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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Ciências Aplicadas
CARLOS ALBERTO OIAN
MAPEAMENTO DA INTERFACE ENTRE OS EIXOS DA
QUALIDADE 4.0 COM OS PRINCÍPIOS, FERRAMENTAS E
TÉCNICAS DA INDÚSTRIA 4.0
LIMEIRA
2019
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Ciências Aplicadas
CARLOS ALBERTO OIAN
MAPEAMENTO DA INTERFACE ENTRE OS EIXOS DA
QUALIDADE 4.0 COM OS PRINCÍPIOS, FERRAMENTAS E
TÉCNICAS DA INDÚSTRIA 4.0
Orientadora: Profa. Dra. Ieda Kanashiro Makiya.
Coorientador: Prof. Dr. Francisco Ignácio Giocondo César.
LIMEIRA
2019
Dissertação apresentada à Faculdade
de Ciências Aplicadas da Universidade
Estadual de Campinas como parte dos
requisitos exigidos para obtenção do
título de Mestre em Engenharia de
Produção e de Manufatura na área de
na Área de Pesquisa Operacional e
Gestão de Processos.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO
DEFENDIDA PELO ALUNO CARLOS ALBERTO OIAN E ORIENTADA PELA
PROFA. DRA IEDA KANASHIRO MAKIYA
Folha de Aprovação
Autor: Carlos Alberto Oian
Título: Mapeamento da interface entre os eixos da Qualidade 4.0 com os Princípios,
Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0.
Natureza: Dissertação
Área de Concentração: Engenharia de Produção e Manufatura
Instituição: Faculdade de Ciências Aplicadas – FCA/Unicamp
Data da Defesa: Limeira-SP, 29 de Novembro de 2019.
BANCA EXAMINADORA:
Profa. Dra. Ieda Kanashiro Makiya (orientadora)
Faculdade de Ciências Aplicadas - FCA/Unicamp
Prof. Dr. Alessandro Lucas da Silva (membro)
Faculdade de Ciências Aplicadas - FCA/Unicamp
Profa. Dra. Marly Monteiro de Carvalho (membro externo)
Universidade de São Paulo - USP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/Sistema de
Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho à minha
esposa, que foi meu apoio nos
momentos de dificuldade e que
não mediu esforços para me ajudar
nesta etapa tão importante da
minha vida.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer à minha orientadora, Professora Ieda pelo
incentivo, fonte de experiência e sabedoria que me ajudou a conduzir o trabalho.
Ao meu co-orientador Prof. Giocondo que me incentivou a iniciar este trabalho de
mestrado e me apresentou à FCA.
A minha esposa por toda a paciência e carinho que demonstrou nesta trajetória que se
mostrou desafiadora, mas ao mesmo tempo repleta de oportunidades.
Aos amigos Paulo, Renan e Guilherme, colaboradores da empresa que se serviu de base
para esta pesquisa e me receberam de braços abertos e contribuíram para a conclusão deste
trabalho.
Aos meus amigos e familiares que sempre me incentivaram na consecução deste
objetivo.
RESUMO
A Qualidade 4.0 estrutura-se em um ambiente dominado pela 4° Revolução Industrial ou mais
comumente conhecida como Indústria 4.0 e busca atender aos seus requisitos. O objetivo deste
trabalho é identificar as interfaces entre ambos os conceitos. Para isto optou-se por uma
pesquisa quali-quantitativa exploratória, fundamentada em uma pesquisa bibliográfica,
complementada com a elaboração e a aplicação de um questionário através de um estudo de
caso. Os resultados exibem o nível de interfaceamento dos conceitos e atestam a viabilidade de
se identificar uma empresa que atenda aos requisitos da Qualidade 4.0, além disso, este trabalho
serve de base para futuras pesquisas complementares.
Palavras-chave: 4° Revolução Industrial; Indústria 4.0; Qualidade 4.0.
ABSTRACT
Quality 4.0 is structured in an environment dominated by the 4th Industrial Revolution or more
commonly known as Industry 4.0 and seeks to meet your requirements. The purpose of this
dissertation is to identify the interfaces between both concepts. For this, we opted for an
exploratory qualitative-quantitative research, based on a bibliographical research,
complemented with the elaboration and the application of a questionnaire through a case study.
The results show the level of interfacing of the concepts and attest to the feasibility of
identifying a company that meets the requirements of Quality 4.0, in addition, this dissertation
is the basis for future complementary research.
Keywords: 4th Industrial Revolution; Industry 4.0; Quality 4.0.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Estrutura da dissertação.............................................................................. 18
Figura 2. Eixos da Qualidade..................................................................................... 34
Figura 3. Revoluções Industriais, estratégias e objetivos da Qualidade.................... 35
Figura 4. Representação gráfica dos resultados do tópico Dados e Analytics).......... 50
Figura 5. Representação gráfica dos resultados do tópico Conectividade................. 52
Figura 6. Representação gráfica dos resultados do tópico Sistema de Gestão........... 53
Figura 7. Representação gráfica dos resultados do tópico Colaboração e Liderança 54
Figura 8. Representação gráfica dos resultados do tópico Compliance..................... 56
Figura 9. Representação gráfica dos resultados do tópico Escalabilidade................. 57
Figura 10. Representação gráfica do valor médio obtido para cada tópico e média
geral por planta...........................................................................................
58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Ferramentas da Indústria 4.0.................................................................... 28
Tabela 2. Técnicas da Indústria 4.0......................................................................... 29
Tabela 3. Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 1)............ 43
Tabela 4. Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 2)............ 44
Tabela 5. Interface entre Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0 e os
Eixos da Qualidade..................................................................................
45
Tabela 6. Valor médio obtido para o tópico Dados e Analytics por planta............. 49
Tabela 7. Valor médio obtido para o tópico Conectividade por planta................... 51
Tabela 8. Valor médio obtido para o tópico Sistema de Gestão por planta............. 53
Tabela 9. Valor médio obtido para o tópico Colaboração e Liderança por planta.. 54
Tabela 10. Valor médio obtido para o tópico Compliance por planta....................... 55
Tabela 11. Valor médio obtido para o tópico Escalabilidade por planta................... 57
Tabela 12. Valor médio obtido para cada tópico e média geral por planta............... 58
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
I.4.0 Indústria 4.0
TI Tecnologia da Informação
STP Sistema Toyota de Produção
P2P People to People
M2M Machine to Machine
M2P Machine to People
AI Artificial Intelligence
CPS Cyber-physical Systems
IoT Internet of Thinks
IoD Internet of Data
IoS Internet of Services
RFID Radio Frequency Identification
QRcode Quick Response code
CAM Computer Aided Manufacturing
SGQ Sistema de Gestão da Qualidade
ERP Enterprise Resource Planning
MES Manufacturing Execution System
SLA Service Level Agreements
JIT Just in time
5S Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke
CEP Controle Estatístico de Processo
vQM Virtual Quality Management
CRM Customer Relationship Management
OEE Overall Equipment Effectiveness
EH&S Environment, Health and Safety
SCM Supply Chain Management
PLM Product Lifecycle Management
LIMS&CAE Laboratory Information Mgt System and Computer Aided Manufacturing
FSM Field Service Management
MOM Manufacturing Operation Management
KPI Key Performance Indicators
FMEA Failure Mode Effect Analysis
PC Personal Computer
SBM Slacks-Based Measure
DEA Data Envelopment Analysis
S-D Service Dominant Logic
ANOVA Analysis of Variance
TQM Total Quality Management
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 14
1.1 Caracterização do problema........................................................................... 17
1.2 Objetivo.......................................................................................................... 18
1.3 Estrutura da dissertação.................................................................................. 18
1.3.1 Desenvolvimento teórico................................................................ 19
1.3.2 Metodologia.................................................................................... 19
1.3.3 Resultados encontrados e conclusão............................................... 19
2 REFERENCIAL TEÓRICO........................................................................................ 20
2.1 Indústria 4.0............................................................................................... 20
2.1.1 Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0................ 27
2.2 Qualidade 4.0............................................................................................ 30
3 METODOLOGIA DA PESQUISA............................................................................ 40
3.1 Classificação da pesquisa.............................................................................. 40
3.2 Elaboração do questionário........................................................................... 41
3.3 Análise e interpretação dos questionários..................................................... 48
4 RESULTADOS ENCONTRADOS........................................................................... 49
5 CONCLUSÃO............................................................................................................ 61
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................... 65
ANEXO 1................................................................................................................... 72
14
1 INTRODUÇÃO
Desde a primeira revolução industrial em 1750, saltos tecnológicos têm levado a
mudanças de paradigmas nos processos industriais, os quais foram denominados de
“Revoluções Industriais”. As três revoluções industriais anteriores tiveram início em países
desenvolvidos e depois se espalharam pelo restante do mundo. A primeira iniciou-se no final
do século XVIII, ocorreu basicamente na Inglaterra e fundamentou-se na introdução da energia
hidráulica e a vapor, a segunda, iniciada no final do século XIX, baseou-se no uso da energia
elétrica e impulsionou a produção em massa, e a terceira, nos 70, baseou-se no microchip com
sua aplicação em sistemas eletrônicos e na tecnologia da informação (TI) para melhorar a
automação na manufatura.
Se considerarmos, em termos gerais, as diferentes fases da revolução industrial,
temos que no início do século passado, Ford introduziu, em 1910, o conceito de produção em
massa utilizando uma linha de montagem seriada (BRAGA, 2003). Algumas décadas mais
tarde, já na década de 1950, teve origem o Sistema Toyota de Produção (STP), estruturado por
Ohno, e com ele o conceito de Lean Manufacturing, aonde as linhas de montagem exibem fluxo
contínuo ou celular (OHNO, 2005), e nos últimos anos, estamos vivendo a Indústria 4.0, aonde
a conectividade entre homens, máquinas e processos dá o tom, porém, nos dias de hoje com o
advento da Indústria 4.0, cada vez mais se fala sobre customização em massa e dentro deste
sistema produtivo surge o conceito de Qualidade 4.0, aonde é possível se fabricar produtos de
alta qualidade, atendendo aos requisitos e desejos do cliente, e em grandes volumes.
A 4° Revolução Industrial (I.4.0) está alterando a forma de como trabalhamos e nos
relacionamos com o mundo em que vivemos. Atualmente, vivemos a era da digitalização e da
hiperconectividade, a qual nos desafia, diariamente, a experimentar coisas que nunca
experimentamos antes. (SCHWAB, 2016)
O termo Indústria 4.0 foi cunhado na feira de Hannover em 2011, e discutido no
Fórum Econômico Mundial (2015), exibindo um alinhamento com os recentes estudos
realizados na Alemanha, e esta nova realidade trata de uma economia com forte presença digital
e conectividade entre as pessoas (P2P), entre máquinas (M2M) e entre máquinas e pessoas
(M2P), cujo foco principal é a troca de informação (comunicação de dados). (SCHWAB, 2016)
Dentro das organizações vivemos mudanças em grande escala, alcance e
complexidade, graças às novas tecnologias incorporadas às atividades humanas. Os desafios
desta nova revolução servirão de base para o desenvolvimento de soluções que envolvem
15
diferentes stakeholders, sejam eles públicos ou privados, acadêmicos ou pertencentes à
sociedade em geral (SCHWAB, 2016).
De acordo com Schwab (2016), a amplitude e a profundidade de tais mudanças
sinalizam para a transformação de sistemas inteiros de produção, gerenciamento e governança.
A indústria 4.0 promoveu uma “fusão de tecnologias, não deixando claro as linhas divisórias
entre as esferas físicas, digitais e biológicas”.
Conforme Park et al. (2017), na era da 4° Revolução Industrial, assistiremos a
grandes mudanças na indústria, envolvendo desde a área de projetos, produção, marketing,
vendas até os sistemas de entrega aos clientes, e a Indústria 4.0 exibirá 4 características
principais:
1. O homo sapiens como conhecemos evoluirá para o phono sapiens, pois os
denominados smartphones estão dominando a grande maioria dos processos de negócios.
2. Os métodos BigData serão cada vez mais empregados na coleta, classificação e
análise de dados, uma vez que o volume e a quantidade de informações crescem dia-a-dia.
3. Os processos industriais, cada vez mais, estão inserindo robôs e softwares
dotados de inteligência artificial (AI – artificial intelligence), os quais aos poucos estão
substituindo o homem em atividades cotidianas.
4. A customização em massa e a produção personalizada estão cada vez mais
presentes em nosso dia-a-dia.
Conforme Xu et al. (2014) estão surgindo sistemas automatizados da Gestão da
Qualidade capazes de atender às necessidades crescentes da cadeia de suprimentos, de suportar
grandes quantidades de informações em tempo real e aprimorar o gerenciamento e o controle
dinâmico através do compartilhamento de informações dos processos envolvidos, e neste
sentido, tecnologias como o RFID, a IoT (Internet of Things) associada smartphones e sensores,
e o BigData estão sendo agregados.
Analogamente, Flynn et al (2016) aborda o desenvolvimento industrial com a
chegada da Smart Factory, onde máquinas e equipamentos além de fabricar produtos, são
capazes de inspecionar e retrabalhá-los até que estes alcancem os requisitos desejáveis de
qualidade. Este processo não será mais supervisionado pelo homem, pois sensores integrados e
programados fornecerão atualizações automáticas em um processo em constante evolução.
Como consequência, a Gestão da Qualidade produz grande volume de dados requerendo
análise, processamento, estruturação e capacidade de armazenamento.
O uso de novas tecnologias, sensores e inteligência artificial dão ao processo
produtivo maior autonomia e inteligência, deixando o homem como responsável pelo
16
monitoramento e criatividade, ou seja, o foco do homem concentra-se no conhecimento,
habilidades e experiências. (GRACZKY-KURCHARSKA et al., 2018)
De acordo com Weckenmann et al. (2016), a história da Gestão da Qualidade exibe
um desenvolvimento constante, sempre visando a consecução de uma qualidade mais
abrangente e eficiente para os produtos e serviços entregues. Durante o último século as
questões relacionadas à qualidade têm-se ampliado continuamente desde o foco inicial no
produto final até, nos dias de hoje, quando produto, processos, parceiros, fornecedores, clientes
e mão-de-obra, além de suas inter-relações são consideradas. Além disso, atualmente, a
qualidade se depara com questões relativas à responsabilidade ambiental e social, o que leva a
Gestão da Qualidade a se constituir em um dos fatores de sucesso das organizações.
Eleftheriadis e Myklebust (2016) destacam que no decorrer dos anos a eficiência
dos sistemas produtivos evoluirá da otimização dos sistemas produtivos, os quais baseiam-se
em rotinas manuais, tais como, 5S, JIT, Lean, CEP e Six Sigma, para as tecnologias emergentes,
as quais se fundamentam na tecnologia da informação e comunicação, tais como a Manufatura
Zero Defeitos, IoT, BigData e os CPS, estes últimos, partes da I.4.0. Portanto, criar e
implementar as melhores práticas constitui-se em um trabalho árduo, e o feedback dos clientes
é essencial.
De acordo com Alexankov et al. (2017), as fábricas conectadas e a IoT levantam
novas preocupações no mercado de trabalho e nas instituições acadêmicas, pois as novas
tecnologias estão mudando o papel dos seres humanos na indústria, e neste contexto, as
máquinas substituirão os homens em atividades de rotina, porém, estes deverão ser capazes de
verificar, controlar e corrigir o funcionamento e as decisões tomadas pelas máquinas.
