáveis.

No momento, centenas de fabricantes conectaram milhares de máquinas ao MachineMetrics em fábricas globais para reduzir o tempo de inatividade das máquinas, otimizar a capacidade e aumentar o rendimento e a lucratividade de suas operações de fabricação.