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Desmistificando a Indústria 4.0
Eng. Paulo Roberto dos [email protected]
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Indústria 4.0
IOT - INTERNET DAS COISAS
A EVOLUÇÃO DA INDÚSTRIA
INDÚSTRIA 4.0.
BASES DA INDÚSTRIA 4.0
TECNOLOGIAS HABILITADORAS
O CAMINHO PARA INDÚSTRIA 4.0
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Definição dos Termos
• IoT- Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things) refere-se exclusivamente aos objetos identificáveis (coisas) e suas representações virtuais em uma estrutura de Internet.
• M2M é Comunicação de máquina para máquina, sem interferência humana.
• Cloud Computing é a capacidade de computação infinitamente disponível e flexível na Internet (Nuvem).
• Big Data é o termo que descreve o imenso volume de dados –estruturados e não estruturados –que impactam os negócios no dia a dia.
• Data Analytics é o trabalho analítico e inteligente de grandes volumes de dados, estruturados ou não-estruturados, que são coletados, armazenados e interpretados por softwares de altíssimo desempenho.
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O Crescimento de IoT
50 Bilhões de equipamentos conectados até 2020!
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Oportunidades Globais de Crescimento
Fonte: https://blogs-images.forbes.com/louiscolumbus/files/2016/11/GE-IIOT.jpg em 17/05/2017
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Industrial IoT
• O termo IIoT (Industrial IoT) é geralmente encontrado na indústria, referindo-se ao subconjunto industrial da Internet das coisas.
• IoT na indústria irá gerar valor para os negócios, tanto que acabará por levar à quarta revolução industrial, a chamada Indústria 4.0.
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Fonte: http://www.engineersjournal.ie.
A Evolução da Indústria
PrimeiraRevoluçãoIndustrialBaseada na introdução da produção mecanizada, com equipamentos movidos à água ou vapor
SegundaRevoluçãoIndustrialBaseada na produção em massa, com a divisão de tarefas e equipamentos movidos à energia elétrica
TerceiraRevoluçãoIndustrialBaseada no uso da eletrônica e TI para automação da produção.
QuartaRevoluçãoIndustrialBaseada no uso de sistemas físico-cibernéticos
Grau de complexidade
1º Tear Mecânico, 17841º Transportador, Abatedouro em Cincinnati-USA, 1870
1º Controlador Lógico Programável (CLP) Modicon 084, 1969
Da indústria 1.0 até a indústria 4.0
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Tendências
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Individualização
• Produtos Individuais• Personalização
Ciclos de vida curtos dos produtos
ECO - Amigáveis
• Materiais naturais• Consumidores valorizando
sustentabilidade
Novos materiais e tecnologias
Influência da Mídias Sociais
Customização
Sustentabilidade
Digitalização & Redes
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Aspectos Sociais
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Tendências
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Segundo o relatório do BCG (Boston Consulting Group), são nove as principais tecnologias da indústria 4.0,
sendo estas determinantes da produtividade e crescimento das indústrias. Tais tecnologias são:
1. Robôs autônomos
2. Manufatura aditiva
3. Simulação digital
4. Integração horizontal e vertical de sistemas
5. Internet das coisas industrial
6. Big Data e Analytics
7. Computação na Nuvem
8. Segurança cibernética
9. Realidade aumentada (Augmented Reality)
Tecnologias para Industria 4.0
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Robôs Autônomos
• Realiza comportamentos ou tarefas com um alto grau
de autonomia
• São "autônomos" dentro dos limites estritos de seu
ambiente direto
• O local de trabalho do robô da fábrica é desafiador e
muitas vezes pode conter variáveis caóticas e
imprevisíveis
• A orientação e a posição exatas do próximo objeto de
trabalho e (nas fábricas mais avançadas), mesmo o
tipo de objeto e a tarefa necessária devem ser
determinados
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Um robô totalmente autônomo pode:
• Obter informações sobre o meio ambiente
• Trabalhar por um período prolongado sem intervenção humana
• Mover-se todo ou parte de si mesmo em todo o seu ambiente operacional sem assistência humana
• Evitar situações prejudiciais para pessoas, propriedades ou a si próprio, a menos que sejam parte de
suas especificações de projeto
• Executar tarefas padronizadas e trabalhos mais complicados, executar o mais difícil, enquanto o
funcionário apenas atuará para complementar a atividade
• Calcular o melhor trajeto entre um ponto e outro, e ajustá-los a qualquer realidade
• Perceber que o profissional vai interagir, e agir de maneira segura, e quando
entender que o ser humano se afastou, atuar de outro jeito
Robôs Autônomos
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• A Manufatura Aditiva - MA (ou do inglês: Additive Manufacturing – AM)
• Conhecida como impressão em 3D
• Processos usados para criar um objeto tridimensional, em que camadas de
material são formadas sob controle de computador
• Os objetos podem ser de quase qualquer forma ou geometria e são produzidos
usando dados de modelo digital 3D ou outra fonte eletrônica de dados, como
um arquivo AMF (Additive Manufacturing File)
• Ao contrário do material ser removido, como ocorre no processo de usinagem