Conforme Bauer et al. (2017), o homem não interpreta mais o papel de “capitão”
ou “dominador”, mas hoje, cumpre tarefas como um condutor, pois as novas tecnologias
aplicadas na I.4.0 como realidade virtual e aumentada, a robótica, a inteligência artificial, o
BigData e a computação em nuvem, entre outras, combinam os mundos real e virtual,
requerendo maior qualificação e condições de trabalho em um mundo híbrido.
Para Ngai et al. (2018), a Gestão da Qualidade é um tema perene no mundo
contemporâneo, marcado pela tecnologia representada na era da I.4.0, ao mesmo tempo é
repleto de turbulência, dado as expectativas sem precedentes dos clientes. Hoje deve-se
considerar a importância das questões humanas na Qualidade, pois com o advento da 4°
Revolução Industrial e da revolução tecnológica, o envolvimento do aspecto humano deve ser
reavaliado.
17
De acordo com Weckenmann et al. (2019), a velocidade pela qual o conhecimento
é gerado aumentou exponencialmente, influenciada pela 4° Revolução Industrial e o surgimento
da IoT, CPS e da integração horizontal e vertical, entre outros, e o conceito de Gerenciamento
Virtual da Qualidade (vQM) pode ser uma consequência destes eventos, pois a quantidade de
informações e novos conceitos atinge níveis incontroláveis.
Ainda de acordo com Weckenmann et al. (2019), o vQM combina simulação e
realidade virtual, e permite interação virtual com fabricação, controle e inspeção, além disso, a
comunicação é suportada pela internet, o que permite interação entre pessoas, máquinas e
máquinas e pessoas.
Nos últimos anos a tecnologia disponibilizada pela I.4.0 permitiu que, por exemplo,
máquinas de medição tridimensionais integradas à produção permitissem o controle dos
processos e produtos, otimizando recursos e eficiência (FERREIRA E GUERRA, 2017), além
disso, técnicas de mineração de dados, aplicadas à manufatura inteligente fornecem feedback
on line que são utilizados para melhorar a fabricação e a qualidade dos produtos (OLIFF E LIU,
2017), e finalmente, existem evidências que novas tecnologias e sistemas inteligentes de
controle da qualidade conseguem prever falhas e defeitos em operações de usinagem (ALBERS
et al., 2017), resumindo o conceito de Qualidade mudou e a integração com a tecnologia e a
Indústria 4.0 é inevitável.
1.1 Caracterização do problema
De acordo com Kohler e Weisz (2016), a I.4.0 é uma nova abordagem para controlar
os processos de produção, a qual fornece sincronização em tempo real dos fluxos, permitindo
a fabricação unitária e personalizada de produtos. Paralelamente, a indústria tem vivenciado
nas últimas décadas a denominada customização em massa, com o objetivo de atender aos
requisitos específicos dos clientes (PEREIRA E ROMERO, 2017), particularmente, em setores
como o automobilístico, vestuário, computadores, eletrônicos, telefones celulares e nutrição
personalizada (FOGLIATTO, et al, 2012). Dentro deste contexto, a I.4.0 está afetando a
maneira pela qual as empresas conduzem a Gestão da Qualidade neste novo ambiente, e daí
faz-se necessário caracterizar a contribuição e a influência desta para a estruturação da
Qualidade 4.0, ou seja, a Gestão da Qualidade no ambiente da 4° Revolução Industrial.
A partir desta integração faz-se necessário identificar quais princípios, ferramentas
e técnicas da I.4.0 estão contribuindo para a Gestão da Qualidade, de que maneira isto está
ocorrendo e quais os benefícios gerados.
18
Questão de pesquisa: É possível mensurar a aderência dos eixos da Qualidade 4.0
em relação aos Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0?
1.2 Objetivo
O objetivo geral deste trabalho é identificar as interfaces da indústria 4.0 e da
Qualidade 4.0, conceito novo, estruturado recentemente e que exibe a evolução do Sistema de
Gestão da Qualidade em um ambiente de produção customizada em massa.
Entre os objetivos específicos desta pesquisa é possível citar:
1) Elaborar um questionário a partir dos eixos da Qualidade 4.0 (JACOB, 2017b)
com interfaces junto aos princípios, ferramentas e técnicas da I.4.0.
2) Desenvolver 2 estudos de casos de empresas do mesmo ramo com a utilização
do questionário desenvolvido.
3) Analisar os resultados quali e quantitativamente.
4) Estabelecer um comparativo entre as 2 empresas.
1.3 Estrutura da dissertação
A estrutura deste trabalho é detalhada na Figura 1 que se segue.
Figura 1 - Estrutura da dissertação
De acordo com a figura 1 o trabalho será estruturado sequencialmente em
introdução (1), referencial teórico (2), metodologia (3), onde o trabalho será desenvolvido,
resultados encontrados (4) e conclusão (5).
19
1.3.1 Desenvolvimento teórico
O desenvolvimento teórico apresenta uma visão geral, ajudando na identificação do
problema, além de seus objetivos. Nesta etapa será realizado o levantamento teórico do
trabalho, o qual será constituído de uma revisão bibliográfica em relação aos conceitos de
Indústria 4.0 e Qualidade 4.0, pesquisa esta realizada entre os anos de 2011 e 2018, uma vez
que o conceito de Indústria 4.0 surgiu e iniciou sua difusão em 2011, considerando-se as
principais bases para consulta.
1.3.2 Metodologia
Nesta etapa é apresentada a integração dos conceitos de Indústria 4.0 e Qualidade
4.0, e a partir daí será conduzido um crosschecking entre os Princípios, Ferramentas e Técnicas
da I.4.0 e os principais eixos da Qualidade 4.0, cujo resultado será a base para a elaboração de
um questionário, o qual aplicado proverá as informações necessárias para responder ao
questionamento inicial.
1.3.3 Análise dos Resultados e Considerações Finais
Com base nos resultados levantados através da metodologia e aplicação, os mesmos
serão discutidos e a conclusão, baseada na análise bibliográfica, no questionário aplicado e na
análise serão apresentados.
20
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Este capítulo busca contextualizar os principais temas abordados por este trabalho.
Com este objetivo foi realizado um levantamento sobre os principais conceitos associados à
Indústria 4.0, também, denominada por alguns como 4° Revolução Industrial, Qualidade 4.0 e
customização em massa mencionados em artigos científicos e/ou em livros e outras
publicações.
2.1 Indústria 4.0
De acordo com Schwab (2016), “Estamos a bordo de uma revolução tecnológica
que transformará fundamentalmente a forma como vivemos, trabalhamos e nos relacionamos.
Em sua escala, alcance e complexidade, a transformação será diferente de qualquer coisa que o
ser humano tenha experimentado antes.”
Esta nova realidade trata de uma economia com forte presença digital e
conectividade entre as pessoas (P2P), entre máquinas (M2M) e entre máquinas e pessoas
(M2P), cujo foco principal é a troca de informações. A 4° Revolução Industrial, ou
simplesmente, I.4.0, caracteriza-se pela hiperconectividade em tempo real, graças à internet,
porém, alia-se às mudanças no sistema de produção e consumo decorrentes da introdução dos
sistemas ciberfísicos (Cyber-physical systems - CPS), internet das coisas (Internet of thinks -
IoT), internet dos serviços (Internet of services - IoS), internet de dados (Internet of data - IoD),
Big Data, inteligência artificial e outros sistemas físicos, tais como robótica, manufatura aditiva
(impressão 3D), nanotecnologia e biotecnologia, realidade aumentada (Augmented Reality) e
manufaturada em nuvem (Cloud Manufacturing). (SCHWAB, 2016; SCHUH et al., 2017;
PEREIRA et al., 2017)
De acordo com Liao et al. (2017), diversos países do mundo criaram planos e
estratégias visando a implementação da Indústria 4.0, conforme citado em sequência:
EUA (2011) – Advanced Manufacturing Partnership;
Alemanha (2012) – High-Tech Strategy 2020;
França (2013) - La Nouvelle France Industrielle;
Reino Unido (2013) – Future of Manufacturing;
Coréia do Sul (2014) - Innovation in Manufacturing 3.0;
China (2015) – Made in China 2025;
21
Japão (2015) – Super Smart Society;
Singapura (2015) - RIE 2020 Plan (Research, Innovation and Enterprise).
Além das iniciativas governamentais, a 4° Revolução Industrial vem sendo
estudada por um número crescente de centros de pesquisas, universidades e pela inciativa
privada, as quais contribuem de sobremaneira para a propagação de seus conceitos.
A IoT (Internet of Thinks), a IoS (Internet of Services) e a IoD (Internet of Data)
permitem que toda a empresa constitua um ambiente inteligente; adicionalmente, as máquinas
inteligentes, os sistemas de armazenamento e as instalações de produção, desenvolvidas com
tecnologia digital permitem uma integração completa de informações e dos sistemas de
comunicação, envolvendo toda a cadeia de suprimentos desde os fornecedores de materiais ou
serviços, até os clientes finais. (KAGERMANN, et al., 2013)
Conforme Bloem et al. (2014), hoje nos encontramos na I.4.0, ou seja, na 4° fase
da Revolução Industrial, a qual caracteriza-se pela utilização dos denominados sistemas ciber-
físicos (Cyber-physical systems), os quais constituem a base dos sistemas produtivos
inteligentes, e são consequência da integração da produção, da necessidade de sustentabilidade
e da satisfação do cliente; esses elementos, graças à internet, que conecta microprocessadores,
constituem-se nos cérebros dos dispositivos e sistemas digitais tornando possível esta
integração.
A principal abordagem da Indústria 4.0, conforme Anderl (2014) é utilizar as
habilidades dos sistemas ciber-físicos para fornecer inteligência e comunicação aos
denominados sistemas inteligentes, os quais podem ser entendidos como sucessores dos
sistemas adaptativos e mecatrônicos, e permitem a operação e a comunicação entre sistemas.
Portanto, a Industria 4.0 é uma abordagem estratégica visando a integração de sistemas de
controle avançados com a tecnologia de internet, que permite a comunicação entre pessoas,
produtos e sistemas produtivos.
De acordo com Brettel et al. (2014), a Indústria 4.0 se concentra no estabelecimento
de produtos e processos inteligentes. Na fábrica do futuro, as denominadas Smart Factories,
será necessário lidar, ao mesmo tempo, com a necessidade de se desenvolver novos produtos
rapidamente, com a flexibilização da produção e com processos complexos. Assim sendo, os
sistemas ciber-físicos (Cyber-physical systems) permitirão a rápida comunicação entre homens,
máquinas e produtos.
A Indústria 4.0 refere-se a um novo estágio de desenvolvimento e gestão
empresarial, o qual reconhece que os métodos e processos tradicionais de produção estão no
meio de uma transformação digital, abraçando cada vez mais a tecnologia da informação (TI),
22
a qual é responsável por romper as fronteiras entre os mundos real e virtual, mais conhecidos
como sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems). Além disso, redes inteligentes,
integradas a sensores e elementos de controle, constituem-se nos alicerces das denominadas
fábricas inteligentes (Smart Factories), que sustentam e suportam a Indústria 4.0, tudo isto
integrado via internet das coisas (IoT – Internet of Thinks), internet dos serviços (IoS – Internet
of Services) e internet dos dados (IoD – Internet of Data) às pessoas. (DELLOITE, 2015)
Conforme Heng (2014), a Indústria 4.0 é focada em produtos, procedimentos e
processos inteligentes, portanto o elemento chave é a smart factory que controla o rápido
crescimento da complexidade dos produtos, ao mesmo tempo que eleva a eficiência produtiva,
ou seja, tem-se a customização em massa, graças a comunicação direta entre homens, máquinas
e recursos.
De acordo com Roland Berger (2014), a 4° Revolução Industrial (Indústria 4.0) já
está a caminho, sendo que algumas áreas sentirão a mudança rapidamente e de forma
perturbadora, e outras, verão mudanças mais lentas e de forma mais consistente. Na Indústria
4.0 os objetos físicos integrar-se-ão, perfeitamente, às redes de informação, e a internet criará
uma rede, combinando máquinas inteligentes, sistemas e processos. Desta maneira homens e
máquinas trabalharão lado a lado, e os mundos real e digital estarão conectados.
Conforme Shrouf et al. (2014) a Indústria 4.0 exibe como princípio básico um
núcleo comum formado pela internet das coisas (IoT) e a fabricação inteligente, ou seja,
produtos em fabricação, componentes e máquinas coletam e compartilham dados
continuamente, em tempo real. As fábricas inteligentes (Smart Factories) fornecem produtos e
serviços inteligentes aos clientes, via internet, e graças a análise destes dados é possível definir
o melhor comportamento e as necessidades dos clientes.
De acordo com Hermann et al. (2015), o termo Industria 4.0 é utilizado para
designar a próxima revolução industrial, e ficou conhecido à partir de 2011 quando uma
iniciativa conjunta de representantes empresariais, políticos e acadêmicos, promoveram a ideia
como uma maneira de reforçar a competitividade da indústria de transformação alemã. O
governo alemão apoiou a iniciativa, anunciando que a Indústria 4.0 faria parte da “Estratégia
de alta tecnologia 2020 para a Alemanha”. Com base nesta visão, a Industria 4.0 (I.4.0)
estabeleceu recomendações envolvendo a organização da cadeia de valor e a gestão de todo o
ciclo de vida de um produto.
A 4° Revolução Industrial ou Indústria 4.0 pode ser definida pela produção digital,
inteligente, integrada via rede, e auto gerenciada, a qual é realizada através da união de técnicas
produtivas, tecnologia da informação (TI) e internet, trazendo grandes oportunidades e desafios
23
para esta nova fase do processo de industrialização. Em resumo, a Indústria 4.0 é uma nova
tecnologia produtiva, a qual alia TI e comunicação. (AICHHOLZER et al., 2015)
A Indústria 4.0 engloba o desenvolvimento e a integração de tecnologias
inovadoras, tanto de comunicação como de informação (TI) aplicáveis ao setor industrial, e as
características definidas serão as redes inteligentes, as quais compreendem a integração da
tecnologia da informação incorporadas em objetos, materiais e máquinas, bem como processos
logísticos e de gerenciamento interconectados. (ICA, 2015)
Conforme Koch (2015), a 4° Revolução Industrial pode ser entendida como uma
nova forma de se organizar e controlar a cadeia de valor do ciclo de vida dos produtos, voltada
para o atendimento dos requisitos cada vez mais individualizados dos clientes. O ponto de
partida desta nova fase da Revolução Industrial é a disponibilidade das informações relevantes
em tempo real, conectando todas as etapas da cadeia de valor; a conexão entre pessoas, coisas
e sistemas cria conexões dinâmicas, auto organizadas e otimizadas.
A Indústria 4.0 pode ser entendida mais como uma visão do que uma definição, no
entanto, pode-se defini-la como uma tendência rumo à automação e a troca de dados ou
informações. Fundamenta-se na Smart Factory, nos sistemas ciber-físicos (Cyber-physical
Systems) e na Internet of Thinks (IoT), porém, vai muito além dessas tecnologias, pois o volume
de dados em trânsito cresce vertiginosamente, graças ao aperfeiçoamento dos computadores,
do aprimoramento da conectividade, das novas redes e do RFID. Logo, a Indústria 4.0 é o
resultado dos avanços tecnológicos e os benefícios das aplicações práticas destes permitirão
que a customização em massa seja cada vez mais real e ao alcance de todos. (PILGRIM, 2015)
Para Schmidt et al. (2015), a Indústria 4.0 consiste na superposição de vários
desenvolvimentos tecnológicos, os quais englobam produtos e processos. A indústria 4.0
relaciona-se, diretamente, com os sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems), os quais
detalham a fusão dos fluxos de trabalho digital com os físicos, ou seja, as etapas de produção
físicas são acompanhadas por processos computadorizados. Os sistemas ciber-físicos incluem
capacidade de armazenamento e computação, mecânica e eletrônica, baseadas na internet, além
disso, a IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), constituem-se em meios de
comunicação entre entidades físicas e serviços, respectivamente.
