A nova era digital e a Indústria 4.0

A Indústria 4.0 usa tecnologias como IoT, Cloud Computing e Big Data para levar o desempenho das organizações a outro patamar. Descubra como aproveitá-la.

A frase “dados são o novo petróleo” – data is the new oil – de Clive Humby, matemático londrino especializado em ciência de dados, define a quarta revolução industrial.

Ela representa uma mudança radical para as organizações e, nesta realidade, a atenção não está mais voltada para a massa dos consumidores.

Agora é o comprador individual quem determina a dinâmica da produção com suas escolhas.

A Indústria 4.0 é baseada nas tecnologias de manufatura digital, que as empresas devem adotar para obter todas as vantagens desse fenômeno.

Ou seja,  uso de Internet das Coisas (IoT), Big Data, Cloud Computing ou robótica para aprimorar os modelos de produção.

A mudança de paradigma: novos recursos e oportunidades na Indústria 4.0

A Indústria 4.0 e, em particular, a Internet das Coisas, trazem consequências importantes e novas necessidades em termos de recursos, competências e trabalho.

Através delas, as organizações ganham produtividade, usam recursos de forma mais eficiente, reduzem o impacto ambiental e lançam bases para uma melhor qualidade de vida.

Não por acaso, estudo da consultoria McKinsey estima que a IoT poderá gerar um valor entre 5,5 biliões e 12,6 biliões de dólares em nível mundial até 2030. Incluindo o valor capturado pelos consumidores e clientes de produtos e serviços de IoT.

Entretanto, para isso ocorrer, o mercado de trabalho e as competências exigem uma mudança considerável.

O nível de complexidade elevado implica na necessidade de profissionais qualificados para executar tarefas.

Além disso, essas mudanças levam ao aumento da demanda por espaço de armazenamento de banda larga e ferramentas de segurança de dados.

Indústria 4.0 e o novo mundo inteligente

A Indústria 4.0 significa mudança para todas as empresas. Bem como a adoção de máquinas robóticas automatizadas e inteligentes, capazes de tomar decisões independentes interagindo com o ambiente.

A fábrica inteligente se resume a tornar a empresa inteligente com a entrada do Sistema Cyber-Physical.

Nele, a força humana ainda é necessária, mas não mais fundamental. E o resultado é um processo de produção mais eficiente.

As Cidades Inteligentes também são parte da Indústria 4.0. Elas se baseiam no desenvolvimento sustentável para garantir alta qualidade de vida aos seus habitantes.

Nesse caso, aplica-se a IoT a serviços de logística e mobilidade inteligente (IoS) e uso de recursos naturais (IoE).

É claro que a Indústria 4.0 agora é parte integrante do fenômeno a fim de criar sistemas de produção ainda mais eficazes.

Além de fábricas e cidades inteligentes, a indústria 4.0 também se aplica à agricultura de precisão.

Nesse caso, ocorre a automação de atividades de produção não relacionadas e sua integração com outros processos internos da fazenda.

A agricultura de precisão e a Internet da Agricultura estão estritamente relacionadas à Agricultura 4.0.

Assim, o uso interligado de múltiplas tecnologias gera culturas sustentáveis, maior qualidade de produção e processamento e melhores condições de trabalho.

As vantagens da Indústria 4.0: controle, decisões, custos

Nas fábricas inteligentes, bem como nas cidades e fazendas inteligentes, é fundamental analisar e ter uma visão geral da situação.

Assim, apenas a nuvem e tecnologias IoT, que comunicam constantemente máquinas e softwares de gestão, podem atender as necessidades.

O gerenciamento de dados, por sua vez, é possível por meio de uma atividade precisa de Big Data Management.

A importância do Big Data e de outras tecnologias reside principalmente na capacidade de aprimorar a tomada de decisão. Também em otimizar o processo de gestão estratégica das decisões econômicas diárias da organização.

Precisamente, os dados representam hoje os mais importantes ativos de uma empresa ao permitirem aumentar a eficácia e eficiência.

