Tecnologia de Ponta da Indústria 4.0: Inovações e Aplicações do Mundo Real

O que é Tecnologia da Indústria 4.0?

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

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

Como a Tecnologia da Indústria 4.0 Está Impactando a Indústria Manufatureira?

Na manufatura, a Indústria 4.0 tem repercussões generalizadas. É usada para alavancar eficiência operacional, refinar previsão de demanda, quebrar silos de dados, engajar em manutenção preditiva, oferecer aos trabalhadores aumentos de segurança e treinamento virtual, e muito mais. A Indústria 4.0, como parte de um conceito mais amplo denominado transformação digital, abrange a manufatura do planejamento à entrega, com soluções para análises profundas, sensores de dados do chão de fábrica, armazéns inteligentes, mudanças simuladas, além de rastreamento de produtos e ativos.

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

10 Tecnologias Reais da Indústria 4.0 com Exemplos

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

1. Big Data & Analytics
2. Robôs Autônomos
3. Simulação/Gêmeos Digitais
4. Sistemas Horizontais e Verticais
5. Industrial IoT (IIoT)
6. Tecnologia de Cibersegurança
7. A Nuvem (Cloud)
8. Manufatura Aditiva
9. Inteligência Artificial
10. Realidade Aumentada

1. Big Data & Analytics

Big Data é exatamente o que parece — quantidades massivas de dados. Montanhas de estatísticas e números tão enormes que humanos e equipes poderiam passar anos peneirando manualmente e ainda não derivariam muito valor real. Com máquinas no comando, é uma história totalmente diferente. Usando as capacidades avançadas de computação de hoje, esses enormes fluxos de dados puros e não adulterados podem ser transformados em insights precisos e acionáveis que podem impulsionar a tomada de decisão para líderes de manufatura. Fontes de dados podem incluir tudo, desde sensores IoT em pisos de fábrica e sistemas de iluminação até dados de vendas ou fatores relacionados à cadeia de suprimentos como clima e situação política.

Big data sustenta grande parte da outra tecnologia da Indústria 4.0. Quanto mais dados são usados, maior o nível de eficácia.

Exemplo de Big Data & Analytics na Manufatura

Imagine isto: Há um chão de fábrica em algum lugar no Wisconsin que tem um pequeno sensor (um sensor IoT industrial, que abordaremos em mais detalhes momentaneamente) conectado a cada máquina 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 IoT, incluindo informações como quanto a máquina foi usada, são coletados e alimentados em um algoritmo de machine learning.

Dados de máquinas coletados podem ser analisados para prever defeitos de qualidade e estender vida útil de ferramentas.

Esse algoritmo, ou fórmula, produz resultados sobre a programação de manutenção desse equipamento. Ele diz: "A correia desta máquina provavelmente vai quebrar em 2-3 semanas." Com isso em mente, a manutenção é agendada em horários de 'folga' dentro de uma semana e a máquina mantém eficácia operacional durante todas as horas de trabalho. Isso é chamado de "manutenção preditiva" e não funcionaria de forma alguma sem big data. Big data ajuda esta fábrica a cuidar de seus ativos, reduzir custos e limitar o risco de tempo de inatividade.

2. Robôs Autônomos

Robôs autônomos são máquinas autossuficientes que podem gerenciar suas tarefas inteligentemente sem a necessidade de um operador humano. Eles realizam tarefas repetitivas de forma rápida e precisa, mesmo que complexas, exigindo pouco ou nenhum tempo de inatividade, exceto para manutenção.

Exemplo de Robôs Autônomos na Manufatura

Robôs autônomos são usados na manufatura para segurar e mover itens pesados em uma linha de produção. Isso ajuda a prevenir lesões humanas em soldagem, montagem e paletização. Robôs autônomos também podem ajudar na separação de pedidos no nível do armazém porque têm a capacidade de analisar rapidamente e escolher a rota mais eficiente para coletar itens — mesmo para múltiplos pedidos. Eles também podem ser usados para produção contínua, porque não necessariamente precisam de pausas.