De acordo com Sommer (2015), na Indústria 4.0, os produtos informam às
máquinas, automaticamente, quais operações devem ser executadas, ou seja, os produtos são
inteligentes (Smart Products), pois dispõem de códigos de barras, RFID (Radio Frequency
IDentification) ou QRcode (Quick Response code), que exibem informações relevantes a
respeito de seu processamento. Os dados são lidos por scanners ou computadores que os
24
transmitem on-line, assegurando a operação adequada de máquinas e equipamentos. Em suma,
os objetos inteligentes se comunicam e os mundos real e virtual se fundem nos denominados
sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems).
Conforme Kolberg e Zühlke (2015), hoje enfrentamos um novo paradigma
denominado Indústria 4.0, o qual num primeiro momento lembra a manufatura assistida por
computador (CAM – Computer aided manufacturing), pois impulsionada pela tecnologia da
informação (TI), a Indústria 4.0 é uma abordagem de rede, na qual máquinas e objetos estão se
tornando inteligentes e fazem parte de uma rede interconectada. Estes objetos podem ser
manipulados como partes de um brinquedo lego e o princípio do “Plug’n’Play” é aplicável para
facilitar a engenharia e a configuração.
De acordo com Geissbauer, et al. (2016), enquanto a 3° Revolução Industrial foca
na automação industrial de máquinas e processos, a 4° Revolução Industrial foca na
digitalização de ponta a ponta (end-to-end) envolvendo todos os ativos físicos e na integração
dos ecossistemas digitais. Logo, atividades de gerar, analisar e comunicar dados e informações
sustentam os ganhos prometidos pela 4° Revolução Industrial.
Conforme Schwab (2016), a 4° Revolução Industrial criará um mundo no qual a
virtualização e os sistemas físicos de manufatura cooperarão um com o outro de maneira
flexível.
Para Albers et al. (2016), a Indústria 4.0 descreve a 4° Revolução Industrial que
conduz a uma produção inteligente, conectada e descentralizada. O ponto central da Indústria
4.0 reside na comunicação contínua entre seres humanos, máquinas e produtos durante o
processo de produção, o que é possível graças à implementação dos sistemas ciber-físicos, cujo
objetivo central é aumentar a eficiência em relação ao tempo dispendido e a qualidade do
produto manufaturado.
A Indústria 4.0 fundamenta-se em conceitos e tecnologias que incluem os CPS
(Cyber-physical Systems), a IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), baseado na
comunicação perpétua, via internet, que permite interação e troca de informação, logo Indústria
4.0 será marcada por processos automatizados e digitalizados, aonde o uso da eletrônica e da
TI na fabricação e nos serviços será cotidiano. (ROBLEK, et al., 2016)
De acordo com Stock e Seliger (2016), a criação de valor industrial nos países
industrializados é moldada pelo desenvolvimento rumo a 4° Revolução Industrial, a qual
fundamenta-se no estabelecimento de fábricas, produtos e serviços inteligentes, incorporados a
IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), também, denominadas de internet
industrial.
25
Para Thoben et al. (2016), a 4° Revolução Industrial caracteriza-se pela introdução
da IoT e da IoS, o que permitiu o surgimento de fábricas inteligentes que exibem integração
horizontal e vertical. Graças à indústria 4.0, os produtos e as matérias-primas carregam dados
e informações, as quais podem ser compartilhadas com máquinas e equipamentos, permitindo
a produção em massa customizada, tudo dentro dos denominados sistemas ciber-físicos (CPS).
A Indústria 4.0 é um sistema tecnológico complexo que introduz avanços relevantes
que estão associados às denominadas fábricas inteligentes (Smart Factories). Este termo
abrange um conjunto de desenvolvimentos ou tecnologias industriais tais como o CPS, a IoT, a
IoS, a robótica, o Big Data, o Cloud Manufacturing (manufatura em nuvem) e a Augmented
Reality (realidade aumentada), e a adoção dessas tecnologias é fundamental para o
desenvolvimento de processos de produção inteligentes que se comunicam e se controlam
mutuamente. (PEREIRA; ROMERO, 2017)
De acordo com Strange e Zucchella (2017), a Indústria 4.0 é um termo utilizado
para descrever uma estratégia de alta tecnologia, e hoje, utilizada para se referir aos CPS e
processos dinâmicos de dados que utilizam grandes quantidades de dados ou informações para
operar máquinas inteligentes. Em outras palavras, a Indústria 4.0 refere-se ao surgimento e
difusão de uma série de tecnologias digitais, de modo que produtos, dispositivos e máquinas
possam se comunicar e interagir uns com os outros.
De acordo com Singh (2017), a Indústria 4.0 que representa a 4° Revolução
Industrial é uma evolução tecnológica que trabalha com a integração dos sistemas ciber-físicos
(CPS) e dos sistemas embarcados, atuando conjuntamente com a Internet das coisas (IoT) e a
Internet dos serviços (IoS). O foco principal da I.4.0 é a inteligência descentralizada que une os
mundos real e virtual.
Graças à evolução tecnológica, um produto será capaz de se comunicar com as
máquinas e/ou equipamentos de produção, criando um mundo conectado e dotado de
inteligência, surgirão então as fábricas e produtos inteligentes (Smart Factories e Smart
Products), os quais afetarão toda a cadeia de valor e o modelo de negócios. Em resumo, a
semente da indústria 4.0 tem origem na Tecnologia da Informação (TI), a qual é empregada na
integração dos sistemas de negócios e produção, assim, um produto de alta qualidade, mais
sustentável e de baixo custo terá origem. (SINGH, 2017)
Conforme Yin et al. (2017), a I.4.0 é uma iniciativa que contempla inovações
tecnológicas como a IoT, o BigData, a manufatura aditiva, a computação em nuvem, a
inteligência artificial (AI) e os CPS (Cyber-physical Systems), e ao longo dos últimos anos tem
atraído a atenção de governos, industrias e pesquisadores. Assim como na 3° Revolução
26
Industrial, a demanda por produtos na I.4.0 depende do volume, da variedade e do prazo de
entrega. Um sistema de manufatura inteligente deve considerar, a comunicação entre clientes,
montadores, fornecedores e outros provedores de serviços via BigData e IoT, e um sistema
constituído de uma smart factory e seus fornecedores.
De acordo com Wang et al. (2017) Indústria 4.0 trata-se de um termo coletivo que
envolve a organização e a tecnologia da cadeia de valor. Os sistemas ciber-físicos (CPS)
acompanham os processos físicos, conectam o mundo virtual com o físico e tomam decisões
descentralizadas dentro das denominadas fábricas inteligentes (smart factories). Além disso, a
IoT permite colaboração e comunicação em tempo real entre os sistemas ciber-físicos. Os
processos de tomada de decisão são apoiados pela mineração de dados, que é capaz de descobrir
conhecimento de várias fontes e os participantes podem utilizar os serviços interorganizacionais
e internos através da IoT.
O termo Indústria 4.0 tem sua origem associada ao termo alemão “Industrie 4.0”,
introduzido em 2011 na Feira de Hannover, e que se tornou foco imediato do governo alemão
e de outros países europeus, entretanto, pode ser entendido como a aplicação dos CPS (Cyber-
physical Systems) na produção industrial, o que é equivalente à introdução da internet industrial
pela GE nos EUA. O conceito de Indústria 4.0 pode estar em um futuro próximo, porém, seus
princípios e tecnologias tem sido alvo de pesquisa há mais de uma década, e muitos
pesquisadores creem que, desejado ou não, trata-se de um fenômeno próximo. Similar à internet
nos anos 90, a Indústria 4.0 é um sucesso potencial e não, apenas, um exagero.
(GHOBAKHLOO, 2018)
A Indústria 4.0 é um sistema dinâmico e integrado, e as integrações vertical e
horizontal, e a fusão dos mundos real e virtual, associadas às tecnologias como CPS, IoT,
IoS, etc. permitem uma integração em escala global. A denominada Smart Factory
preconiza um sistema de produção descentralizado, onde máquinas, processos, seres
humanos e recursos comunicam-se entre si e aprendem uns com os outros, e os dados
relevantes e pertinentes permitem uma vantagem competitiva graças a resolução precoce de
problemas e falhas. (GHOBAKHLOO, 2018)
A Indústria 4.0 através do princípio da modularidade que envolve diferentes níveis
de produção e fabricação, fundamenta-se em uma cadeia de suprimentos ágil, em sistemas de
fluxo de materiais e processos flexíveis, aliados aos procedimentos de tomada de decisão
modulares que permitem a personalização de produtos. A personalização implica em
customização em massa, graças aos CPS, IoT, automação e manufatura aditiva entre outras
27
tecnologias, permitindo a reconfiguração de produtos com base nas preferências identificadas
junto aos clientes, graças à análise e previsão do comportamento obtidas decorrente da
utilização do BigData-Analytics. (GHOBAKHLOO, 2018)
De acordo com Xu et al. (2018), nos últimos anos a I.4.0 surgiu como uma estrutura
tecnológica promissora usada para integrar processos de manufatura tanto a nível intra-
organizacional como inter-organizational, graças ao desenvolvimento da tecnologia da
informação (TI). Esta viabilidade foi evidenciada, particularmente, através da digitalização das
cadeias horizontal e vertical, e a melhoria da qualidade na I.4.0 pode ser concretizada pela
integração de novas tecnologias, ou de tecnologias já existentes, em especial, pela
implementação dos Cyber-physical Systems (CPS).
2.1.1 Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0
De acordo com Hermann et al. (2015) os princípios da Industria 4.0 foram
estabelecidos ou derivados a partir de alguns componentes da Indústria 4.0 e são detalhados em
sequência.
Interoperacionalidade: Significa que os sistemas ciber-físicos (CPS) existentes em
uma fábrica ou ambiente industrial, mesmo que manufaturados por fornecedores diversos, são
capazes de se comunicar uns com os outros através das redes.
Virtualização: Possibilita que os dados obtidos dos sistemas ciber-físicos (CPS) a
partir de produtos e equipamentos físicos sejam transmitidos aos modelos virtuais e em
simulações, espelhando comportamentos reais no ambiente virtual.
Descentralização: A crescente demanda por produtos customizados torna cada vez
mais difícil controlar os sistemas de maneira centralizada. Os processos produtivos com
computadores embarcados em conjunto com a internet das coisas (IoT) habilitam os CPS a
tomarem decisões por conta própria e em tempo real.
Adaptação da produção em tempo real: Uma vez que os dados são analisados no
instante em que são coletados, é possível que a produção seja realocada ou transferida para
outras linhas ou máquinas em caso de falhas ou na hipótese de ser necessária a produção de
bens customizados.
Orientação aos serviços: Dados e serviços são disponibilizados em rede aberta,
tornando a internet de serviços (IoS) mais robusta. Dessa forma, a customização de processos
28
de produção exibe maior flexibilidade de adaptação de acordo com as especificações dos
clientes.
Modularidade: Sistemas modulares são capazes de adaptar-se com flexibilidade às
mudanças nos requisitos, substituindo ou expandindo módulos individuais. Portanto, os
sistemas modulares (equipamentos e linhas produtivas) podem ser facilmente ajustados em caso
de flutuações sazonais ou em eventuais adaptações das características dos produtos.
De acordo com Holanda (2010), as ferramentas podem ser entendidas como um
conjunto de instrumentos e utensílios empregados em um ofício. Já para Houaiss (2009), uma
ferramenta consiste em qualquer instrumento que se utilize para a realização de um trabalho.
Em relação à Indústria 4.0, destacamos na Tabela 1, as principais ferramentas envolvidas e que
dão suporte a mesma.
Tabela 1- Ferramentas da Indústria 4.0.
Fonte: Adaptado de Cesar (2017)
Já as técnicas, conforme Holanda (2010), constituem-se num conjunto de métodos,
práticas e processos essenciais à perfeita execução de uma arte ou profissão, enquanto que para
Houaiss (2009), tratam-se de métodos e processos próprios de uma arte, ciência ou profissão,
Ferramenta Definição
RFID (Radio frequency identification)
Conhecidos comumente como etiquetas empregadas na identificação e rastreamento de
objetos de interesse, permitem, além da capacidade de identificação de cada item, o
armazenamento e a recuperação local de características relevantes de cada item. (ZHOU;
PIRAMUTHU, 2011)
Augmented reality (Realidade
aumentada)
É o aprimoramento da percepção humana por meio da utilização de objetos virtuais, ou
seja, as informações relevantes podem ser adicionadas diretamente ao campo visual do
trabalhador, graças a plataformas móveis. (GORECKY et al, 2014)
Manufatura aditiva
A produção de peças por meio de impressoras 3D (manufatura aditiva) refere-se a um
conjunto de tecnologias que produzem objetos por meio da adição de material, no lugar da
remoção mecânica ou da conformação. Este processo envolve a construção de um
produto em camadas pela deposição de um pó, muito fino, ou de um material líquido, o
qual é então fundido ou solidificado. (DELLOITE, 2014)
BigData
Big Data é um grande banco de dados que contém informações úteis para a tomada de
decisão, porém, este banco exibe como diferencial o fato de que estas informações são
dinâmicas, ou seja, os resultados das análises variam em tempo real de acordo com as
alterações externas. (VENTURELLI, 2016)
Virtual reality (Realidade virtual)
Realidade Virtual é uma tecnologia de interface capaz de enganar os sentidos de um
usuário, por meio de um ambiente virtual, criado a partir de um sistema computacional. Ao
induzir efeitos visuais, sonoros e até táteis, permite a imersão completa em um ambiente
simulado, com ou sem interação do usuário. (TECHTUDO, 2017)
29
constituindo-se em um método particular de fazer alguma coisa. No que tange à Indústria 4.0,
relacionamos na Tabela 2, as principais técnicas aplicáveis.
Tabela 2 - Técnicas da Indústria 4.0
Técnica Definição
CPS (Cyber physical Systems)
Os sistemas ciber-físicos (CPS ) constituem-se na fusão dos mundos físico e virtual, e
podem ser entendidos como a integração da computação com os processos físicos, ou
seja, computadores e redes incorporam, monitoram, e controlam os processos físicos e
os realimentam com informações e dados. (HERMANN et al., 2015)
Integração Horizontal
Conecta através de sistemas ciber-físicos (CPS ) diferentes plantas distribuídas ao redor
do mundo, cada uma responsável por uma etapa ou fase de um processo produtivo
(BLOEM, 2014); em outras palavras, trata da digitalização envolvendo toda a cadeia de
suprimentos, desde os fornecedores, passando pelos fabricantes e chegando até os
clientes.