As tecnologias da Indústria 4.0 possibilitam ainda que as empresas reduzam custos.

Com a computação em nuvem, é possível acessar infraestruturas de TI modernas remotamente, eliminando custos de equipe, de compra e manutenção de hardware.

Ademais, sensores IoT permitem construir modelos preditivos e sinalizar anomalias e falhas das máquinas com base em estimativas em tempo real ou informações históricas.

Com isso, evita-se que as máquinas fiquem muito tempo paradas.

E quando se trata de Brasil, cabe mencionar o estudo do IBGE que, em 2022, ouviu 9.586 empresas.

Segundo ele, o benefício mais apontado no uso de tecnologia digital avançada foi a maior flexibilidade em processos administrativos, produtivos e organizacionais (89,8%), seguido pelo aumento da eficiência (87,6%).

As principais tecnologias da Indústria 4.0

Para iniciar o tópico, é importante fazer uma síntese superficial das tecnologias mais importantes ao falar sobre o mundo digital.

• IoT (Internet of Things, ou Internet das Coisas): formada por componentes, dispositivos (sensores, microprocessadores), plataformas de software etc., que permitem a objetos e máquinas se comunicarem através da internet.
• Nuvem/Cloud: voltada para o armazenamento, processamento e transmissão de dados, mas também a aplicativos e softwares para o controle dos processos de produção.
• Big Data: grandes volumes de dados gerados por cada objeto e maquinário que usa sistemas IoT e que devem ser organizados e analisados, ​​dando origem ao Big Data Analytics.

Todas essas tecnologias colaboram na criação do chamado “gêmeo digital” ou “gêmeo virtual” do processo físico.

Esse gêmeo desempenha um papel fundamental na Indústria 4.0. Trata-se de um modelo matemático avançado que permite descrever o produto, serviço ou processo para realizar análises e aplicar estratégias.

Assim, a simulação com gêmeos virtuais permite otimizar a produção industrial ao obter informações úteis para garantir maior eficiência e reduzir o time-to-market.

Dessa maneira, a simulação com gêmeos virtuais permite otimizar a produção industrial ao obter informações úteis para aumentar em até 20% e reduzir o time-to-market pela metade.

Computação em nuvem

A verdadeira protagonista da Indústria 4.0 é a computação em nuvem. Ela permite a substituição de processos manuais por provisionamento de máquinas virtuais, economizando tempo e dinheiro.

Entre as vantagens que um sistema em nuvem pode trazer para o negócio se destacam:

• flexibilidade;
• ausência de custos com hardware;
• aumento de colaboração entre os usuários;
• segurança e proteção de dados;
• sustentabilidade.

Não por acaso, segundo levantamento do IBGE de 2022, das 8.134 empresas industriais brasileiras que usaram ao menos uma tecnologia digital avançada, a computação em nuvem foi a mais citada (73,6%).

E ainda, conforme previsão do grupo de consultoria Gartner, até 2028, a computação em nuvem deixará de ser um disruptor tecnológico. Ela se tornará um componente necessário para manter a competitividade dos negócios.

Gestão de Big Data

Por fim, todas essas tecnologias da Indústria 4.0 geram uma enorme quantidade de dados, o chamado Big Data.

É necessário armazená-lo e gerenciá-lo adequadamente para garantir o melhor desempenho possível para a organização.

Atualmente, preferimos usar o banco de dados de série temporal, ou seja, bancos de dados especiais otimizados para séries temporais.

Essas são medições e eventos rastreados, sub amostrados e agregados ao longo do tempo.

Eles incluem dados de sensor, monitoramento de desempenho, métricas de servidor e muito mais. 

Portanto, é uma evolução importante que deve envolver a infraestrutura de cada empresa.

Outras ferramentas presentes na Indústria 4.0

Também podemos listar outras ferramentas da Indústria 4.0, indispensáveis para melhor aproveitamento de recursos:

• middleware;
• open technologies, ou tecnologias abertas;
• automation, ou automação industrial.

