O marco inicial foi a 1ª Revolução Industrial, marcada pela invenção das máquinas a vapor e produção têxtil, passando pela 2ª Revolução Industrial com a eletrificação das indústrias, traduzida pela produção das linhas de montagem de automóveis de Henry Ford, em 1913, chegando até a 3ª Revolução Industrial, na década 70, com a informatização e automatização de processos mecânicos, pelo emprego da eletrônica industrial.
O último marco – e tema deste artigo – nos remete à primeira vez em que o termo Indústria 4.0 foi citado, na Feira de Hannover (Alemanha), em 2011. Ele veio a se tornar um estudo consolidado em 2013, com recomendações ao governo alemão e seu respectivo apoio, com a finalidade de tornar o processo produtivo cada vez mais inteligente e independente tecnologicamente.
Veja agora as principais transformações decorrentes da 4ª Revolução Industrial, como elas têm modificado os padrões de investimento e, principalmente, os seus impactos nos sistemas de produção com o emprego de tecnologias como a Inteligência Artificial, IoT, Manufatura Aditiva etc.
O que é Indústria 4.0?
A Indústria 4.0 é caracterizada pela união dos aspectos que envolvem o mundo físico de produção, a tecnologia da informação e a automação dos processos industriais. Este conceito tende a estar cada vez mais presente não apenas na manufatura de produtos, mas na comunicação integrada entre pessoas, máquinas, sistemas e produtos.
Entre os pilares da Indústria 4.0, estão a Internet das Coisas Industrial, o Big Data Analytics, a Inteligência Artificial e a Segurança Cibernética Industrial.
A Internet das Coisas Industrial ou IoT (ou Industrial Internet of Things) é responsável por essa mudança de paradigma, pela qual a integração entre dispositivos e a rede digital no ambiente industrial possibilitam a troca de dados entre máquinas, linhas de produção e pessoas, através de sistemas ciberfísicos.
O Big Data Analytics, por usa vez, é o pilar caracterizado pela complexidade de armazenamento, processamento e análise de grandes volumes de dados (estruturados ou não) sobre o funcionamento integrado e simultâneo de máquinas e linhas de produção, permitindo a geração de relatórios, a customização de visualizações e o compartilhamento dessas informações.
A Inteligência Artificial (IA) não é algo recente, mas tornou-se bastante viável graças à integração do Big Data e da IIoT. Ela permite a simulação da capacidade humana e o aprendizado das máquinas baseado em dados históricos, possibilitando a automatização de processos, a resolução de problemas complexos e até mesmo a antecipação de falhas. Isso facilita a manutenção preditiva do processo e suas máquinas, evitando assim paradas desnecessárias na produção.
A Segurança Cibernética Industrial dos sistemas de informação e seu dimensionamento também estão entre os pilares da Indústria 4.0. Com o advento da tecnologia de armazenamento e compartilhamento de dados na nuvem e o uso cada vez maior do acesso remoto aos sistemas de controle da produção, tem sido cada vez mais desafiador garantir a segurança cibernética da empresa. Essa segurança é imprescindível para mitigar os riscos que resultam no funcionamento inadequado dos sistemas industriais e que podem interferir na integridade de pessoas e equipamentos no chão de fábrica.
Podemos citar ainda a Manufatura Aditiva na utilização de impressoras 3D para a fabricação de peças customizadas, com maior resistência e com a eliminação de restrições quanto ao formato e grau de complexidade, e a Biologia Sintética ou SynBio no desenvolvimento tecnológico para construção de novas estruturas biológicas, tendo como base as áreas biológica, química, computacional e de engenharia.
Fundamentos da Indústria 4.0
Alguns princípios orientam a implementação das transformações que serão decorrentes da 4ª revolução industrial e que já são realidade em diversas empresas. São eles:
– Operação em tempo real: as decisões podem ser tomadas de maneira qualificada, independentemente de sua complexidade, por meio da coleta, armazenamento e análise de dados no ambiente industrial.
– Virtualização: está baseada na criação de modelos e simulações computacionais para o ambiente produtivo e é utilizada para projeto e supervisão das plantas, através de sensores que auxiliam no monitoramento remoto de todos os processos. Um dos conceitos associados a este fundamento é o do Gêmeo Digital (Digital Twin, em inglês), pelo qual se cria um modelo virtual de um ou mais equipamentos para fins de simulação.
– Descentralização: o uso de sistemas ciberfísicos ou Cyber Physical Systems (CPS) é baseado na tomada de decisões de forma autônoma e descentralizada por dispositivos dotados de inteligência artificial, para aperfeiçoamento da linha de produção em tempo real.
– Orientação a serviços: interligado a todo o processo industrial através da Internet of Services (IoS), esse fundamento da Indústria 4.0 é baseado na personalização, através da utilização de arquiteturas de software voltadas a serviços.
– Modularidade: possibilita a adaptação e flexibilização da produção, através de módulos que podem ser acoplados e desacoplados para otimizar a eficiência dos processos de acordo com as demandas do mercado.
– Interoperabilidade: diz respeito à padronização de interfaces e facilidade de interação entre as pessoas e os CPS, levando em consideração o conceito da IoT e suas formas de comunicação.
Carlos Paiola é diretor comercial da Aquarius Software*
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