Integração Vertical
Busca conectar através de sistemas digitais as máquinas e os processos desde a matéria-
prima ao consumidor final, de modo que a produção possa ser monitorada e acompanhada
on line e em tempo real. (BLOEM, 2014)
Manutenção Preditiva
A manutenção preditiva é um método aplicado com a finalidade de indicar as condições
reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam seu desgaste ou
processo de degradação. Consiste em monitorar regularmente as condições mecânicas,
eletrônicas, pneumáticas, hidráulicas e elétricas dos equipamentos e, adicionalmente, o
rendimento operacional de seus processos. Como resultado desse monitoramento,
observa-se um aumento dos intervalos dos reparos por quebras (manutenção corretiva) e
dos reparos programados (manutenção preventiva), bem como um aumento de rendimento
no processo, uma vez que estes estarão disponíveis por um tempo maior para a operação.
(CYRINO, 2016)
Smart Factory
A fusão dos mundos virtual e físico através dos CPS e a consequente fusão dos
processos técnicos e administrativos abriram caminho para a criação do conceito de
Smart Factory . Além da automação, a palavra de ordem é flexibilização e otimização em
tempo real, graças à conectividade. (SHARMA, 2016)
Smart Product
É uma entidade (objeto tangível, software, ou serviço) projetado e feito para se auto
organizar, para incorporar diferentes ambientes (inteligentes) ao longo do seu ciclo de vida,
proporcionando maior simplicidade e maior interação, tendo um comportamento proativo,
com interfaces naturais. (MUHLHAUSER, 2008)
IoT (Internet of Things)
A IoT consiste em conectar máquinas e produtos, através de dispositivos e sensores,
como RFID , código de barras, QR code , Bluetooth , entre outros, à rede de
computadores, possibilitando a automação e centralização do controle e produção.
(ANDERL, 2014)
30
Fonte: Adaptado de Cesar (2017)
2.2 Qualidade 4.0
De acordo com Weckenmann et al. (2016), a história da Gestão da Qualidade exibe
um desenvolvimento constante, sempre visando a consecução de uma qualidade mais
abrangente e eficiente para os produtos e serviços entregues. Durante o último século as
questões relacionadas à qualidade têm-se ampliado continuamente desde o foco inicial no
produto final até, nos dias de hoje, quando produto, processos, parceiros, fornecedores, clientes
e mão-de-obra, além de suas inter-relações são consideradas. Além disso, atualmente, a
qualidade se depara com questões relativas à responsabilidade ambiental e social, o que leva a
Gestão da Qualidade a se constituir em um dos fatores de sucesso das organizações.
O conceito de Qualidade 4.0 prevê um ambiente com mudanças rápidas, e para que
profissionais e o próprio Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ) obtenham êxito e contribuam
para o crescimento e a evolução da organização, os dados e os processos de qualidade precisam
não só fazer parte, mas estar integrados ao ecossistema da qualidade. Produtos, processos e
máquinas inteligentes podem ser auto ajustados e direcionados, e a Qualidade precisa
determinar limites permitidos, sem a intervenção do homem, porém, em conformidade com o
SGQ organizacional, além de assegurar os registros destas ações. (PILGRIM, 2015)
Com a demanda crescente por produtos customizados, os processos industriais
necessitam, cada vez mais, incluir o SGQ, o qual não deve se limitar a registrar dados e eventos,
IoD (Internet of Data)A IoD permite transferir e armazenar grandes quantidades de dados de forma adequada e
fornece métodos de análise para interpretar os dados em massa. (ANDERL, 2014)
IoS (Internet of Services)
A IoS fornece uma base comercial e técnica, onde prestadores de serviços e
consumidores formam redes de negócios para fornecimento e consumo de serviços.
Conforme Cardoso (2009), hoje há uma clara transição de uma economia baseada na
manufatura para outra baseada em serviços, e é aí que a IoS se estabelece num
ecossistema fundamentado na web e na TI.
Cloud Manufacturing
(Manufatura em nuvem)
A manufatura em nuvem consiste em um novo paradigma de fabricação baseado em
redes, ou seja, utiliza-se da tecnologia de rede, da computação em nuvem, da
computação de serviços e da capacidade de fabricação que podem ser gerenciados e
operados de maneira inteligente e unificados para a fabricação de produtos seguros,
confiáveis, de alta qualidade, baixo custo e sob demanda. (ZHANG et al., 2014)
31
mas sim, colaborar, interagir e responder às novas necessidades, através de ferramentas como
o BigData-Analytics, a IoT e a integração com outros aplicativos corporativos como ERP, MES,
etc. (PILGRIM, 2015)
De acordo com Putnik et al (2015) a utilização de sensores conectados aos
denominados smart objects (objetos inteligentes) permitem ganhos de produtividade, qualidade
e confiabilidade, associados à redução de lead-time e otimização de máquinas e equipamentos.
Conforme Albers et al. (2016), a introdução de um modelo de qualidade na Indústria
4.0 exige integração dentro e fora da empresa, pois da mesma forma que afeta processos, fluxos
de informações e documentação, afeta fornecedores, parceiros e clientes da organização, todos
envolvidos na cadeia de valor.
A Indústria 4.0 promete grandes benefícios para as indústrias e novas
oportunidades, e junto a esta tendência, as empresas necessitam envidar esforços rumo a criação
de produtos de alta qualidade, mantendo a empresa competitiva e satisfazendo as necessidades
dos clientes. Nos dias de hoje, o SGQ não se concentra, apenas, em evitar defeitos ou falhas,
mas em assegurar alto desempenho com máxima eficiência. O aumento das expectativas dos
clientes, a globalização e o contínuo aumento da complexidade dos produtos, são algumas das
razões que tornam o SGQ indispensável. (FOIDL e FELDERER, 2016)
O SGQ aborda, conforme NBR ISO 9001, diferentes aspectos, e em um ambiente
de Indústria 4.0 deve-se integrá-los verticalmente, horizontalmente, e digitalmente de ponta à
ponta; a integração vertical engloba máquinas, equipamentos, recursos e produtos dentro da
organização, e para resolver o problema decorrente do grande volume de dados gerados, o
BigData-Analytics pode representar uma solução viável, analogamente, o emprego do RFID
favorece a rastreabilidade ao longo do processo, agilizando possíveis diagnósticos e soluções.
Já a integração horizontal permite que clientes rastreiem e monitorem seus produtos em tempo
real, identificando seu status e exibindo coordenação entre produto e cliente. Já a
implementação dos CPS (Cyber-Physical Systems) permite uma integração digital de ponta a
ponta, abrangendo aspectos que envolvem desde os requisitos dos clientes, a arquitetura dos
produtos e os processos de fabricação. (FOIDL e FELDERER, 2016)
Conforme Park et al. (2017), não há dúvida de que no ambiente da indústria 4.0, a
qualidade englobará a qualidade de serviços personalizados com a possibilidade de
customização em massa e a produção personalizada. Particularmente, a qualidade do projeto se
mostrará mais importante que a qualidade associada a fabricação, pois a primeira influenciará
o grau de satisfação do cliente, uma vez que as diferenças relativas a qualidade na fabricação
será minimizada graças as smart factories, a robotização e a manufatura aditiva. Como o
32
homem evoluirá para o phono sapiens, o fator mais relevante para a qualidade será a velocidade,
tanto em relação ao projeto, quanto ao que se refere a produção e entrega, pois na era da
customização em massa, identificar as necessidades do cliente e produzir o mais rápido
possível, constitui-se na forma de satisfazer o cliente e sobreviver.
Na era da 4° Revolução Industrial, a interface entre planejamento, projeto,
produção, marketing e vendas será feita via BigData, com o auxílio da IoT e da AI (artificial
intelligence). O BigData utiliza dados extraídos de redes sociais, blogs, notícias, youtube, fotos,
etc., os quais são classificados e avaliados com o objetivo de criar uma sistemática de
relacionamento com o cliente, similar ao CRM (Customer relationship management) que
servirá de base para avaliar produtos e serviços, e é crucial para as áreas de marketing e vendas.
Ainda dentro do ambiente da I.4.0, a inspeção por amostragem dará lugar a inspeção 100%.
(PARK et al., 2017)
A Qualidade 4.0 é uma referência à Indústria 4.0, a qual está acontecendo ao nosso
redor, atualmente, e conecta pessoas, máquinas e dados, democratiza tecnologias e introduz
capacidades transformadoras. Estas tecnologias permitem transformar cultura, liderança,
colaboração e conformidade, logo, Qualidade 4.0 não trata de tecnologia, mas envolve usuários
e processos que as utilizam para maximizar o valor. (JACOB, 2017b)
De acordo com Pereira e Romero (2017), a Indústria 4.0 trará impacto em diversas
áreas, aprimorando a qualidade de produtos e serviços. Nos últimos anos, mudanças na
economia e na dinâmica de mercado resultaram em uma crescente demanda por produtos mais
inteligentes e complexos, ou seja, os produtos se tornaram configuráveis e modulares,
promovendo a customização em massa para atender aos requisitos dos clientes. Desta forma, a
Indústria 4.0 que é caracterizada pela inovação de novos produtos e serviços, como sistemas
embarcados responsivos e interativos, permite gerenciar e rastrear atividades em tempo real,
otimizando a cadeia de valor e fornecer informações relevantes sobre o status do produto
durante seu ciclo de vida.
A última década exibiu avanços rápidos em conectividade, mobilidade, análise,
escalabilidade e dados, e tais transformações levaram à melhoria e ao monitoramento da
qualidade que constituem-se em algumas das principais contribuições da Indústria 4.0 à
qualidade. O termo Qualidade 4.0 surgiu graças a uma série de avanços tecnológicos, que juntos
possibilitaram a inovação e a conectividade entre pessoas, entre máquinas e entre máquinas e
pessoas. Dentre estes avanços citam-se o desenvolvimento de sensores de baixo custo e elevada
capacidade, as mídias sociais que introduziram novos paradigmas em relação à colaboração, os
dados extraídos de sensores, mídias sociais, vídeos, sistemas tradicionais de negócios, sistemas
33
operacionais tradicionais, entre outros que geraram grandes bancos de dados (BigData), além
da inteligência artificial (AI – Artificial intelligence), que constitui-se em uma tecnologia
analítica capaz de analisar dados e retornar informações relevantes. (JACOB, 2017a)
Ainda que a indústria esteja nos estágios iniciais no que se refere à Qualidade 4.0,
já existem exemplos significativos de sua implementação e benefícios. Citam-se como
exemplos a adoção de inteligência artificial em um processo de manufatura com o objetivo de
realizar testes qualitativos; em outro exemplo, uma empresa implementou um sistema para
obter visibilidade em tempo real dos dados de um fornecedor situado em outro continente. Por
fim, existem empresas que conectam dispositivos para melhorar o desempenho em relação ao
nível de serviço estabelecido em contratos, ou seja, os denominados SLA – Service level
agreements. (JACOB, 2017a)
Conforme Jacob (2017b), o conceito de Qualidade 4.0 inclui a digitalização na
Gestão da Qualidade, e mais importante, o impacto desta sobre as pessoas, processos e
tecnologias ligadas à qualidade. A Qualidade 4.0 não substitui os métodos tradicionais de
qualidade, mas cria e aprimora os existentes.
A evolução tecnológica introduzida pela Indústria 4.0 conecta pessoas, máquinas e
dados, democratiza tecnologias e introduz capacidades transformadoras, e para a qualidade, tais
tecnologias permitem a transformação da cultura, liderança, colaboração e conformidade, logo
a Qualidade 4.0 não se limita à tecnologia, mas aos usuários dela. Dentro deste cenário envolve
11 eixos principais, ou seja: Sistema de gestão, Dados, Analytics, Conectividade, Aplicativos
de desenvolvimento, Escalabilidade, Colaboração, Competitividade, Liderança, Cultura e
Compliance, os quais conectam processos, tecnologia e pessoas conforme Figura 2. (JACOB,
2017b)
34
Figura 2: Eixos da Qualidade
Fonte: Adaptado de Jacob, 2017b
Conforme Závadská e Závadský (2018), a Indústria 4.0, também conhecida como
a 4° Revolução Industrial, está se tornando parte da vida dos negócios e influencia
fundamentalmente a qualidade dos processos e produtos, e o uso de tecnologias como smart
glasses (óculos inteligentes), smart gloves (luvas inteligentes), smart watches (relógios
inteligentes), RFID, QRcodes, drones, veículos autônomos, manufatura aditiva, realidade
virtual e robôs colaborativos, podem gerar reflexos positivos junto ao SGQ e às próprias
atividades dos gestores de qualidade.
Atualmente a qualidade é função do produto, porém, num futuro próximo a
qualidade dependerá do projeto, do software e dos dados, associados ao serviço prestado e a
cultura (denominada de brand), ou seja, a qualidade estará associada à marca, logo a qualidade
deve se concentrar em esclarecer a responsabilidade, ou, em outras palavras, deve se preocupar
com a prestação de contas. (PARK et al., 2017)
Conforme pode ser observado na Figura 3, durante a 1° Revolução Industrial o
homem beneficiou-se das primeiras máquinas introduzidas no processo produtivo, a qualidade
centrava seus esforços no controle e a inspeção era a estratégia. Na 2° Revolução Industrial,
teve início a produção em massa, e o homem beneficiou-se da introdução da energia elétrica, a
garantia da qualidade tornou-se uma meta e a auditoria uma estratégia para a consecução da
qualidade. (PARK et al., 2017)
35
Já a 3° Revolução Industrial beneficiou o homem com uma ajuda cerebral, focou
na manufatura enxuta, e a qualidade concentrou-se na gestão e em estratégias inovadoras. Por
fim, a 4° Revolução Industrial, ou simplesmente, Indústria 4.0, beneficia o homem com uma
ajuda instintiva, foca na customização em massa, com a qualidade centrada na responsabilidade
para com a sociedade e o meio ambiente, e emprega como estratégia uma qualidade aberta, ou
seja, fundamenta-se no fato de que as informações ou dados não devem ser restritos, mas
amparados em práticas de segurança, podem ser acessados por usuários autorizados via nuvem
ou IoT. (PARK et al., 2017)
Figura 3 - Revoluções Industriais, estratégias e objetivos da Qualidade
Fonte: Adaptado de Park et al., 2017
Ainda que a Gestão da Qualidade tenha se popularizado nas décadas de 80 e 90, as
empresas do século XXI, ou seja, na era da Indústria 4.0, ainda lutam com o conceito, e recalls
de produtos da GM e Toyota exemplificam os problemas de gerenciamento da qualidade. Tais
desafios levantam questões como “onde estamos” e até que ponto as práticas e métodos
tradicionais conseguirão suportar os novos estágios de desenvolvimento de produtos, as
necessidades de redução do tempo de ciclo de produção e se os esforços da mão de obra serão
capazes de atender a demanda e as expectativas dos consumidores numa era dominada pela
Indústria 4.0. (NGAI et al., 2019)
Conforme Ngai et al. (2019), nesta fase o foco é essencial para capturar os aspectos
humanos das dimensões da qualidade no atendimento às expectativas dos consumidores, na
autonomia do chão de fábrica, na capacitação da mão de obra e na credibilidade junto aos
consumidores, tudo integrado a Indústria 4.0. O objetivo é desmembrar os desafios e combinar
36
os aspectos soft (humanos) e hard (processos) para lidar com problemas como a falta de
flexibilidade, a customização, as longas cadeias de suprimentos e o monitoramento dos
fornecedores, e dentro desta ótica é possível que ocorram implicações em 5 eixos distintos, ou
seja, aspectos econômicos, modelos de decisão, modelos de negócios, aspectos humanos e
aspectos tecnológicos, os quais são apresentados a seguir.