Middleware

Middleware se refere a um software de conexão que conecta serviços e ambientes para o desenvolvimento de aplicativos distribuídos.

Assim, diferentes entidades (processos, objetos, etc.), residentes em diferentes computadores, podem interagir, mesmo possuindo diferentes protocolos de comunicação, sistemas operacionais e arquiteturas de sistema.

Atualmente, o middleware é a base tecnológica de toda integração de aplicativos de negócios, permitindo melhor armazenamento, gerenciamento e recuperação de dados.

Tecnologias abertas

As tecnologias abertas, incluindo scanners 3D, permitem reconstruir o modelo digital em três dimensões de cada objeto. Hoje, elas também estão na base da Indústria 4.0, revolucionando a produção de diversos negócios.

Em particular, eles aprimoram a eficiência dos processos de produção. E, quando combinados com software de controle de qualidade, aperfeiçoam o monitoramento do produto ao longo do ciclo de produção.

Automação industrial

Finalmente, é possível robotizar os scanners 3D e inseri-los em linhas de produção para controle automatizado.

O conceito de automação industrial e a Indústria 4.0 andam de mãos dadas.

Afinal, o objetivo das empresas é obter o controle total de uma máquina industrial graças à robótica.

A integração homem-máquina perfeita leva a uma melhor gestão dos fluxos de energia, TI e materiais.

Hoje, as tecnologias disponíveis permitem usar da melhor forma os dados. Centralizando-os e valorizando-os a 100% para obter vantagens em termos de qualidade, economia de tempo e eficiência de produção.

Logo, essas ferramentas combinadas culminam em redução de custos e aumento do faturamento para a instituição que adota o modelo Indústria 4.0.

No Brasil, o estudo do IBGE aponta que, em 2022, das 9.586 empresas industriais com 100 ou mais pessoas ocupadas, 27,7% aplicaram a robótica nas suas atividades. E isso se deu principalmente na área de produção (90,4%).

No mais, é interessante destacar que, atualmente, 80% dos robôs são usados ​​nos setores automotivo, eletrônico, metal e químico.

No entanto, há projetos de diálogo máquina-máquina e homem-máquina na área da saúde, transporte e até no mundo da arte.

A tendência futura são os CoBots, robôs colaborativos que trabalham com os homens para o avanço da Indústria 4.0 graças à tecnologia.

Monitore, rastreie e analise: gerenciamento de dados na Indústria 4.0

Cada projeto de IoT bem-sucedido é baseado no perfeito monitoramento e rastreamento dos dados da máquina, assim como nas operações logísticas da instituição.

E isso só é possível com uso de sensores especiais para monitoramento visual.

Com sensores IoT, é possível ter acesso a dados históricos para obter insights e informações que se apliquem na situação atual. O que traz importante vantagem competitiva para os negócios.

Fazer análise de IoT significa que, na Indústria 4.0, você pode realizar manutenção preditiva, verificar o roteamento de tráfego, reduzir o gerenciamento de churn, garantir melhor conservação de água e assim por diante.

Os sensores permitem gerar os dados que as empresas desejam gerenciar em tempo real e sem nenhuma interação humana.

Como exemplo de gerenciamento de dados que traz benefícios comerciais imediatos, está a sinalização de perda de uma bomba.

Nesse caso, é possível desligar a máquina automaticamente ou trocar uma turbina eólica se o vento mudar.

Análise de dados na Indústria 4.0

Big Data e Data Analytics representam o principal recurso para todas as companhias que decidiram investir na Indústria 4.0.

A ciência de dados é um campo que existe desde o século passado. Porém, como a própria indústria, ela vem evoluindo com o tempo e manter sua empresa atualizada quanto a dados é hoje simplesmente obrigatório.

Saber analisar e gerenciar os dados gerados pelas plataformas IoT significa uma economia de milhões.

E, acima de tudo, maior eficiência, eficácia, produtividade e qualidade dos produtos oferecidos.

Usar Data Analytics significa saber usar ferramentas inovadoras como Machine Learning (ML) ou Interligência Artificial (IA) para analisar os dados. Assim, a figura do cientista de dados será cada vez mais importante.

