Cada empresa tem a sua forma de executar as operações. Mas todas têm um desafio em comum, a necessidade de criar ligações e de aceder aos dados em tempo real. As empresas tomam decisões rápidas e eficientes para se manterem relevantes numa economia industrial em constante mudança.
A conectividade é decisiva.
Daí que haja uma necessidade em adotar os processos da Indústria 4.0. A produção inteligente não se resume a digitalizar os processos na sua fábrica. Também revoluciona toda a operação comercial e o crescimento.
Vamos analisar a Indústria 4.0 ao detalhe e perceber como esta tecnologia pode ajudar a resolver os desafios atuais que a sua empresa enfrenta.
Definição de Indústria 4.0
A Indústria 4.0 é a quarta revolução industrial. Nesta revolução, os fabricantes estão a usar os computadores, que foram introduzidos na terceira geração, para revolucionar os processos.
As indústrias estão a integrar novas tecnologias ao longo dos seus processos de produção. As tecnologias de produção inteligente, como a computação na nuvem e as análises, a Internet das Coisas Industrial (IIoT) e a aprendizagem automática estão a assumir as rédeas das operações de produção diárias.
História da Indústria 4.0
A industrialização tem passado por etapas de desenvolvimento importantes desde o séc. XVII. No total, são quatro as etapas de desenvolvimento importantes que ocorreram ao longo dos anos.
A primeira revolução industrial deu-se no início do séc. XVII. Com este desenvolvimento, os processos de manufaturação evoluíram do trabalho manual e com recurso a animais para motores a vapor e água.
A segunda revolução industrial ocorreu no início do séc. XX. Esta fase viu a introdução de eletricidade nas fábricas. Além disso, começaram a usar aço para melhorar a eficiência e a mobilidade das máquinas.
Durante esta fase, começaram a surgir conceitos de produção em massa modernos, como as linhas de montagem e as correias transportadoras. Por isso, a indústria viu uma explosão na produção com baixos custos de produção.
A terceira revolução industrial iniciou-se gradualmente nos anos 1950. Nesta fase, os fabricantes começaram a usar máquinas com apoio eletrónico na produção. À medida que o tempo avançava, os fabricantes começaram a integrar lentamente a tecnologia informática nos processos da fábrica. Assim, a indústria começou a sofrer uma mudança de operações analógicas para digitais.
Nas últimas décadas, a tecnologia informática tomou conta de quase todo o processo industrial. Agora, está a iniciar-se uma quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0. A Indústria 4.0 elevou as máquinas inteligentes e a interconectividade a um novo nível.
A indústria está a adotar robôs, software incorporado e sensores avançados de recolha de dados. Os processos da Indústria 4.0 também combinam os dados criados com os ERPs atuais, o software de desenvolvimento contínuo e a cadeia de fornecimento para permitir rum novo nível de previsões e visibilidade da produção. Mas a verdade é que parece que nos estamos a esquecer de quem está na origem de toda esta evolução, as pessoas.
Vantagens da Indústria 4.0
A Indústria 4.0 abrange todo o ciclo de produção. Os funcionários da empresa obtêm dados em tempo real em cada fase da produção, desde processos da fábrica, passando pela gestão da área de produção até aos procedimentos da cadeia de fornecimento. Seguem-se algumas vantagens de que pode beneficiar ao adotar a abordagem digital da Indústria 4.0 na sua empresa.
Maior eficiência
A tecnologia digital Indústria 4.0 usa informações baseadas em dados na tomada de decisão. As fábricas inteligentes de nível quatro também o libertam de algumas dessas decisões ao fornecer todas as opções disponíveis. É aqui que a IA desempenha e vai desempenhar um papel essencial no futuro.