Aspectos econômicos da Qualidade na era da Indústria 4.0:
Em relação aos aspectos econômicos da Qualidade na era da Indústria 4.0, Xiao et al.
(2019), considerou em seu trabalho que a aplicação conjunta do monitoramento em 2 etapas,
empregando-se para isto o gráfico de controle baseado na média (Xbar) para monitorar
continuamente as características do processo, e o gráfico do tipo np (número de itens não
conformes) para checar a qualidade do produto. Isso resultou numa associação com resultados
eficientes do ponto de vista econômico, otimizando a tomada de decisão em tempo real e
remotamente pelo gestor, através da utilização da IoT. Neste caso, os gráficos associados à
média emitem um sinal de alerta quando as características de qualidade se mostrarem fora de
controle, já os gráficos np asseguram a satisfação do cliente, interrompendo o processo e
implementando uma ação corretiva, assim busca-se otimizar tanto o custo da amostragem como
o custo da qualidade.
Modelos de decisão da Qualidade na era da Indústria 4.0:
No que se refere aos modelos de decisão na era da Indústria 4.0, Tai et al. (2019)
desenvolveu em seu trabalho um modelo de decisão para lidar com questões qualitativas
relacionadas ao controle de estoques de perecíveis (alimentos frescos, produtos químicos,
medicamentos, dispositivos eletrônicos e, roupas e acessórios, entre outros), e com este objetivo
avaliou a interferência das políticas de inspeção em diferentes momentos e a troca entre uma
inspeção por ciclo e outra, realizada de forma contínua ao longo do ciclo produtivo.
Considerou-se, adicionalmente, políticas de reabastecimento baseadas em quantidade
e tempo (intervalos fixos), e a conclusão mostrou que a inspeção executada em intervalos fixos
assegurou melhoria da qualidade do produto e redução nos custos de inspeção, além disso a
análise da lucratividade deveria estar associada ao custo de transporte e lead time do processo,
o que permitiria uma tomada de decisão de forma preditiva e dinâmica. (TAI et al, 2019)
Já Liu et al. (2019) propuseram uma abordagem integrada de priorização de risco para
melhorar o desempenho do FMEA. Como muitas vezes é difícil para um especialista em FMEA
quantificar com exatidão sua avaliação como um número exato entre 1 e 10, algumas teorias de
incerteza foram aplicadas ao FMEA para manipular os termos linguísticos na avaliação de risco,
considerando não apenas a associação, mas, também, a não-associação; por outro lado, definir
37
o risco de possíveis modos de falha não constituiu-se em um processo simples, e para tanto
adotou-se a comparação da área de aproximação de fronteira multiatributiva, a qual ajudou a
priorizar os modos de falha e determinar os mais significativos. Portanto, o modelo proposto
pelos autores forneceu uma ferramenta útil, prática e eficaz para a tomada racional de decisões
de gerenciamento de risco.
Por outro lado, ainda dentro do eixo modelos de decisão, Pournader et al. (2019)
propôs um modelo analítico usando técnicas combinadas de SBM (Slacks-Based Measure –
Medição baseada em folgas) e DEA (Data Envelopment Analysis – Análise por envoltória de
dados) para avaliação comparativa da qualidade nas atividades de serviços terceirizados com
base no desempenho organizacional, a qual acabou contribuindo para a medição do
desempenho da terceirização ao longo das cadeias produtivas de fornecimento de serviços. Este
trabalho forneceu bases adicionais para a modelagem e avaliação de serviços terceirizados do
ponto de vista qualitativo e na identificação de indicadores de desempenho.
Modelos de negócios da Qualidade na era da Indústria 4.0:
Em relação aos modelos de negócios da Qualidade na Indústria 4.0, Subramanian et
al. (2019) estudou a complexidade existente no processo de inovação da qualidade envolvendo
a relação fornecedor e comprador, e identificou dois caminhos possíveis, o primeiro trata da
identificação de fornecedores inovadores e o segundo diz respeito a transferência de
conhecimento sobre qualidade do comprador para o fornecedor. Os resultados mostraram que
a capacidade de inovação e a “paixão” do fornecedor são fatores que influenciam positivamente,
mas o tipo de produto desenvolvido pelo comprador, a existência de uma atitude cooperativa
por parte deste e a capacidade do fornecedor reduzir custos são fatores importantes e
diferenciais na escolha.
Já o objetivo do trabalho desenvolvido por McAdam et al. (2019) consistiu em explorar
o papel das práticas de Gestão da Qualidade na melhoria do alinhamento estratégico em
pequenas e médias empresas, utilizando uma abordagem contingencial, ou seja, não é possível
estabelecer uma única forma ótima de gerir, pois cada situação e organização requer uma forma
específica. O estudo foi realizado em 5 empresas do segmento de serviços e as variáveis
estudadas foram estratégia, cultura, ciclo de vida e foco no cliente, interagindo com as práticas
de Gestão da Qualidade.
As conclusões de McAdam et al. (2019) mostraram que em ambientes mais simples e
estáveis, as práticas de gestão tendem a ser mais simples e padronizadas, e a estrutura
organizacional é de natureza mais mecanicista. Por outro lado, quando o ambiente de negócios
38
se torna mais dinâmico e complexo, as práticas se tornam mais avançadas e complexas, com
ênfase na adaptabilidade e exibindo uma estrutura organizacional orgânica.
A importância crescente dos sistemas de serviços na economia global levou Akter et
al. (2019) a estudar a medição qualitativa deste serviço, tendo por base a lógica S-D (Service
Dominant Logic) que se concentra no serviço e não no produto. O modelo desenvolvido e
validado mensurou os resultados individuais, organizacionais e sociais no contexto de um
sistema de saúde, validando empiricamente o efeito da lógica da qualidade na satisfação, valor,
qualidade de vida e intensões de continuidade de serviço.
Ainda falando em modelos de negócios, Zhang et al. (2019) concluiu em seu trabalho,
o qual utilizou dados obtidos junto a 317 fabricantes globais, que a modularização de um
produto afeta positivamente a integração da Qualidade Interna de uma organização, assim como
a integração com as áreas de Qualidade de fornecedores e clientes; por outro lado, a
customização em massa afeta positivamente a integração da Qualidade Interna, além de
melhorar a competitividade de uma determinada organização.
Para finalizar este eixo (modelos de negócios), Huo et al. (2019) desenvolveu um
estudo buscando desvendar ou entender a integração da Qualidade na cadeia de suprimentos
(Supply Chain), pois defeitos ou falhas em produtos ou serviços podem causar interrupções do
processo, perdas financeiras e dados irreparáveis à reputação e imagem da empresa. Com este
objetivo em mente, foram coletados dados junto a 317 fabricantes, distribuídos por 10 países
diferentes e os resultados avaliados com a utilização da análise de variância (ANOVA). Ao se
avaliar a qualidade relacionada ao serviço, considerando-se tanto entrega como flexibilidade, e
o custo da qualidade, foi possível identificar uma interface com os padrões de qualidade
integrados a cadeia de suprimentos.
Aspectos humanos da Qualidade na era da Indústria 4.0:
Em relação ao eixo aspectos humanos da Qualidade na era da Indústria 4.0, Haffar et
al. (2019) evidenciaram que existe uma falta de estudos empíricos que investiguem a influência
da disponibilidade individual para a mudança na implementação de programas TQM, e para
tanto foi aplicada uma pesquisa com 226 gerentes de operações em organizações industriais
argelinas. A análise dos dados revelou que os componentes benefício pessoal e auto eficácia
são as dimensões mais favoráveis a implementação do TQM. As falhas na implementação do
TQM são atribuídas a cultura organizacional desfavorável, resistência a mudança, falta de
recursos, liderança não comprometida e baixo nível no índice de disponibilidade individual para
a mudança, o qual é considerado como sendo o principal fator de falha do TQM.
Aspectos tecnológicos da Qualidade na era da Indústria 4.0:
39
Dentro do trabalho coordenado por Ngai et al. (2019) não foi encontrado nenhum
estudo envolvendo os aspectos tecnológicos e sua relação com a Gestão da Qualidade na
Indústria 4.0, o que levantou um debate sobre o pensamento acadêmico envolvendo tecnologias
futuras emergentes como Internet das Coisas (IoT), BigData, CPS, cadeias de suprimentos
inteligentes entre outras.
40
3 METODOLOGIA DE PESQUISA
A metodologia, conforme Ciribelli (2003), pode ser entendida como um conjunto
de operações comuns, as quais devem ser implementadas sequencialmente e de maneira
ordenada, e sustentadas em uma sistemática para atingir um fim específico, logo, implica no
uso adequado da reflexão e da experimentação, além de outros procedimentos aplicáveis.
De acordo com Gil (1999), a metodologia cientifica consiste em um conjunto de
procedimentos intelectuais e técnicos empregados na busca do conhecimento.
Do ponto de vista de sua natureza, uma pesquisa pode ser considerada básica (pura)
ou aplicada. Uma pesquisa aplicada é aquela que busca aplicar os conhecimentos adquiridos
através de uma pesquisa pura, a qual por sua vez tem o objetivo de ampliar o conhecimento,
desenvolver novas teorias e caracterizar princípios, sem se preocupar com a aplicação prática.
(CIRIBELLI, 2003; PRODANOV e FREITAS, 2013)
Quanto aos seus objetivos a pesquisa pode ser classificada como exploratória,
descritiva ou explicativa. Uma pesquisa exploratória consiste no primeiro passo de um trabalho
científico, sendo, também conhecida, como pesquisa bibliográfica, a qual proporciona maiores
informações sobre o tema, ajuda a delimitá-lo, define objetivos e formula hipóteses. Após a
pesquisa exploratória, caminha-se para uma pesquisa descritiva, aonde os fatos são observados,
registrados, analisados e interpretados, e os dados, geralmente, são coletados através de
questionários, entrevistas ou levantamentos. (CIRIBELLI, 2003; PRODANOV e FREITAS,
2013)
Por fim, sob o ponto de vista da abordagem do problema a pesquisa pode ser
qualitativa ou quantitativa. Uma pesquisa qualitativa, tem por objetivo compreender os
fenômenos através da coleta de dados narrativos, estudando as particularidades e experiências
individuais. Já uma pesquisa quantitativa busca a compreensão dos fenômenos através de dados
numéricos que indicam preferências, comportamentos e outras ações individuais. (CIRIBELLI,
2003; PRODANOV e FREITAS, 2013)
3.1 Classificação da Pesquisa
Com o objetivo de alcançar o resultado esperado nesta dissertação, realizou-se uma
pesquisa aplicada, exploratória, descritiva e com uma abordagem quali-quantitativa.
41
Para a abordagem qualitativa foi adotado como estratégia a realização de um estudo
de caso baseado na aplicação de um questionário, o qual será posteriormente analisado. Já em
relação à abordagem quantitativa optou-se pela análise dos resultados através de um gráfico do
tipo radar, aonde para cada tópico foram analisados os resultados obtidos para cada um dos sites
da empresa empregada como exemplo de aplicação.
O estudo de caso, conforme Prodanov e Freitas (2013) envolve um estudo profundo
e exaustivo de um ou poucos objetos de forma que permita ampliar e detalhar o conhecimento
sobre o mesmo. Trata-se de uma metodologia de pesquisa aplicada (qualitativa e/ou
quantitativa) aonde se busca a aplicação prática e imediata dos conhecimentos, revelando
aderência da teoria à prática.
3.2 Elaboração do questionário
Com o objetivo de mapear as interfaces entre os eixos da Qualidade 4.0 e os
Princípios, as Ferramentas e as Técnicas da Indústria 4.0 foi desenvolvida uma revisão
bibliográfica da literatura para identificar possíveis relações entre os termos Indústria 4.0 e
Qualidade 4.0, utilizando-se as bases de pesquisa Science Direct, Web of Science, Taylor e
Francis, Springer, Scopus e Google Scholar, considerando-se artigos publicados a partir de
2011, ano em que o conceito de Indústria 4.0 começa a ser difundido internacionalmente, ou
seja, buscou-se avaliar artigos científicos mais recentes que tratem do assunto ou deem
embasamento teórico e metodológico à pesquisa em questão.
A pesquisa foi realizada empregando-se como termos de busca Industry 4.0, Fourth
Industrial Revolution, I.4.0 e Quality 4.0, e foi realizada tanto em relação às palavras-chave
(keywords) como em relação à presença destas no título ou nos tópicos dos artigos, e refinado
por tipo de documento, article ou review.
Como este primeiro critério de busca retornou um número reduzido de artigos,
adotou-se outra estratégia, a qual consistiu na busca de artigos científicos empregando-se como
termos de busca Industry 4.0, Fourth Industrial Revolution e I.4.0 e a partir daí, avaliou-se o
resumo (abstract) de cada artigo, e selecionou-se aqueles que abordavam, além da Indústria
4.0, o conceito e as implicações desta na Qualidade.
O resultado deste processo de busca, o qual mostrou-se complexo e extenso, é
detalhado nas Tabelas 3 e 4, as quais exibem para cada base de dados os artigos mais relevantes.
Esta etapa resultou em 123 artigos, porém, como 26 estavam presentes em mais de
uma base de dados, estes foram excluídos, e restaram, então, 97 artigos.
42
Partindo-se do universo de 97 artigos, executou-se a segunda etapa do processo de
análise e seleção, através da leitura do artigo, onde além de citar o conceito de qualidade,
buscou-se identificar uma integração com os Princípios, as Ferramentas e as Técnicas da
Indústria 4.0.
Esta etapa resultou na seleção de 65 artigos, identificados nas Tabelas 3 e 4 com o
fundo na cor cinza.
A última etapa consistiu na análise dos 65 artigos através de um crosschecking entre
os Princípios, as Ferramentas e as Técnicas da Indústria 4.0, conforme Hermann et al. (2015) e
os denominados eixos da Qualidade 4.0, detalhados por Jacob (2017b), identificando-se, assim,
os pontos de intersecção entre os conceitos.
O resultado foi a identificação de 20 artigos que exibiram uma associação relevante
e, produziram a Tabela 5, onde são discriminados no eixo horizontal os Princípios, as
Ferramentas e as Técnicas da Indústria 4.0, e no vertical citam-se os eixos da Qualidade 4.0.