convencional, a impressão em 3D ou MA constrói um objeto tridimensional a
partir do modelo CAD ou arquivo AMF, adicionando sucessivamente material
camada a camada
Manufatura Aditiva
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• A ISO / ASTM52900-15 define sete categorias de processos MA no seu significado:
• jato de aglutinante
• deposição de energia direcionada
• extrusão de material
• jato de material
• fusão de pó
• laminação de folhas
• fotopolimerização em cubas
• As aplicações iniciais dessa tecnologia estavam orientadas no desenvolvimento de
protótipos, no entanto, agora podemos encontra-la também na produção de itens
personalizados e de itens cuja construção era inviável por outros meios de produção
Manufatura Aditiva
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• Técnica que baseada em modelos matemáticos e
representações 3D de máquinas, equipamentos e processos
que permite testar e otimizar processos e produtos ainda na
fase de concepção
• Termos já conhecidos no mercado, como: Gêmeo Digital
(Digital Twin), Gêmeo Virtual, entre outros
• Simulação de variáveis de processos produtivos, de maneira
que sejam testados diversos modelos matemáticos dos
processos, para que se encontre o melhor nível de otimização
no tempo de execução e no uso dos recursos, insumos e
energia
Simulação Digital
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• Sistemas de TI que integram uma cadeia de valor
automatizada, por meio da digitalização de dados
• Essa integração possibilita que os dados criados no
momento de atendimento ao cliente percorram todo
processo produtivo e logístico, possibilitando a gestão de
dados de produtos personalizados
• No ambiente da indústria, os dados trafegam no sentido
vertical, desde os sensores e atuadores do chão de fábrica,
até os sistemas de ERP que fazem a gestão da empresa
Integração Horizontal e Vertical de Sistemas
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• Comunicação máquina a máquina (M2M) englobando serviços, pessoas, máquinas ou
qualquer objeto físico com sistemas embutidos (Comunicação CPqD, 2015)
• Essa rede de objetos físicos, sistemas, plataformas e aplicativos com tecnologia
embarcada para comunicar, sentir ou interagir com ambientes internos e externos é o
que se chamas de Internet das Coisas
• Infraestrutura de rede que interliga objetos físicos e virtuais gerando um grande
volume e processamento
de dados que desencadeiam ações de comando e controle das coisas
• Uma das tecnologias onde haverá maior impacto e oportunidades de inovação, já se
pode encontrar um número cada vez maior de dispositivos conectados que ajudam a
produção
Internet das Coisas Industrial (IIoT)
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• Na Indústria 4.0 os equipamentos, máquinas e processos estão continuamente gerando
dados, que trafegam até os sistemas de gestão, e criam um enorme volume de
informação
• O Big Data se baseia em 5 V’s:• Velocidade• Volume• Variedade• Veracidade• Valor
• Termo utilizado para nomear conjuntos de dados muito grandes ou complexos, que os
aplicativos de processamento de dados tradicionais ainda não conseguem lidar
• Desafios: análise, captura, curadoria de dados, pesquisa, compartilhamento,
armazenamento, transferência, visualização e informações sobre privacidade dos dados
Big Data e Analytics
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• Modelo baseado na informação.• Os equipamentos inteligentes dão a
flexibilidade que permite a produção individualizada a baixo custo.
• A gestão de recursos e energia é otimizado.
• Sensores conectados geram dados, que analisados se tornam informações valiosas para otimizar processos.
Big Data na cadeia de valor
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• Cloud computing é a utilização da memória e da capacidade de
armazenamento e cálculo de computadores e servidores
compartilhados e interligados por meio da Internet
• O armazenamento de dados é feito em serviços que poderão ser
acessados de qualquer lugar do mundo,
• O acesso a programas, serviços e arquivos é remoto, pela Internet
• Uso mais viável do que o uso de unidades físicas
Computação na Nuvem
• Aplicações e sistemas passam a ser viáveis com a utilização do processamento na nuvem,
minimizando a necessidade de investimento em sofisticados e caros computadores, bem
como grandes sistemas de armazenamento de dados
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• O alto nível de conectividade que a Indústria 4.0 exige levou à introdução de sistemas
que são mais abertos e de propósito geral,
• Atualmente, sistemas de controle industrial que se conectam permanentemente via TCP
/ IP e Ethernet são uma visão comum, assim como o uso de sistemas sem fio
padronizados
• Todos esses protocolos foram desenvolvidos e analisados detalhadamente, e eles
oferecem a maturidade e a confiabilidade que a Indústria 4.0 exige
• Os sistemas utilizados na Indústria 4.0 são mais visíveis e vulneráveis a certos riscos, e
precisam ser gerenciados corretamente
• A Indústria 4.0 abre uma ampla gama de possibilidades, mas também coloca os sistemas
em uma posição com um número consideravelmente maior de ameaças
Segurança Cibernética
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• A Realidade Aumentada (AR) é uma visão direta ou indireta direta de um ambiente físico,
do mundo real, cujos elementos são "aumentados" por entrada sensorial gerada por