Não precisa de se preocupar com decisões tomadas sob pressão com as máquinas a funcionar. Todas as ações baseiam-se em análise de dados em tempo real e no ambiente comercial atual. A tecnologia também pode detetar problemas significativos nas linhas de montagem antes de acontecerem. Por isso, todos os planos de manutenção são proativos, o que garante que as fábricas não param devido a avarias. Não se esqueça de que todos os dados podem ser reunidos por máquinas, mas também da ampla base de conhecimentos criada pela força de trabalho. Novamente, atrás de cada ação há sempre pessoas
Otimização da cadeia de fornecimento
Uma cadeia de fornecimento interligada identifica prioridades e ajusta as suas operações de acordo com isso. Também processa novas informações e ajusta-as em conformidade se houver emergências. Por exemplo, se o transporte se atrasar devido a circunstâncias inevitáveis, a cadeia de fornecimento ajusta as definições da produção em massa e modifica os requisitos da produção.
Custos menores
A fábrica inteligente usa várias tecnologias para reduzir os custos e maximizar os lucros, ao mesmo tempo que mantém a qualidade. Por exemplo, os estaleiros usam agora equipamentos e gruas autónomas para simplificar as operações de descarregamento. Além disso, ao usar ferramentas digitais para gerir a área de produção, como as normas, as ações, as auditorias, etc., irá reduzir consideravelmente os custos da não qualidade e os desperdícios de não fazer as coisas corretamente desde o início. Normas robustas para a força de trabalho são essenciais para reduzir custos.
Atualmente, há robôs disponíveis a preços acessíveis e em tamanhos diferentes. A robótica autónoma dá apoio na produção ao deslocar os produtos pela fábrica. Para além de maximizar o uso do espaço, a robótica também pode reduzir os custos relacionados com a mão-de-obra. Não nos esqueçamos que os robôs não se cansam. Podem trabalhar nas operações da fábrica durante horas sem ter de fazer pausas.
Aqui, a receita ideal volta a ser uma combinação de automação e pessoas com as ferramentas certas.
Otimização dos bens
Os processos da transformação digital da Indústria 4.0 ajudam os fabricantes a otimizar os bens em cada fase da produção. A Internet das Coisas Industrial (IIoT) e os gémeos digitais garantem que os recursos estão visíveis ao pessoal responsável a partir de qualquer parte do mundo. A transferência de bens, como a compra e a venda de stock, é simplificada e gerida a partir de uma localização centralizada.
Como se define uma fábrica inteligente?
Uma fábrica inteligente é uma instalação de produção digitalizada. Usa máquinas da fábrica, dispositivos interligados e sistemas de produção para recolher e partilhar dados entre pessoas e processos. Os alicerces de uma fábrica inteligente são as tecnologias de transformação digital, como a Internet das Coisas Industrial (IIoT), Big Analytics, Edge Computing, IA e computação na nuvem. As fábricas inteligentes combinam os mundos físico e digital para monitorizar a produção em massa e, novamente, sem esquecer o ator principal, as pessoas.
Estas são algumas características que definem uma empresa inteligente.
Interligação
A característica mais importante de uma fábrica inteligente é a sua interligação: as máquinas estão ligadas a sensores inteligentes que recolhem continuamente dados de fontes novas e antigas. Por isso, os dados estão constantemente atualizados, são representativos da situação do momento. Contudo, os trabalhadores também estão interligados, com acesso fácil a normas e ferramentas digitalizadas para registar facilmente qualquer inconveniente ou ideia de melhoria. Uma fábrica inteligente é uma fábrica sem papel.
A integração dos sistemas da fábrica, comercial e operativo fornece uma visão holística do processo da cadeia de fornecimento. A integração posterior de máquinas inteligentes com outros intervenientes, como fornecedores, clientes e, novamente, trabalhadores da fábrica garante uma maior eficiência geral da rede de fornecimento.
Otimização
As máquinas inteligentes garantem que as operações quotidianas são possíveis com uma intervenção humana mínima. Esta otimização resulta em níveis de fiabilidade elevados. Assim, os trabalhadores podem focar-se em coisas mais importantes, como na análise dos dados, para tomarem decisões mais rapidamente. Além disso, sempre que é necessária intervenção humana, as fábricas inteligentes já têm os processos normalizados e digitalizados.
A sincronização das máquinas e dos fluxos de trabalho automatizados melhora o acompanhamento e a programação de eventos. Por sua vez, esta integração otimiza o consumo de energia e os outros recursos.
Assim, as fábricas inteligentes conseguem funcionar durante mais tempo e têm mais produtividade e qualidade. A tecnologia também ajuda a maximizar a eficiência e a reduzir os custos.