43
Tabela 3 - Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 1)
Autor (es) Ano Autor (es) Ano Autor (es) Ano
Lee, J. et al. 2014 Foidl, H.; Felderer, M. (G) 2016 Shafiq, S. et al. 2016
Schuh, G. et al. 2014 Brettel, M. et al. 2016 Theorin, A. et al. (G) 2016
Bauer, W. et al. 2015 Wang, S. et al. 2016 Ben-Daya, M. et al. 2017
Kolberg, D.; Zühlke, D. 2015 Alexankov, A. et al. 2017 Dean, M.; Spoehr, J. 2017
Albers, A. et al. (WS) (G) 2016 Oliff, H.; Liu, Y. 2017 Liao, Y. et al. (G) 2017
Brettel, M. et al. (WS) 2016 Schonreiter, I 2017 Park, S. et al. (G) 2017
Erol, S. et al. 2016 Li, L. (G) 2018 Strozzi, F. et al. (G) 2017
Lee, J. et al. 2016 Ghobakhloo, M. (WS) 2018 Tortorella, G. et al. (WS) (S) 2017
Schumacher, A. et al. 2016 Kamble, S. et al. (S) 2018 Yin, Y. et al. (G) (WS) 2017
Stock, T.; Seliger, G. 2016 Shin, W. et al. (TF) 2018 Antil la, J. ; Jussila. K. 2018
Qin, J. et al. 2016 Yazdi, P. et al. 2018 Buer, S. et al. 2018
Albers, A. et al. et al. 2017 Zheng, P. et al. (SP) 2018 Fatorachian, H.; Kazemi, H. (G) (SP) (S) 2018
Davies, R. et al. 2017 Moeuf, A. et al. (G) 2018
Dombrowski, U. et al. 2017 Sony, M. 2018
Mrugalska, B.; Wyrwicka, M. (WS) 2017 Waris, M. et al. 2018
Oliff (WS) 2017 Xu, L. et al. 2018
Pereira, A.; Romero, F. 2017 Xu, L. ; Duan, L. (G) 2018
Pereira, T. et al. 2017 Závadska, Z.; Zavadsky, J. 2018
Santos, K. et al. 2017
Telukdarie, A. et al. 2017
Wagner, T. et al. 2017
Carvalho, N. et al. 2018
Reis, M. (S) 2018
Base de Dados
Obs.: Caso um determinado artigo seja encontrado em mais de uma base, identificar-se-á a outra base por uma letra entre parentesis, sendo
SD para Science Direct, WS para Web of Science, TF para Taylor e Francis, SP para Springer, S para Scopus e G para Google Scholar.
ScienceDirect Web of Science Taylor e Francis
44
Tabela 4 - Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 2)
Autor (es) Ano Autor (es) Ano Autor (es) Ano
Harrison, R. et al. 2016 Glück, M. 2015 Kagermann, H. et al. 2013
Kang, H. et al. 2016 Asakura, T 2016 Anderl, R. 2014
Chhetri, S. et al. 2017 Trstenjak, M.; Cosic, P. 2017 Bloem, J. et al. 2014
Li, G. et al. 2017 Zhong, R. et al. 2017 Brettel, M. et al. 2014
Park, H. 2017 Krugh, M.; Mears, L. 2018 Gorecky, D. et al. 2014
Strandhagen, J. et al. 2017 Heng, S. 2014
Wang, Y. et al. 2017 Shrouf, F. et al. 2014
Yao, X. 2017 Baur, C. 2015
Müller, J.; Voigt, K. 2018 Delloite AG 2015
Oztemel, E.; Gursev, S. 2018 Hermann, M. et al. 2015
Tarallo, A. et al. (S) 2018 Pilgrim 2015
Putnik, G. et al. 2015
Schmidt, R. et al. 2015
Scheuermann, C. et al. 2015
Sommer, L. 2015
Toro, C. et al. 2015
Jayaram, A. 2016
Roblek, V. et al. 2016
Romero, D. et al. 2016
Rüttimann, B.; Stockli, M. 2016
Sanders, A. et al. 2016
Illés, B.; Tamás, P. 2017
Singh, K. 2017
Spendla, L. et al. 2017
Strange, R.; Zucchella, A. 2017
Thoben, K. et al. 2017
Cavalcante, C.; Almeida, T. 2018
Zaidin, N. et al. 2018
Obs: Caso um determinado artigo seja encontrado em mais de uma base, identificar-se-á a outra base por uma letra entre parentesis, sendo
SD para Science Direct, WS para Web of Science, TF para Taylor e Francis, SP para Springer, S para Scopus e G para Google Scholar.
Base de Dados
Springer Scopus Google Scholar
45
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Interoperacionalidade
Virtualização
Descentralização
Adaptação da produção
em tempo real
Orientação aos serviços
Modularidade
RFID (Radio frequency
identification)
Augmented reality
(realidade aumentada)
Manufatura aditiva
DigData
Virtual reality (Realidade
virtual)
CPS (Cyber physical
systems)
Integração Horizontal
Integração Vertical
Manutenção Preditiva
Smart Factory
Smart Product
IoT (Internet of Things)
IoD (Internet of Data)
IoS (Internet of Services)
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46
Ao se avaliar a Tabela 5 é possível observar que os denominados eixos da Qualidade
(Jacob, 2017b) que exibiram o maior número de interfaces ou correlações com os Princípios,
as Ferramentas e as Técnicas da Indústria 4.0 foram pela ordem: Conectividade (12), Sistema
de Gestão (9), Colaboração (7), Dados (2), Analytics (1) e Liderança (1), já os demais não
exibiram nenhuma correlação.
Em função destes resultados, elaborou-se um questionário versando sobre os
tópicos citados anteriormente aos quais foram acrescidos 2 outros que apesar de não serem
identificados, mostram-se relevantes em face à realidade vivenciada nos últimos anos pela
sociedade e pela comunidade industrial.
O primeiro deles é a Escalabilidade que reside na possibilidade de uma empresa
crescer em número de clientes e faturamento sem precisar elevar seus custos. Isto ocorre quando
é possível oferecer produtos e serviços aos clientes sem demandar mão de obra ou investimentos
em máquinas, equipamentos ou instalações fabris, logo, é possível incrementar seu faturamento
sem a necessidade de elevar, proporcionalmente, seus custos. (BANNOCK et al., 2013;
ABSTARTUP, 2014)
O segundo tópico relevante é o Compliance que, nos últimos anos, tem ganhado
mais espaço nas empresas, principalmente, naquelas que exibem relações com a administração
pública. O termo Compliance significa “estar em conformidade com”, obedecer, satisfazer o
que foi imposto, comprometendo-se com a integridade. Uma empresa em Compliance é aquela
que cumpre e observa, rigorosamente, a legislação a qual se submete e aplica princípios éticos
nas suas decisões, preservando sua integridade, assim como a de seus colaboradores e da alta
administração. O Compliance tem a função de monitorar e assegurar que todos os envolvidos
com uma empresa estejam de acordo com as práticas de conduta da mesma. (KEMPFER E
BATISTI, 2017; MOTA et al., 2017 e XAVIER et al., 2017)
O questionário constitui-se numa comparação entre os eixos da Qualidade 4.0
(JACOB, 2017b) e os Princípios, as Ferramentas e as Técnicas da Indústria 4.0 e num norteador
para o diagnóstico da Qualidade 4.0 dentro das organizações, ou seja, o resultado desta
comparação traduz o status da organização em relação à Qualidade 4.0, demonstrando assim
sua aplicabilidade.
O questionário elaborado compõe-se de 35 questões versando sobre os 8 eixos de
maior aderência. Para simplificar e facilitar a resposta dos envolvidos, optou-se pela adoção de
uma escala do tipo Likert, a qual é uma escala psicométrica usada em pesquisas para entender
as opiniões, atitudes e o grau de conformidade de um entrevistado em relação a certa sentença
afirmativa ou negativa.
47
Portanto, ao responder a um item na escala Likert, o envolvido responde,
especificamente, com base em seu nível de concordância ou discordância. (BERMUDES et al.,
2016)
As respostas podem ser oferecidas em diferentes níveis de medição, e neste caso,
particularmente, optamos em 4 níveis, ou seja:
1 – discordo totalmente;
2 – discordo parcialmente;
3 - concordo parcialmente;
4 – concordo totalmente.
Além disso, incluiu-se a alternativa “NA”, caso a questão não seja aplicável.
Para se proceder a uma análise mais aprofundada em cada tópico, foram elaboradas
35 questões onde Dados e Analytics englobam 10 questões; Conectividade, 4 questões; Sistema
de Gestão, 6 questões; Colaboração e Liderança, 4 questões; Compliance, 6 questões; e
Escalabilidade, 5 questões. O questionário subdividido em 6 grupos é apresentado no Anexo 1.
Este questionário constituiu-se de um instrumento de avaliação quali-quantitativo e
foi aplicado em 2 organizações de perfis similares (cross-case analysis), gerando um quadro
comparativo entre as plantas e um diagnóstico das mesmas em relação à Qualidade 4.0,
tomando por base os denominados eixos da qualidade.
Na empresa escolhida para a aplicação desta pesquisa foi possível identificar a
implementação e utilização do conceito de Qualidade 4.0. Trata-se de uma empresa
multinacional, do segmento automotivo, a qual possui 2 plantas no Brasil e trabalha sob o
conceito de customização em massa, sendo uma das precursoras na implementação dos
conceitos de Indústria 4.0 e Qualidade 4.0.
Outra diferença relevante entre a empresa selecionada para aplicação da pesquisa e
os demais concorrentes existentes no mercado nacional, reside no fato de que as outras
empresas trabalham com produtos padronizados ou standart, enquanto que a empresa alvo da
pesquisa trabalha com produtos customizados e em grande escala.
Esta empresa é responsável pela fabricação de componentes estruturais de nível 1
e 2 para o mercado de veículos leves e comerciais, dentre os quais incluem-se quadros de luz e
espaciais, módulos de suspensão, estruturas corporais, módulos de transmissão, tanques de
combustível, quadros de chassis, trilhos laterais e cruzamentos.
A Planta 1 incorporada ao grupo em 2010 situa-se na grande São Paulo, emprega
cerca de 400 empregados, e é responsável pela manufatura dos itens anteriormente detalhados,
incluindo corte, dobra, furação, solda e pintura entre outros.
48
Já a Planta 2 incorporada, também, em 2010 situa-se no estado do Paraná, emprega
cerca de 250 empregados, e é responsável, principalmente, pelas atividades de montagem.
O questionário foi respondido por um grupo de profissionais, neste caso,
especificamente por 3, constituído pelo Diretor de Engenharia de Processos e Qualidade e pelos
Engenheiros de Qualidade e Processos, responsáveis pela implementação, desde 2010, da
Indústria 4.0 e da Qualidade 4.0, tanto na Planta 1 como na Planta 2.
O processo de implementação da Indústria 4.0 na Planta 1 iniciou-se em 2010, logo
após o processo de aquisição pelo grupo multinacional, e buscou atender aos objetivos de
incrementar a produtividade e os indicadores de qualidade; já a Planta 2 iniciou o processo de
implementação a partir de 2016. Enquanto a Planta 1 contou com o suporte de uma equipe local,
residente e focada neste processo, a Planta 2, desde o início foi suportada pelos profissionais da
Planta 1, em função de uma decisão da alta administração, os quais realizavam visitas
quinzenais ou mensais de acompanhamento.
3.3 Análise e interpretação dos questionários
Após a aplicação do questionário nas 2 plantas, confeccionou-se um gráfico radar
global e outros 6, ou seja, um para cada um dos tópicos constituintes do questionário.
De acordo com Ornstein (1989), o gráfico radar apresenta-se como um
procedimento para expressar e comparar o desempenho entre diferentes entidades, organizações
ou empresas. Originalmente apresenta-se como um polígono cujas diagonais constituem
coordenadas nas quais registram-se indicadores diversos, considerados relevantes para se criar
uma imagem do desempenho.
O gráfico radar não constitui-se em um gráfico convencional e tem por objetivo
enfatizar os esforços para o monitoramento de um processo, sendo recomendável para
evidenciar aspectos fortes e fracos de um determinado ambiente, processo ou assunto em
análise. (CÉSAR, 2011)
49
4 RESULTADOS ENCONTRADOS
Neste capítulo procedemos a análise dos 2 estudos de caso envolvendo as Plantas 1
e 2, e as questões existentes no questionário são citadas no texto como questões 1 à 35.
Com o objetivo de se detalhar cada tópico em particular, os comentários em relação
a cada um dos 6 eixos constantes no questionário (Dados e Analytics, Conectividade, Sistema
de Gestão, Colaboração e Liderança, Compliance e Escalabilidade) são descritos de maneira
separada e ao final é realizado um comentário global.
A avaliação é representada pela mediana das notas aplicadas à cada questão, sendo
o valor máximo igual à 4,00, ou seja, neste caso há atendimento pleno à questão ou tópico
(eixo).
Dados e Analytics
Ao se analisar os resultados das Plantas 1 e 2 (P1 e P2), é possível observar que a
Planta 1, conforme Tabela 6 e Figura 4, exibe o valor de 3,50, enquanto a Planta 2 exibe o valor
de 2,00.
Tabela 6 – Valor obtido para o tópico Dados e Analytics por planta
50
Figura 4 – Representação gráfica dos resultados do tópico Dados e Analytics (Elaboração própria)
A Planta 1 exibiu resultado igual à 4,00 para as questões 1 (dados estruturados
provenientes de máquinas, equipamentos e smart products são analisados automaticamente e
sem intervenção humana), 2 (dados semiestruturados, tais como tags RFID, QRcodes ou
códigos de barra, são analisados automaticamente), 5 (a empresa utiliza a IoD no dia-a-dia), 7
(a empresa exibe métricas descritivas que se adaptam em tempo real) e 8 (a empresa exibe
métricas diagnósticas que se adaptam em tempo real).
Além disso, as questões 3 (dados não estruturados estão integrados ao CPS e à
Smart Factory e são analisados automaticamente) e 6 (a empresa utiliza o BigData-Analytics e
os dados realimentam a organização na tomada de decisões) exibem o resultado 3,00, o que
demonstra boa aderência à Qualidade 4.0.
Isso significa que a empresa, em relação à Dados e Analytics, está bem estruturada
e trabalha adequadamente com dados e informações, o que é fundamental para se trabalhar com
a virtualização da fábrica física.
Para finalizar a análise, a Planta 1 exibe resultados inferiores à 3,00 para as questões
4 (utilização do RFID em operações associadas ao Recebimento, Processamento e Expedição
de produtos aos clientes), 9 (a empresa exibe métricas preditivas que se adaptam em tempo real)
e 10 (a empresa exibe métricas prescritivas que se adaptam em tempo real e de maneira
autônoma, capazes de prever falhas e especificar ações antes da ocorrência de não-
conformidades).
51
A implementação do RFID, conforme detalhado pela empresa, está prevista e
ocorrerá gradativamente, já em relação à adoção de técnicas de manutenção preditiva, a
empresa contatou prestadores deste tipo de serviço e avalia a possibilidade de implementar
soluções internas, caso os serviços disponibilizados no mercado não atendam às suas
necessidades.
Já a Planta 2 exibe valores inferiores à 3,00 em todas as questões, exceção feita à
questão 7 (a empresa exibe métricas descritivas que se adaptam em tempo real), no entanto, é
importante destacar que esta unidade está iniciando a automatização dos processos associados
à Qualidade.
Comparando-se as Plantas 1 e 2, nota-se que a Planta 1 exibe um sistema integrado
e autônomo, já a Planta 2 exibe uma integração pontual, representados pelos dados associados
ao controle da qualidade, os quais são automatizados, e requer ações mais abrangentes, básicas
e estruturantes.
Conectividade
A avaliação realizada detectou que a Planta 1 exibe o valor máximo para este tópico,
ou seja, 4,00, enquanto a Planta 2 exibe o valor de 2,00, conforme Tabela 7 e Figura 5.
Tabela 7 – Valor obtido para o tópico Conectividade por planta
52
Figura 5 – Representação gráfica dos resultados do tópico Conectividade (Elaboração própria)
A Planta 1 exibe resultado igual à 4,00 para todas as questões, ou seja, dispõe de um
CPS implementado (questão 11), o CPS existente integra o Enterprise Resource Planning -
ERP (questão 12), a digitalização do processo produtivo criou um controle e monitoramento
virtual (questão 13) e o conceito de Indústria 4.0 expandiu os limites da conectividade,
conectando pessoas, produtos, equipamentos, máquinas e processos, via smartphones, tablets,
smartwatches e realidade virtual (questão 14), logo, do ponto de vista da conectividade esta
unidade atende plenamente aos requisitos da Qualidade 4.0.