computador, como som, vídeo, gráficos ou dados GPS
• Associada à realidade mediada por computador, em que uma visão da realidade é
modificada (possivelmente até diminuída em vez de aumentada) por um computador
• A realidade aumentada aumenta a percepção atual da realidade, enquanto, em
contraste, a realidade virtual substitui o mundo real por uma simulada
• As aplicações da Realidade Aumentada na indústria podem ir desde uma aplicação como
suporte aos processos de montagem nas linhas de produção, como ferramenta
auxiliar para manutenção remota, até a aplicação em treinamentos
de técnicos em novos equipamentos e processos
Realidade aumentada (Augmented Reality)
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• A adoção de um conjunto dessas tecnologias possibilitará ganhos significativos em:
– produtividade
– qualidade
– sustentabilidade
– redução do custo de operação
– manutenção das empresasSe realizada uma análise baseada em Custo Total de Operação, uma fábrica com as
tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0 é mais “barata” quando comparada com uma que não adota tais tecnologias
• As empresas que desenvolverem antes uma estratégia de implementação destas
tecnologias conseguirão criar um diferencial competitivo difícil de ser alcançado pelos
concorrentes
Conclusão
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O Profissional para Industria 4.0
Perfil na Indústria 4.0•Tomar decisões complexas•Monitoramento e ação•Busca adaptativa de defeitos •Manutenção preditiva
Perfil na Indústria 3.0•Tarefas simples•Repetição•“Olhe e avise”•Padronizado
GerenciarSistemas
complexos
Novas competências
Qualificação e treinamento
3.0
Produção em rede
Manufatura automatizada
4.0
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Importância da Indústria 4.0Va
lor A
greg
ado
Cadeia de Comodity
Vendas / Serviço
Marketing
Produção
P&D
Marca
Design Distribuição
Fabricação
Conceito Logística
Novo Modelo
Velho Modelo
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REDUZIRCUSTOS
MANUTENÇÃOEntre 10% e 40%
REDUZIRO CONSUMO
ENERGIAEntre 10% e 20%
AUMENTOEFICIÊNCIATRABALHO
Entre 10% e 25%
Industria 4.0Fonte: McKinsey, 2015.
Benefícios da Indústria 4.0
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1. Estabeleça uma estratégia de longo prazo para Indústria
4.0
2. Comece com projetos-piloto
4. Torne-se um perito na análise de dados
3. Defina os recursos de que
você precisa
5. Transforme-se em uma empresa
digital
6. Adote uma perspectiva por
ecossistema
O Caminho para a Indústria 4.0
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1. Estabeleça uma estratégia de longo prazo para Indústria 4.0.
Cultura 4.0
Produtos 4.0
Mercado 4.0
Preparar a equipe e os processos para o novo ambiente de trabalho: Colaborativo, Inovador e
Baseado na Informação
Qual o papel do meu produto nesse novo ambiente?
O que meus clientes esperam?
Quais são as oportunidades, e onde elas estão?Meu mercado será o mesmo de hoje?
O Caminho para a Indústria 4.0
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2. Comece com projetos-piloto.
Identifique quais processos de sua empresa mais
causarão impacto nos negócios.
Verifique de que maneira esses processos poderão
potencializar os resultados com a aplicação dos conceitos
da Indústria 4.0.
Defina dentre os processos identificados, um piloto, onde
as variáveis sejam possíveis de controlar, e or sepultados
sejam mensuráveis.
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3. Defina os recursos de que você precisa.
Identifique quais recursos serão necessários para a boa
execução do projeto piloto.
Assegure-se de que esses recursos sejam disponíveis na
medida da necessidade do projeto.
Comece a planejar os próximos passos, com base nas
demandas de recursos para o projeto piloto.
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4. Torne-se um perito na análise de dados.
Entenda o valor dos dados para seu negócio.
Estabeleça relações entre os dados e as decisões futuras.
Implemente uma cultura de análise e decisão baseada
em dados reais.
Assegure que a informação possa fluir desde o chão de
fábrica até o nível de decisão, de forma automática.
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5. Transforme-se em uma empresa digital.
Tenha uma estratégia de digitalização desde o produto até a produção.
Integre sistemas físico-cibernéticos.
Planeje investimentos visando a estratégia de longo prazo e a
sustentabilidade do negócio.
Estabeleça uma cultura de digitalização de produtos e processos.
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6. Adote uma perspectiva por ecossistema.
Planeje sua cadeia de valor com base na integração da informação.
Incentive seus parceiros de negócio a digitalizarem seus processos e produtos.
Estabeleça uma visão de toda cadeia de valor de forma digital.
Implemente medidas para todo processo.
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E um conselho adicional...
Compre a realidade! Não compre o hype• A indústria 4.0 trará um grande benefício para as empresas que realmente
compreenderem o que ela significa e estabelecerem uma estratégia de longo prazo.
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Fontes de Consulta
Fonte: http://www.metamofab.de
Fonte: https://www.strategy-business.com/article/A-Strategists-Guide-to-Industry-4.0?gko=7c4cfPesquisado em 28/05/2017