Lembra do que falei lá no início do texto sobre dados serem o novo petróleo? Então, completamos o ciclo.

Visualização de dados

Uma boa visualização de dados, em forma de gráfico, lista, mapa ou infográfico, ajuda a entender a informação, tornando-a clara e utilizável por todos na empresa.

Fazer visualizações de dados significa saber analisar dados e isso permite experimentar diferentes cenários industriais.

Por isso, há uma difusão crescente de ferramentas de visualização de dados, disponíveis em várias formas com base nas necessidades da  empresa.

Ferramentas de análise de dados

As inovações em aprendizado de máquina e o desenvolvimento de novas ferramentas analíticas encontraram ampla aplicação na Indústria 4.0.

É preciso gerenciar com eficácia o Big Data gerado por sensores IoT.

Assim, a aplicação mais interessante no campo industrial é, sem dúvida, a manutenção e análise preditiva para detecção de anomalias em tempo real.

A inteligência artificial é mais um elemento na base do modelo da Indústria 4.0 e da mudança interna das empresas.

Nesse sentido, a pesquisa mundial da consultoria McKinsey constatou que a adoção da IA mais do que dobrou em 5 anos.

Em 2017, 20% dos entrevistados relataram ter adotado a IA em pelo menos uma área de negócios. Já em 2022, essa cifra estava em 50%.

Trata-se de uma tecnologia que permite conectar máquinas e robôs e que eles se comuniquem, aprendendo com as situações criadas nos processos produtivos das empresas.

Essa mudança leva a custos menores e maior eficiência para todo o setor manufatureiro.

Os dashboards, por sua vez, permitem que as empresas que trabalham com tecnologias da Indústria 4.0 possam tomar decisões complexas com base em Big Data gerado por sensores IoT.

Assim, as empresas podem gerenciar todas as métricas (descritivas, diagnósticas e preditivas) estrategicamente, permitindo otimizar recursos, custos e produtividade.

O uso dos dashboards, portanto, melhora a disponibilidade das informações e a qualidade da tomada de decisões.

Obtenha visualizações de dados específicas para os objetivos de cada área da sua empresa: Dashboards que impulsionam negócios | Fábrica de Dashboards.

A importância dos gateways IoT e seu uso

Os gateways IoT são um dos componentes críticos da Internet das Coisas. De maneira simples, eles são dispositivos de hardware ou códigos de software virtual que conectam uma rede de sensor IoT a um servidor em nuvem.

Sua importância se dá pelo fato de facilitarem a compatibilidade com a rede IoT, suportando diversos protocolos como Bluetooth, WiFi, Zwave e Zigbee.

Os sensores IoT são baseados em IP. E o IoT Gateway garante a conectividade com servidores em nuvem, disponibilizando os diversos dispositivos online.

IIoT: o papel da Internet das Coisas na indústria

As companhias usam a IIoT (Industrial Internet of Things, ou Internet das Coisas Industrial), para melhorar a eficiência da fábrica, evitar quebras de máquinas e diminuir o tempo de inatividade.

Na verdade, esses sensores permitem fazer uma análise preditiva das máquinas, e assim, é possível: 

• reduzir custos;
• melhorar o tempo de operação;
• agilizar as operações;
• criar produtos de qualidade superior;
• maior velocidade das linhas de produção.

Ferramentas IoT: sensores, chatbots, realidade aumentada

Sensores IoT podem se comunicar com outros sensores e computadores, permitindo que empresas gerenciem seu Big Data de qualquer lugar.

Sua aplicação é muito ampla, desde sistemas automotivos, controle industrial, assistência à saúde e até exploração de petróleo. Ou seja, as possibilidades são quase infinitas para detectar e transmitir dados a baixo custo.

Os chatbots

A utilização de chatbots e assistentes inteligentes no contexto de manufatura é uma inovação importante. Por meio desses softwares é possível simular o comportamento humano.

No campo da Indústria 4.0, os chatbots são assistentes virtuais dos operadores de produção.