Em contrapartida, a Planta 2 exibe o valor 2,00, com avaliações inferiores à 3,00 em
todas as questões, exceção feita à questão 13 (a digitalização do processo produtivo criou um
controle e monitoramento virtual) a qual exibe avaliação igual à 3,00.
Conforme pode ser observado, ficou evidenciado uma falta de infraestrutura para
viabilizar a implementação plena da Indústria 4.0, pois há uma fábrica digital, porém, não é
possível categorizá-la como inteligente (smart), pois existem dispositivos digitais, porém,
limitados.
Sistema de Gestão
A avaliação realizada evidenciou que a Planta 1 exibiu o valor de 4,00, enquanto a Planta
2 apresentou o valor 1,50, conforme Tabela 8 e Figura 6.
53
Tabela 8 – Valor obtido para o tópico Sistema de Gestão por planta
Figura 6 – Representação gráfica dos resultados do tópico Sistema de Gestão (Elaboração própria)
A Planta 1 exibe resultado igual à 4,00 para as questões 15 (existe dentro da empresa
uma integração horizontal e vertical entre sistemas como Enterprise Resource Planning - ERP,
Customer Relationship Management - CRM, Supply Chain Management - SCM, Product
Lifecycle Management - PLM, etc., o qual gera uma realimentação automática), 16 (há uma
base de dados com fornecedores e clientes, onde tendências, necessidades e preferências dos
consumidores são consideradas), 17 (graças ao CPS, a integração horizontal conecta diferentes
plantas, e envolve fornecedores, subcontratados e clientes), 18 (a empresa exibe uma integração
vertical) e 20 (há um monitoramento virtual dos indicadores), além disso, a questão 19 (existe
uma rede aberta em relação à Qualidade) foi avaliada como 3,00.
Em resumo, em termos gerenciais a unidade se enquadra como Qualidade 4.0, o que
favorece a operacionalização do sistema.
54
Já a Planta 2 exibiu avaliações inferiores à 3,00 em todas as questões, exibindo
problemas na integração horizontal e vertical, falta de uma base de dados que auxilie no
alinhamento entre clientes e fornecedores, além do monitoramento virtual dos indicadores e
uma rede aberta em relação à Qualidade. É importante ressaltar que a Planta 1 iniciou o processo
de implementação da Qualidade 4.0 em 2010 muito antes que a Planta 2, a qual iniciou em
2016, e aí reside uma explicação plausível para as diferenças observadas entre elas.
Colaboração e Liderança
Os resultados das Plantas 1 e 2 foram iguais à 4,00, conforme Tabela 9 e Figura 7.
Tabela 9 – Valor obtido para o tópico Colaboração e Liderança por planta
Figura 7 – Representação gráfica dos resultados do tópico Colaboração e Liderança (Elaboração própria)
Conforme pôde ser observado, a Planta 1 exibiu a avaliação 4,00 para 3 das 4 questões
associadas e este tópico, sendo que a questão 23 (a empresa utiliza dados não estruturados
extraídos do Facebook, Twiter, Instagram, Youtube e Linkedin, que permitem ao cliente avaliar
55
a qualidade do produto ou serviço prestado) foi considerada não aplicável, no entanto, o
resultado global demonstra forte aderência ao conceito de Qualidade 4.0, visto que as mídias
sociais são voltadas ao monitoramento dos consumidores finais e, neste caso, há relação,
apenas, com o cliente institucional com os quais as relações são diretas.
As questões atendidas plenamente são a 21, a qual refere-se ao fato de que a empresa
exibe KPI´s (Key Performance Indicators) atualizados em tempo real e de maneira automática,
22, a qual mostra que estes KPI´s refletem os interesses da empresa e despertam o interesse dos
líderes funcionais e 23, a qual mostra que as tecnologias vinculadas à Indústria 4.0 são aplicadas
com foco na Qualidade 4.0.
A Planta 2 exibiu avaliação inferior à 3,00 na questão 21 que trata da existência dos
KPI´s (Key Performance Indicators), ou seja, métricas atualizadas em tempo real e autônomas
para itens considerados mais relevantes e sensíveis à empresa, e considerou não aplicável a
questão 23 (idem a planta 1). Em termos globais, no entanto, também atende aos requisitos
estabelecidos para o tópico.
Compliance
Os resultados das Plantas 1 e 2, conforme Tabela 10 e Figura 8, mostram que ambas
alcançaram o valor máximo (4,00), logo, por se tratar de um requisito sensível, exigido pelo
mercado, nota-se que as diretrizes estão implementadas em sua totalidade e em ambas as
unidades.
Tabela 10 – Valor obtido para o tópico Compliance por planta
56
Figura 8 – Representação gráfica dos resultados do tópico Compliance (Elaboração própria)
As questões que receberam a avaliação máxima (4,00) são listadas na sequência.
Questão 25: Há uma sistemática de validação automática em relação aos requisitos
regulatórios, industriais, associados aos clientes e internos?
Questão 26: Há uma sistemática de auditorias automáticas em relação ao compliance?
Questão 27: A gestão do Processo de Negócios da empresa é automatizada e conectada?
Questão 28: A gestão de documentos é digitalizada, automatizada e conectada via rede?
Questão 29: A submissão de documentos é eletrônica e conectada via rede?
Questão 30: Os serviços de compliance são automatizados e conectados via rede?
A satisfação plena deste tópico traz à empresa credibilidade por parte de clientes,
investidores e fornecedores, evita sanções legais, perdas financeiras e de reputação, reduz a
incidência de fraudes e desvios de recursos, além de ser importante na busca de mercados
externos, exibindo uma imagem de credibilidade dos empregados e ética por parte da empresa.
Escalabilidade
Os resultados das Plantas 1 e 2 foram, respectivamente, iguais à 4,00 e 3,00, conforme
Tabela 11 e Figura 9.
57
Tabela 11 – Valor obtido para o tópico Escalabilidade por planta
Figura 9 – Representação gráfica dos resultados do tópico Escalabilidade (Elaboração própria)
A Planta 1 exibiu o valor 4,00 para todas as questões relativas a este tópico, ou seja,
questão 31 (a empresa utiliza no dia-a-dia, tecnologias como IoT, IoS, IoD e Cloud
Manufacturing), questão 32 (a IoT é aplicada nos processos produtivos, conectando máquinas
e processos de maneira autônoma e inteligente), questão 33 (a empresa adota soluções em IoS
acompanhando pedidos do cliente em tempo real e assegurando rastreabilidade), questão 34 (a
IoS permite ao cliente alterar ou customizar o produto em tempo real) e questão 35 (a IoS é um
instrumento de inovação, permitindo comunicação direta e rápida junto aos clientes). Em
síntese, a Planta 1 atende plenamente aos requisitos Qualidade 4.0, pois as tecnologias permitem
a customização em massa em tempo real.
A Planta 2 exibiu avaliações inferiores à 3,00 nas questões 31 e 32, que tratam,
respectivamente, da utilização no dia-a-dia de tecnologias como IoT, IoD, IoS e Cloud
Manufacturing, e da aplicação específica da IoT nos processos produtivos da empresa,
conectando, desenvolvendo e aprimorando máquinas e processos de forma autônoma e
58
inteligente. Independentemente destes resultados, a Planta 2, ainda demonstrou atendimento
aos requisitos da Qualidade 4.0. Isto significa que a unidade exibe boa capacidade de resposta
ao cliente, no entanto, há dificuldade operacional na entrega.
Avaliação Global
A análise global das Plantas 1 e 2 exibe como resultados os valores de 4,00 e 2,50,
respectivamente, conforme pode ser observado na Tabela 12 e na Figura 10.
Tabela 12 – Valor médio obtido para cada tópico e média geral por planta
Figura 10 – Representação gráfica do valor médio obtido para cada tópico e média geral por planta
(Elaboração própria)
59
A Planta 1 exibe um resultado global igual à 4,00, alcançando o valor máximo nos
tópicos Conectividade, Sistema de Gestão, Colaboração e Liderança, Compliance e
Escalabilidade, exibindo pleno atendimento aos requisitos, conforme detalhado na sequência.
Em relação à Conectividade a empresa dispõe de um Sistema ciber-físico (CPS)
implementado, integrado ao ERP, onde os processos encontram-se digitalizados e as pessoas,
produtos, equipamentos, máquinas e processos estão conectados através de smartphones,
tablets, smartglasses, realidade aumentada e realidade virtual.
No que se refere à Colaboração e Liderança a empresa exibe KPI`s atualizados
automaticamente, em tempo real, os quais refletem os interesses da empresa e despertam os
interesses dos líderes funcionais, além disso, as tecnologias oriundas da Indústria 4.0 são
aplicadas com foco na Qualidade 4.0.
No quesito Compliance há uma sistemática de validação automática no que se refere
aos requisitos regulatórios, existem auditorias automáticas em relação ao compliance, cujos
serviços são automatizados e conectados via rede, com a gestão e submissão de documentos
digitalizados e executadas, também, via rede.
Quanto à Escalabilidade a empresa utiliza, em função do grande volume de dados no
dia-a-dia a IoT, a IoS, a IoD e o Cloud Manufacturing, além disso, a IoT é utilizada para
conectar, desenvolver e aprimorar máquinas e processos de maneira autônoma e inteligente, e
a IoS é utilizada para suportar o cliente, assegurando rastreabilidade e a possibilidade de
configurar seu pedido e customizar o produto em tempo real.
Em relação ao tópico Sistema de Gestão a única questão avaliada como 3,00 (as demais
foram avaliadas como 4,00), refere-se à existência de uma rede aberta em relação a qualidade,
a qual requer pequenos ajustes.
No que se refere ao tópico Dados e Analytics, avaliado como 3,50, as questões 9
(existência de métricas preditivas que se adaptam em tempo real), 4 (uso de RFID em operações
associadas ao recebimento, processamento e expedição de produtos) e 10 (existência de
métricas prescritivas que se adaptam em tempo real) exibiram avaliações inferiores à 3,00 e
requerem ações, em parte já em andamento.
Portanto a Planta 1 demonstra forte aderência e confirma a aplicabilidade e a utilização
dos conceitos da Qualidade 4.0 na organização, sendo que alguns poucos pontos merecem
60
atenção especial, notadamente nos tópicos Dados e Analytics (RFID, manutenção preditiva e
métricas prescritivas).
A Planta 2 exibe um resultado global igual à 2,50, alcançando o valor máximo 4,00 em
Compliance e Colaboração e Liderança, e avaliação igual a 3,00 em Escalabilidade.
Desta forma a Planta 2 mostra que em Compliance, há uma sistemática de validação
automática no que se refere aos requisitos regulatórios, existem auditorias automáticas em
relação ao compliance, cujos serviços são automatizados e conectados via rede, com a gestão e
submissão de documentos digitalizados e executadas via rede.
Quanto à Colaboração e Liderança existem deficiências em relação aos KPI´s no que se
refere à atualização automática e em tempo real, no entanto, os mesmos refletem os interesses
da empresa e despertam o interesse dos líderes funcionais, além disso, as tecnologias oriundas
da Indústria 4.0 são aplicadas com foco na Qualidade 4.0.
Em relação à Escalabilidade a Planta 2 utiliza a IoS para suportar o cliente, assegurando
rastreabilidade e a possibilidade de configurar o pedido e/ou customizar o produto em tempo
real, no entanto, é necessário aperfeiçoar o uso, no dia-a-dia de tecnologias como a IoT, a IoS,
a IoD e o Cloud Manufacturing, e em particular, o emprego da IoT na conexão e
desenvolvimento de máquinas e processos de maneira autônoma e inteligente.
Para o tópico Dados e Analytics o valor alcançado mostra que, apenas, a questão 7
(existência de métricas descritivas que se adaptam em tempo real) atingiu o valor 3,00, sendo
que as demais exibiram valores entre 1,00 e 2,00, ou seja, existem falhas na análise de dados
estruturados e não estruturados, o RFID, a IoD e o BigData não são utilizados, além de
deficiências em relação às métricas diagnósticas (tempo de ciclo), preditivas (manutenção
preditiva) e prescritivas (FMEA – Failure Mode Effect Analysis).
A Conectividade exibe o valor igual à 2,00 graças a digitalização do processo produtivo,
pois os demais requisitos associados à implementação do CPS e a integração deste com o ERP,
bem como a conexão entre pessoas, produtos, equipamentos, máquinas e processos não foram
evidenciados.
Em relação ao Sistema de Gestão o valor alcançado (1,50) exibe todas as questões entre
1,00 e 2,00, ou seja, os resultados exibem problemas associados à integração vertical e
horizontal, falta de alinhamento entre clientes e fornecedores, e monitoramento de indicadores.
61
5 CONCLUSÃO
O tema abordado, Qualidade 4.0, é um termo recente, contemporâneo e inovador, uma
vez que as primeiras publicações sobre o tema só ocorreram a partir de 2017, o que pode ser
evidenciado em função das poucas referências bibliográficas encontradas nas principais bases
de pesquisa científica; ao mesmo tempo, pode ser considerado como uma evolução conceitual,
pois amplifica as funcionalidades da Qualidade no ambiente da Indústria 4.0.
Além disso, o trabalho exibiu uma evolução do tema Qualidade, não substituindo
métodos anteriores, mas sim ampliando novas funcionalidades devido aos avanços no campo
da automação, digitalização, virtualização e da customização em massa.
Ao se avaliar o referencial bibliográfico e, em particular, o trabalho desenvolvido por
Ngai et al. (2019), o qual procura discutir o status da Gestão da Qualidade nas empresas na era
da Indústria 4.0, é possível observar que há uma lacuna em relação aos aspectos tecnológicos
da Qualidade na Indústria 4.0, portanto, o presente trabalho justifica-se em face a ausência de
artigos em relação a este eixo.
A Qualidade 4.0 ampliou as perspectivas e as funcionalidades da Qualidade em função
das mudanças impostas ao cenário industrial, atualmente relacionado à Indústria 4.0. Sistemas
ciber-físicos e fábricas inteligentes geraram uma nova configuração industrial e novos modelos
de negócios, baseados na introdução de dispositivos móveis, IoT, IoS, IoD, BigData-Analytics,
cloud manufacturing, manufatura aditiva, RFID, realidades aumentada e virtual, CPS, smart
factory e smart products, migrando do estágio digital para os sistemas inteligentes, e atualmente
para os onipresentes, ou seja, capazes de serem conectados em tempo real.
Alguns estágios como a digitalização, a fábrica inteligente (smart factory) e o modelo
onipresente foram alcançados devido à tecnologia, graças à utilização de smartphones, tablets
e outros dispositivos móveis, e da IoT, IoD e IoS, que permitiu maior conectividade no setor
produtivo, o qual pode ser monitorado, independentemente, do tempo e do espaço, ou seja, de
forma onipresente.
Este trabalho foi elaborado a partir de uma análise cientifica da literatura disponível,
que resultou, inicialmente, na construção das Tabelas 3 e 4, as quais congregam 123 artigos
científicos relacionados ao tema, número este que foi, posteriormente, reduzido a 97 em função
da existência de artigos duplicados em mais de uma base; a partir de então, procedeu-se a uma
62
análise dos resumos, e o número de artigos que tratavam do tema foi reduzido para 65. Na
próxima etapa, os 65 artigos foram analisados individualmente (leitura) e daí refinou-se para
20 artigos que serviram como base para o crosschecking entre os Princípios, as Ferramentas e
as Técnicas da Indústria 4.0 e os eixos da Qualidade proposto por Jacob (2017b) e cujo resultado
é exibido na Tabela 5.