Transparência
Nas fábricas inteligentes, os dados fornecidos são transparentes. As visualizações dos dados em tempo real recolhem os dados dos produtos ainda em produção e transformam-nos em informações acionáveis. Além disso, graças a um sistema de melhoria contínua digital, a transparência é um dado adquirido. Cada departamento é responsável pelos seus dados e pelos dados fornecidos ao centro de dados geral da empresa.
De facto, uma rede transparente permite uma maior visibilidade em todas as instalações da fábrica. Também garante que a organização toma decisões precisas e atempadas. Os alertas em tempo real, a monitorização e o acompanhamento, e as visualizações baseadas no cargo são algumas ferramentas que promovem a transparência.
Proatividade
A conectividade digital permite aos funcionários antecipar e intervir antes de os problemas acontecerem. Esta funcionalidade proativa ajuda a identificar anomalias, a identificar e lidar com problemas de qualidade, e a monitorizar preocupações de segurança. Um sistema proativo também é útil para repor o stock e prever as necessidades dos clientes. Uma empresa inteligente também ajuda a prever resultados futuros com base em dados históricos. Esta capacidade ajuda a gestão a criar melhores previsões e a obter uma maior satisfação do cliente.
As fábricas inteligentes também usam o gémeo digital para digitalizar as operações. Estas tecnologias ajudam as fábricas a ir além da integração na análise preditiva.
Agilidade
A agilidade da Indústria 4.0 permite-lhe adaptar-se às mudanças de planeamento e dos detalhes dos produtos com intervenções mínimas. O equipamento e o material das empresas inteligentes estão alinhados com o planeamento e as mudanças dos produtos. Por exemplo, todas as instruções de trabalho que tinha em papel na fábrica podem agora ser substituídas por instruções de trabalho em vídeo, que podem ser rapidamente melhoradas e obter uma aprovação mais rápida.
O mesmo aplica-se à implementação de ideias de melhoria, que podem ser facilmente geridas numa fábrica inteligente através da digitalização. Isto aumenta tanto o envolvimento dos funcionários, como a eficácia das novas melhorias.
Tudo isto acontece em tempo real, o que permite evitar que fique algo por fazer. A agilidade também aumenta o tempo de produção e a produtividade ao minimizar os efeitos de uma mudança. A agilidade é uma característica essencial das fábricas inteligentes, especialmente no que diz respeito ao planeamento flexível dos produtos da fábrica.
Quando combinadas, estas características garantem aos fabricantes uma maior visibilidade sobre a fábrica. Também ajudam os gestores a resolver a maioria dos desafios encontrados numa produção tradicional, o que resulta em menos perdas para a fábrica.
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Que tecnologia é necessária para atualizar para uma fábrica inteligente na Indústria 4.0?
Na quarta revolução industrial, as fábricas inteligentes usam várias tecnologias para otimizar os processos de produção. Algumas dessas tecnologias são:
Internet das Coisas
Uma das características essenciais da Indústria 4.0 é a Internet das Coisas. Esta tecnologia refere-se à interligação entre os computadores integrados nos dispositivos através da Internet, o que forma uma rede gigante de coisas e pessoas a partilhar informações.
Na produção, os pavimentos e as paredes das fábricas têm sensores instalados. Estes sensores têm endereços IP que interligam máquinas ligadas à Internet, como telemóveis e computadores. Esta rede permite recolher e analisar dados de elevada qualidade.
IA e aprendizagem automática
A IA e a aprendizagem automática asseguram uma utilização eficiente da informação recolhida através da Internet das Coisas ou de qualquer software que suporte melhorias na fábrica. A tecnologia também associa as informações recolhidas na área de produção a outras unidades de negócio. Além disso, a IA também incorpora dados de outros parceiros e de outras partes pertencentes à rede. Um exemplo disto é a escolha de uma data e um membro de uma equipa para uma ação a realizar com base em ações semelhantes e no tempo necessário para a conclusão. Contudo, não podemos deixar de frisar que a base de conhecimentos das pessoas ajuda a IA a dar melhores soluções, e não apenas para máquinas.