Eles usam os dados obtidos dos sensores IoT para orientar as escolhas dos operadores em assistência e manutenção.

A realidade aumentada e realidade virtual

A AR (realidade aumentada) permite melhorar a manutenção das máquinas industriais, que podem receber assistência remota com base em dados analíticos e preditivos.

Assim, é possível reduzir os custos de assistência técnica e diminuir as taxas de erro, sobretudo com a melhoria da qualidade das intervenções.

Já graças à realidade virtual (VR), o operador pode visualizar os dados de planejamento do ponto de vista do usuário, reduzindo os erros ao mínimo.

Implementar soluções de realidade aumenta significa poder obter vantagens em termos de eficiência, produtividade, redução de custos e erros e análise de Big Data.

Tudo isso devido à integração com estruturas de nuvem existentes. Além disso, as instruções em AR apoiam o operador em atividades extraordinárias ou de rotina.

A Indústria 4.0 é o futuro: quais são as vantagens de adotá-la agora?

A adoção imediata do mundo digital na manufatura permite que as instituições desfrutem suas inúmeras vantagens.

E, quanto antes fizerem, ficarão à frente do mercado. Benefício que nunca deve ser subestimado.

Mas não é só, entre os benefícios da Indústria 4.0, podemos citar os pontos que mencionaremos nos próximos tópicos.

Integração do sistema

Hoje, os sensores de Internet das Coisas (IoT) disponíveis no mercado permitem integração completa com dados e processos já existentes na empresa.

Assim, temos sistemas ERP que contêm informações de estoque e demanda do cliente, sistemas MES ou execução da produção, PLM para a criação de etiquetas inteligentes e com sistemas de qualidade de produto.

Essa unificação permite que as empresas aumentem a eficiência operacional, tornando-se mais flexíveis, responsivas e oferecendo soluções personalizadas aos clientes.

E as organizações estão percebendo isso. Tanto que, o levantamento conduzido pelo IBGE, apurou que 48,6% das empresas industriais de médio e grande porte usaram a Internet das Coisas em 2022.

E, das empresas que usaram a IoT, a maior proporção está na área de produção (77,1%).

Mas os índices também foram altos nas áreas de administração (76,6%), desenvolvimento (72,4%), logística (71,4%) e comercialização (66,9%).

Diálogo máquina-máquina, mas também homem-máquina

As ferramentas anteriores só funcionam graças ao ERP, MES, PLM.

Já as demais, só funcionam graças à integração da aplicação com um Enterprise Bus Service (ESB). Ou seja, uma infraestrutura de software capaz de transferir dados entre os diversos sistemas da empresa e geri-los.

O resultado é uma automação otimizada e completa dos processos de negócio, visando obter informações, coordenar e enviar mensagens em tempo real, dentre outros serviços.

Podemos imaginar o ESB como um “backbone”, no qual os componentes do aplicativo e os serviços de software corporativo viajam.

Indústria 4.0: o futuro já começou

Agora você já sabe o que é a Indústria 4.0. Já entendeu quais tecnologias fazem parte dessa revolução tecnológica e como ela impacta e melhora a ciência de dados.

Como você também pôde perceber, ela pode ser complexa, porém mandatória.

Com suas inúmeras vantagens, as organizações podem explorar o máximo poder tecnológico e assim, obter resultados ainda melhores e conquistar um crescimento sustentável.

Então, que tal implantar as tecnologias digitais da Indústria 4.0 na sua organização? A Niteo pode te auxiliar.

Com nossa expertise técnica e 18 anos de experiência no mercado, podemos prestar desde uma consultoria de dados até implementar projetos de IoT e Advanced Analytics sob medida para sua organização. Agende uma conversa com nossos especialistas!

Um dos pilares tecnológicos da Indústria 4.0 é a Internet das Coisas. Saiba mais como ela pode atuar em sua organização: O que é IoT? Aplicações e tendências para os próximos anos.

Cesar Piskor

CTO & Innovation Leader na Niteo