Como resposta à questão de pesquisa elaborou-se o questionário de avaliação (anexo 1)
o qual contempla os requisitos Conectividade, Colaboração e Liderança, Compliance,
Escalabilidade, Sistema de Gestão e Dados e Analytics, constitui-se no ponto central e crítico
do trabalho e tem por objetivo mensurar operacionalmente a aderência entre a Indústria 4.0 e a
Qualidade 4.0. Este questionário foi aplicado em 2 plantas de uma mesma organização e serviu
de base para diagnosticar o estágio de implementação da Qualidade 4.0.
O critério de seleção da organização industrial foi a identificação do conceito de
Qualidade 4.0 em seu escopo de trabalho e foi feita em função das visitas técnicas realizadas
durante as disciplinas do programa de pós-graduação em Engenharia de Produção e Manufatura
da FCA/Unicamp.
A opção pelo grupo empresarial, que em 2010 adquiriu cinco plantas em termos globais,
e duas no Brasil, no segmento automotivo (chassis), deu-se em função da mentalidade
corporativa, a qual trabalha com customização em massa e utiliza, fortemente, o conceito de
Lean Manufacturing, o qual migrou para a Indústria 4.0, mantendo, no entanto, sempre o foco
na qualidade, considerada importante e fundamental pela direção da empresa, e a partir daí a
Qualidade 4.0 constituiu-se numa evolução natural.
A Planta 1 da referida empresa exibiu alta performance e grande aderência aos requisitos
Conectividade, Colaboração e Liderança, Compliance, Escalabilidade e Sistema de Gestão, e
uma pequena deficiência em Dados e Analytics, isto quer dizer que constitui-se em uma planta
digital, smart e onipresente.
Já a Planta 2 exibiu bom desempenho em Compliance, Escalabilidade e, Colaboração e
Liderança, e gargalos significativos em Dados e Analytics, Conectividade e Sistema de Gestão,
ou seja, esta planta encontra-se no estágio digital, e tais deficiências devem-se à maturidade,
pois o processo de implementação na Planta 2 iniciou-se depois da Planta 1, sem suporte
fulltime e não exibiu foco em treinamento e motivação, patrocinado pela alta direção, o qual só
ocorreu a partir de 2016.
63
Outro ponto observado nas respostas ao questionário reside no fato de existirem
dificuldades na implementação da manutenção preditiva, mesmo na Planta 1, tida como
referência, no entanto, a empresa já dispõe de projetos futuros, em andamento, para tratar esta
deficiência.
Baseado no estudo de caso foram observadas diferenças nítidas entre os níveis de
Qualidade 4.0 das Plantas 1 e 2, os quais se fundamentam nos fatores críticos de sucesso: tempo
de implementação (maturidade), proximidade e presença física da equipe de suporte, recursos
materiais, intelectuais e motivacionais disponíveis, os quais se mostraram mais presentes na
Planta 1 do que na Planta 2.
Os resultados obtidos permitiram o uso do questionário desenvolvido como um
instrumento para o diagnóstico da Qualidade 4.0 nos níveis estratégico e operacional, e as
limitações estão associadas à dificuldade em se identificar no setor industrial brasileiro,
empresas que estejam implementando, ou dizem-se implementando, o conceito de Qualidade
4.0, ou seja, foi possível evidenciar, neste caso, especificamente, que o questionário, elaborado
com base em conceitos teóricos, auxiliou na identificação de uma organização que atende aos
pré-requisitos da Qualidade 4.0.
Ao se avaliar os resultados do questionário sob a ótica dos eixos detalhados por Ngai et
al. (2019) é possível notar que em relação aos aspectos econômicos a I.4.0 gerou ganhos em
produtividade. No que se refere ao modelo de decisão ocorreram mudanças na maneira e na
forma de se decidir, pois a integração entre máquinas, homens e sistemas fez com que as
próprias máquinas interrompam a produção na hipótese de ocorrência de uma não-
conformidade e acionem uma equipe multidisciplinar para análise e correção dos problemas;
em relação aos negócios, a empresa ganhou em flexibilidade e conectividade, e no que diz
respeito aos aspectos humanos, houve maior capacitação e qualificação da mão-de-obra, fruto
da maior exigência requerida pela automatização e tecnologia das máquinas e sistemas.
Uma implicação prática observada ao término desta pesquisa consiste no fato que o
questionário pode ser utilizado por outras empresas na realização de um autodiagnostico, com
o objetivo de que as mesmas identifiquem o grau de aderência ao conceito de Qualidade 4.0.
Um ponto que deve ser levado em consideração é a diferença entre o cenário atual e o
século XX, pois nos dias de hoje as pessoas não se prendem a uma marca, além disso, o
relacionamento passa pelas denominadas mídias sociais. Hoje o cliente tem mais informação,
é mais exigente e crítico, ou seja, na era da Indústria 4.0 e da Qualidade 4.0, ele está presente
64
nas redes sociais, adota uma comunicação mais direta e exige agilidade, e tudo isto impacta a
Qualidade, seja ela em relação ao produto ou à Gestão, daí a importância de uma Qualidade
conectada e interativa.
O cliente de hoje possui características bem diferentes daqueles do final do século
passado, a tecnologia e a velocidade da informação vem transformando o mercado. Hoje exige-
se transparência e as empresas adotam um discurso voltado a responsabilidade social e
sustentabilidade, e o advento de uma maior conectividade aliada as redes sociais e digitais faz
com que as empresas foquem mais no relacionamento do que no atendimento e a Qualidade 4.0
pode constituir-se na resposta a esta solicitação.
65
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72
ANEXO 1
1
NA 1 2 3 4
2
NA 1 2 3 4
3
NA 1 2 3 4
4
NA 1 2 3 4
Dados não estruturados provenientes de sensores e atuadores estão integrados ao CPS e à
Smart Factory e são analisados automaticamente?
CPS (Cyber-physical systems) : constituem-se na fusão dos mundos físico e virtual, e podem ser
entendidos como a integração da computação com os processos físicos, ou seja, computadores
e redes incorporam, monitoram, e controlam os processos físicos e os realimentam.
Smart Factory : é a fusão dos mundos virtual e físico através dos CPS e dos processos técnicos e
administrativos; além da automação, flexibilização e otimização em tempo real, graças à
conectividade são conceitos fundamentais.
A empresa faz uso do RFID em operações associadas ao Recebimento, Processamento e
Expedição de produtos aos clientes? E em caso afirmativo, ele gera resultados positivos em
relação à gestão da Qualidade?
Questionário sobre a interface da Qualidade 4.0 e os Princípios, Ferramentas e Técnicas da
Indústria 4.0.
As respostas às questões devem ser realizadas empregando-se a escala de 1 a 4, sendo que:
1 corresponde à "discordo totalmente";
2 corresponde à "discordo parcialmente";
3 corresponde à "concordo parcialmente" e,
4 corresponde à "concordo totalmente".
Caso a questão seja "não aplicável" à sua empresa, deve-se registrar como NA.
Dados e Analytics
A empresa analisa automaticamente dados estruturados provenientes de máquinas,
equipamentos e produtos inteligentes (Smart Products) , tais como informações relativas à
produção ou CEP, sem a intervenção humana?
Dados semi-estruturados, como por exemplo, provenientes de Tag´s (RFID, QRcode ou código
de barras) são analisados automaticamente, exibindo integração e digitalização tanto em
relação ao CPS como em relação à Smart Factory ?
73
5
NA 1 2 3 4
6
NA 1 2 3 4
7
NA 1 2 3 4
8
NA 1 2 3 4
9
NA 1 2 3 4
Exemplos: ________________________________________________________________________
A empresa utiliza a IoD no dia-a-dia com o objetivo de transferir e armazenar informações e
dados de maneira adequada?
IoD : permite transferir e armazenar grandes quantidades de dados de forma adequada e
fornece métodos de análise para interpretar os dados em massa.
Caso a empresa utilize o BigData-Analytics , os dados geram insight´s ou servem como
realimentação para a tomada de ações para melhorar ou alterar as estratégias e planos, e seus
resultados?
BigData : é um grande banco de dados que contém informações úteis para a tomada de decisão,
com o diferencial de que estas informações são dinâmicas, ou seja, os resultados das análises
variam em tempo real de acordo com as alterações externas.
Analytics : é a habilidade de utilizar dados, análises e raciocínio sistemático para conduzir um
processo de tomada de decisão mais eficiente.
A empresa exibe métricas descritivas que se adaptam, em tempo real, tais como CEP ou OEE
(Overall Equipment Effectiveness) ?
OEE - Eficiência global dos equipamentos da empresa.
A empresa exibe metas diagnósticas que se adaptam, em tempo real, tais como tempos de ciclo
produtivo ou de processos que servem para identificar gargalos?
A empresa exibe métricas preditivas que se adaptam, em tempo real, tais como análise de
tendências com base em dados extraídos de CEP, ou através de técnicas de manutenção como
ferrografia, termografia, análise de vibração, ultrassom, etc?
Qual o valor da OEE da empresa: _______________
Exemplos: ________________________________________________________________________
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Exemplos: ________________________________________________________________________
Enumere da mais importante para a menos importante:
1) ______________________
2) ______________________
3) ______________________
4) ______________________
5) ______________________
A empresa exibe métricas prescritivas que se adaptam, em tempo real, e de maneira
autonoma, ou seja, são capazes de prever falhas e especificar o que deve ser feito para resolver
o problema?
Conectividade
A empresa dispõe de um Sistema Ciber-físico (CPS) implementado, ou seja, máquinas e
equipamentos estão integrados através de computadores e redes que monitoram os processos
e os realimentam constantemente com informações e dados?
O Sistema Ciber-físico (CPS) existente na empresa integra o ERP (Enterprise Resource Planning
ou Sistema Integrado de Gestão Empresarial) graças á utilização de atuadores e sensores em
tempo real?
A digitalização do processo produtivo criou um controle e monitoramento virtual com ganhos
tanto do ponto de vista operacional como para a qualidade?
O conceito de Indústria 4.0 expandiu os limites da conectividade dentro da empresa,
conectando pessoas, produtos (Smart Products) , equipamentos, máquinas, e processos (CPS e
Smart Factory) através de smartphones, tablets, smartglasses, Realidade aumentada,
Realidade virtual, etc?
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Existe dentro da empresa uma integração vertical e horizontal, ou seja, há integração entre os
sistemas ERP (Enterprise Resource Planning), CRM (Customer Relationship Management), EH&S
(Enviroment, Health and Safety), SCM (Supply Chain Management), PLM (Product Lifecycle
Management), FSM (Field Service Management), MOM ( Manufacturing Operation
Management) e LIMS&CAE (Laboratory Information Management System and Computer Aided
Engineering), caso aplicáveis, e esta integração gera uma realimentação automática?
Integração Horizontal: é a integração dentro da cadeia de suprimentos, graças ao CPS e a
digitalização, envolvendo desde os fornecedores, passando pelos fabricantes e chegando aos
clientes.
Integração Vertical: é a integração dentro da empresa, conectando máquinas, equipamentos e
processos desde a matéria-prima até o cliente, de modo que a produção possa ser
acompanhada on line e em tempo real.
Há dentro da empresa uma base de dados que é utilizada de maneira estratégica, ou seja, há
um alinhamento com fornecedores e clientes dentro da cadeia de suprimentos (SCM) , aonde
tendências, necessidades e preferências do consumidor são consideradas?
A integração horizontal, graças ao CPS conecta diferentes plantas distribuidas dentro e/ou fora
do país e, além disso, envolve fornecedores, subcontratados e clientes, englobando assim toda
a cadeia de suprimentos (SCM) ?
A empresa exibe uma boa integração vertical, graças a aplicação de sistemas de TI envolvendo
os vários níveis de produção e fabricação, o chão de fábrica, o planejamento inteligente da
produção, a gestão da qualidade, além da gestão de vendas e indicadores, que proporcionam
maior flexibilidade e agilidade, graças à customização?
Quais sistemas são prioritários?
1) _______________________
2) _______________________
3) _______________________
4) _______________________
5) _______________________
Sistema de Gestão
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Os KPI´s refletem os interesses da empresa e despertam o interesse de todos os líderes
funcionais e, não apenas dos membros do departamento da Qualidade?
A empresa utiliza dados não estruturados extraídos do Facebook, Twiter, Instagram, Youtube e
Linkedin , entre outras mídias sociais que permitem que o cliente avalie a qualidade do produto
e/ou serviço prestado?
Atualmente, as tecnologias vinculadas à Indústria 4.0 são aplicadas com foco na Qualidade 4.0?
Existe uma rede aberta em relação à Qualidade, criando um canal de comunicação ou interface
direta com o cliente?
Quais são os KPI´s mais relevantes?
1) _____________________
2) _____________________
3) _____________________
4) _____________________
5) _____________________
Há um monitoramento virtual dos indicadores, os quais traduzem-se em ações internas na
empresa e geram impactos positivos?
Colaboração e Liderança
A empresa exibe KPI´s (Key Performance Indicators) , ou seja, métricas e indicadores atualizados
em tempo real e de maneira automática, em relação à gestão da qualidade em fornecedores,
gestão da mudança, compliance, treinamento da mão-de-obra , CEP, etc?
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Há uma sistemática de validação automática em relação à requisitos regulatórios, industriais,
associados aos clientes e internos?
Há uma sistemática de auditorias automáticas em relação ao compliance ?
A gestão do Processo de Negócios da empresa é automatizada e conectada?
A gestão de documentos é digitalizada, automatizada e conectada via rede?
A submissão de documentos é eletrônica e concectada via rede?
Os serviços de compliance são automatizados e conectados via rede?
Qual a frequência de realização desta auditoria? __________________________
Compliance
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A IoT é aplicada nos processos produtivos da empresa, ou seja, graças à IoT é possível conectar,
desenvolver e aprimorar máquinas e processos de maneira autonoma e inteligente,
capacitando-os a coletar e analisar dados, rastrear produtos ou auxiliar na manutenção
preventiva?
A empresa adota soluções baseadas na IoS , ou seja, existe um acompanhamento em tempo
real do pedido disponível ao cliente, assegurando rastreabilidade?
A IoS permite ao cliente alterar o pedido em tempo real e/ou customizar o produto?
A IoS serve à empresa como um instrumento de inovação, uma vez que constitui-se em um
canal de comunicação direto e rápido junto aos clientes, favorecendo, inclusive, na redução de
custos?
Escalabilidade
A empresa utiliza, em função do grande volume de dados e informações, no dia-a-dia,
tecnologias como IoT, IoS, IoD e Cloud Manufacturing?
IoT : consiste em conectar máquinas e produtos, através de dispositivos e sensores, tais como
RFID, código de barras, QR code, Bluetooth, entre outros, à rede de computadores,
possibilitando a automação e centralização do controle e da produção
IoS : fornece uma base comercial e técnica, onde prestadores de serviços e consumidores formam
redes de negócios para fornecimento e consumo de serviços.
IoD : permite transferir e armazenar grandes quantidades de dados de forma adequada e
fornece métodos de análise para interpretar os dados em massa.
Cloud Manufacturing : consiste em um novo paradigma de fabricação baseado em redes, ou
seja, utiliza-se da tecnologia de rede, da computação em nuvem, da computação de serviços e