A tecnologia de IA usa estas informações para prever futuros movimentos da produção. Outra capacidade da tecnologia de IA é indicação da futura capacidade operacional da rede de produção interligada. Por exemplo, a IA vai indicar a falha de uma máquina que, se não for detetada, poderá distorcer os dados analisados. A IA também ajuda a identificar áreas de desperdício ou as zonas em que as máquinas estão abaixo da produção ideal.
Computação na nuvem
A computação na nuvem pode ser definida como o acesso a pedido ou em tempo real a recursos de computação através da Internet. Os seus componentes são servidores físicos e virtuais, o armazenamento de dados, as capacidades de trabalho em rede e as ferramentas de desenvolvimento remoto. Estas aplicações estão alojadas num centro de dados remoto e são geridas por fornecedores de serviços na nuvem (CSP).
A computação na nuvem é um componente essencial da Indústria 4.0, especialmente no que diz respeito aos serviços de apoio à fábrica. Por exemplo, os departamentos de compras, financeiro e de vendas podem aceder a dados em tempo real e ter reuniões remotas entre departamentos para resolver emergências.
Além disso, a computação na nuvem permite obter poupanças nos custos técnicos de configuração de um servidor físico. Os fornecedores de serviços na nuvem alojam os dados. Isto significa que o único custo que a organização tem são as despesas de subscrição mensais.
Edge Computing
O Edge Computing é um paradigma de computação distribuído, que aproxima o armazenamento de dados dos locais onde é necessário. A procura de operações em tempo real significa que alguns dados têm de estar na extremidade (no local de consumo).
O Edge Computing diminui o intervalo de tempo entre o acesso aos dados e a resposta. Por exemplo, se detetar uma falha numa correia transportadora, é necessária uma ação em tempo real visto que isso poderia parar todo o processo de produção.
O tempo que vai entre enviar os dados desde a nuvem da fábrica até à equipa responsável pela resposta pode ser mais longo se existirem problemas na rede. Se as máquinas da fábrica tiverem sensores a comunicar essas informações diretamente, não existem atrasos.
Gémeo digital
Um gémeo digital é a representação virtual de um objeto físico que prolonga o seu ciclo de vida. Pode tratar-se de um motor, um edifício ou um carro. É atualizado com dados em tempo real e usa simulações e aprendizagem automática para argumentar e ajudar a tomar decisões. Quando olha para o gémeo digital, consegue obter todas as informações essenciais de que precisa para compreender como o objeto físico está a funcionar no mundo real.
O gémeo digital ajuda os programadores a entender o desempenho dos produtos no momento. Esta tecnologia também prevê qual será o desempenho futuro dos objetos.
O gémeo digital ajuda os programadores a executar as tarefas seguintes:
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Derrubar os muros que envolvem a inovação, criação e teste de produtos.
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Visualizar os produtos usados em tempo real por pessoas reais.
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Promover a rastreabilidade dos produtos no mercado
Análise de Big Data
A análise de Big Data recolhe, armazena e analisa grandes volumes de dados. Entre as tecnologias que dão suporte à análise de Big Data incluem-se o Hadoop, mineração de dados, mineração de texto e análise preditiva.
A análise de Big Data destina-se a descobrir informações significativas, como sejam padrões escondidos e correlações. Esta tecnologia também ajuda os gestores a compreender as informações que têm disponíveis.
A análise de Big Data proporciona novas oportunidades, alternativas para resolver os riscos atuais e canais para a melhoria do negócio. Além disso, a sua utilização ajuda os fabricantes a tomar decisões para o futuro e a otimizar a rentabilidade da empresa.
Tecnologia de impressão 3D
A tecnologia de impressão 3D também e conhecida como produção aditiva. Esta tecnologia envolve a criação de um objeto tridimensional através de designs criados no computador. As camadas são adicionadas de forma a criar a imagem tridimensional final.
A tecnologia de impressão 3D permite aos utilizadores criar peças geométricas com uma profundidade maior. O custo de criação de designs 3D é reduzido e a tecnologia é eficaz em termos de tempo. Como a tecnologia usa Computer Aided Designs (CAD), é fácil alterar o produto.