3. Simulação / Gêmeos Digitais

Um gêmeo digital, apesar de soar como algo saído de um filme de ficção científica, é a tecnologia autêntica por trás da criação de uma simulação de um objeto, conceito ou área do mundo real dentro de um espaço digital. 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 extremamente amplos.

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

Exemplo de Simulação / Gêmeos Digitais na Manufatura

Usando sensores IoT industriais, uma empresa de manufatura pode "ver" todo o seu chão de fábrica em espaço virtual. Eles podem visualizar a localização de cada ativo, seu tempo de atividade e necessidades de manutenção (até mesmo aquelas que ainda não surgiram). Eles podem até 'olhar' dentro de máquinas que seriam perigosas ou custosas para abrir na vida real.

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

4. Integração de Sistemas Horizontais e Verticais

A integração horizontal e vertical tem sido chamada de "espinha dorsal da Indústria 4.0". A premissa da integração horizontal e vertical de sistemas é conectividade e visibilidade. Isso pode significar tanto dentro de uma única organização quanto fora dela com parceiros da indústria. Máquinas e empresas estão constantemente se comunicando e compartilhando dados, ajudando a alcançar oportunidades de análise mais profundas, maior transparência e maior eficiência para todos.

Exemplo de Integração Horizontal e Vertical na Manufatura

Se uma empresa tem múltiplas instalações de produção, a integração horizontal pode garantir compartilhamento contínuo sobre problemas de dados como níveis de estoque e atrasos. A integração vertical na manufatura pode incluir quebrar silos interdepartamentais para que toda a organização trabalhe como uma unidade — de P&D a compras, manufatura a vendas e além. Todos compartilham dados, todos se beneficiam e todos operam dinamicamente.

5. Industrial IoT (IIoT)

Industrial IoT refere-se à implantação de pequenos sensores, às vezes com capacidades de computação, que coletam e monitoram dados em tempo real em toda a empresa. Sensores IoT podem ser implantados em conjunto com basicamente qualquer coisa, desde luzes a HVAC (aquecimento, ventilação, ar-condicionado) a máquinas de chão de fábrica. Industrial IoT é uma tecnologia fundamental da Indústria 4.0. Os benefícios de equipamentos conectados são tremendo, pois fornece insights para melhor tomada de decisão em muitos níveis da organização.

Uma operação industrial totalmente conectada aproveita tecnologia da Indústria 4.0, incluindo IoT, para obter insights mais profundos sobre desempenho.

Exemplo de Industrial IoT (IIoT) na Manufatura

Já discutimos o papel do Industrial IoT na manutenção preditiva. Outro exemplo de IIoT na manufatura envolve quebrar gargalos e impulsionar aumentos massivos no rendimento de produção. Se cada máquina em um chão de fábrica tem um dispositivo IoT conectado a ela que monitora eficiência de produção, uso, tempo de atividade, etc., então esses dados podem ser usados em conjunto com um algoritmo de machine learning. Isso determina qual peça de maquinário representa o gargalo de maior prioridade, bem como como corrigi-lo. A máquina precisa de uma atualização? Ela simplesmente precisa ser utilizada em mais pontos durante o dia?

A Plataforma IIoT da MachineMetrics

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6. Tecnologia de Cibersegurança

Você não pode ter muita tecnologia envolvida em todos os níveis do seu negócio sem algum tipo de proteção no lugar para manter hackers e outros agentes nefastos fora dos seus sistemas. Tecnologia de cibersegurança é qualquer coisa que protege seus sistemas digitais de vetores de ataque internos e externos. Cibersegurança moderna envolve tecnologia como blockchain ou inteligência artificial e pode proteger novas tecnologias como dispositivos IoT industriais.