Graças à sua capacidade de criar peças geométricas complexas, a tecnologia de impressão 3D é popular nos setores aeroespacial, médico e automóvel. A produção aditiva também é usada no planeamento de projetos, especialmente na visualização das características do produto final.
mlean, impulsionadora de fábricas inteligentes da Indústria 4.0
O principal foco da produção Lean é a melhoria da eficiência através da eliminação de desperdícios. A produção Lean integra os 5Ms da produção para desenvolver os melhores processos. Estes cinco Ms são recursos humanos (manpower), máquinas, materiais, métodos e medições.
Estão integrados na produção Lean da seguinte forma.
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Recursos humanos: Os funcionários são necessários para levar a cabo várias tarefas e atividades.
Se os funcionários não estiverem satisfeitos, os resultados são diretamente afetados. Por isso, os funcionários devem ser sempre motivados para obterem o melhor resultado.
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Máquinas (equipamento e tecnologia)
Todos os gestores devem ter um conhecimento aprofundado do equipamento que estão a usar. Além disso, os locais de trabalho devem ser seguros e todos os equipamentos devem estar a funcionar bem.
A produção Lean também dá apoio à melhoria contínua do software. Os funcionários devem, por isso, conhecer o componente de software para poderem dar as opiniões necessárias à melhoria.
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Materiais
A produção Lean adota o modelo de negócio just-in-time de gestão de stock. Este modelo ajuda a poupar custos de armazenamento e custos de oportunidade de stock. Por isso, apenas os materiais relevantes devem estar disponíveis durante a produção.
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Métodos
A produção Lean usa o método de normalização para assegurar uma execução adequada das tarefas pelos funcionários. Por exemplo, os funcionários preenchem formulários normalizados na área em que estão a trabalhar. Estes formulários têm informações relevantes relativas às tarefas, como as realizar e ao resultado adequado.
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Medições
É essencial para aferir o resultado do membro da equipa. A produção Lean usa indicadores chave de desempenho (KPI) para medir o desempenho. Os KPIs mostram calendários e objetivos relativos às prestações esperadas. Também indicam os resultados, comparam-nos com os objetivos reais e salientam as áreas em que é possível obter melhorias.
Estes são alguns exemplos de como a produção Lean melhora a Indústria 4.0.
Foco na qualidade
O objetivo da produção Lean é a eliminação de desperdícios. Para tal, as fábricas precisam de uma gestão da cadeia de fornecimento mais rápida e eficiente, desde a produção do produto até à entrega ao cliente.
Ao usar as tecnologias da indústria inteligente, como a Internet das Coisas (IoT), os gestores das empresas têm uma visão geral do processo de produção e das cadeias de valor. Também podem detetar avarias nas máquinas e definir prioridades para os problemas urgentes que, de outra forma, iriam afetar o tempo de produção da fábrica.
Foco no cliente
A produção Lean dá ênfase à necessidade de conhecer as opiniões e qual o nível de satisfação do cliente. Os fabricantes podem usar a tecnologia de IA para averiguar as necessidades dos clientes. Por exemplo, pode analisar o comportamento do cliente ao usar apps.
Os clientes também podem personalizar as suas encomendas através das mesmas apps. Se usar bots, também garante que os clientes têm uma resposta imediata, seja durante ou fora do horário de trabalho.
O gémeo digital também permite aos fabricantes avaliar o comportamento dos produtos em tempo real. Assim, esta tecnologia ajuda os fabricantes a melhorar constantemente os resultados obtidos.
Motivação dos funcionários
Outro objetivo da produção Lean é a motivação dos funcionários através dos processos. As tecnologias inteligentes chegam através da computação na nuvem.
Num modelo de fábrica inteligente, os funcionários obtêm os dados conforme e quando necessário, o que melhora a eficiência. Se os funcionários conseguirem alcançar facilmente os seus objetivos, ficam motivados para estabelecer outros objetivos e felizes por fazerem parte do sistema.
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Indústria 4.0, uma forma nova e inteligente de fazer as coisas. A tecnologia dá uma vantagem competitiva na produção moderna. E estruturar uma produção inteligente não é difícil com o apoio certo. Contacte-nos para termos uma conversa pormenorizada sobre como podemos ajudar.