Exemplo de Tecnologia de Cibersegurança na Manufatura

Com sistemas inteligentes digitalizados em vigor, fabricantes sem cibersegurança suficiente estão expostos à ameaça de propriedade intelectual roubada, equipamentos de manufatura comandados por sabotadores para criar produtos defeituosos, ransomware, roubo de identidade e mais. No entanto, fabricantes podem mitigar ameaças de segurança criando um plano caso experimentem uma violação, bem como habilitar medidas de cibersegurança protetoras que salvaguardem seus dados e equipamentos, incluindo seus sistemas IoT.

7. A Nuvem (Cloud)

A Nuvem é um termo nebuloso que se refere a um amplo número de sistemas conectados na internet. Geralmente, significa um servidor localizado fora do seu negócio. A "Nuvem" pode ser usada para software e dados armazenados em algum lugar na internet (ex: servidor de outra pessoa) em vez de em uma máquina local.

Em uma arquitetura IoT completa, fabricantes podem aproveitar tanto a nuvem quanto a edge para entregar tomada de decisão rápida com poder de processamento profundo e escalabilidade.

Exemplo da Nuvem na Manufatura

A Nuvem oferece muitos benefícios aos fabricantes. Pode armazenar vastas quantidades de dados de sensores com redundâncias já em vigor. Pode armazenar dados de clientes com segurança. Pode ser usada para computação. Tarefas computacionalmente intensivas como modelagem de risco usando machine learning podem ser feitas na Nuvem para reduzir custos de overhead para maquinário de alta potência. Nos últimos anos, também tem sido usada para "manufatura na nuvem", que pode se referir a software ou verdadeira manufatura distribuída em locais geográficos díspares.

8. Manufatura Aditiva

Manufatura aditiva significa criar itens camada por camada, adicionando novo material em vez de subtraí-lo. Isso é comparado à antiga forma de manufatura (manufatura subtrativa), que cobre tarefas como corte e entalhe de madeira, etc.

Exemplo de Manufatura Aditiva na Indústria Manufatureira

Impressão 3D é uma forma de manufatura aditiva. Adotantes mainstream incluem a Adidas, que imprime tênis em 3D, cujos designs foram criados baseados em big data.

9. Inteligência Artificial e Machine Learning

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

Exemplo de Inteligência Artificial na Manufatura

Inteligência artificial e machine learning são amplamente usadas na manufatura para previsão de demanda e manutenção preditiva. Como a IA pode considerar vastos arrays de dados de sensores e outras fontes, é uma candidata perfeita para antecipar situações voláteis, complexas e dinâmicas em tempo quase real de uma forma que humanos não conseguem. A IA funciona bem para prever e antecipar mudanças de mercado para fabricantes.

10. Realidade Aumentada

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

Exemplo de Realidade Aumentada na Manufatura

Na manufatura, a realidade aumentada pode ser usada para treinamento de trabalhadores e manutenção. Novos funcionários podem aprender como usar maquinário que poderia ser perigoso em um ambiente virtualizado seguro antes de entrar no chão de fábrica. AR também pode ser benéfica durante tarefas de manutenção oferecendo dicas de ferramentas, manuais de reparo e outras anotações que se tornam prontamente visíveis no local, dentro do campo de visão do técnico. Realidade aumentada também permite que técnicos vejam dentro de máquinas perigosas e complicadas antes de abri-las, para que saibam exatamente o que procurar e o que fazer antes de começar.

MachineMetrics está acelerando transformações de fábricas digitais fornecendo uma plataforma industrial IoT intuitiva e flexível para coletar e transformar dados de qualquer equipamento de manufatura em aplicações poderosas e acionáveis.

Atualmente, centenas de fabricantes conectaram milhares de máquinas à MachineMetrics em fábricas globais para reduzir tempo de inatividade de máquinas, otimizar capacidade e impulsionar maior rendimento e lucratividade para suas operações de manufatura.