Desmistificando a Indústria 4 · 2017-10-11 · ), são nove as principais tecnologias da...

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Desmistificando a Indústria 4.0

Eng. Paulo Roberto dos [email protected]


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


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.


Produtos de IoT


Aplicações de IoT


O Crescimento de IoT

50 Bilhões de equipamentos conectados até 2020!


Oportunidades Globais de Crescimento

Fonte: https://blogs-images.forbes.com/louiscolumbus/files/2016/11/GE-IIOT.jpg em 17/05/2017

https://blogs-images.forbes.com/louiscolumbus/files/2016/11/GE-IIOT.jpg


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.


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


A Evolução da Indústria


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


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


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


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


• 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


• 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


• 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


• 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


• 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)


• 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


• 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


Big Data na cadeia de valor


• 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


• 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


• 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)


• 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


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


Importância da Indústria 4.0Va

lor A

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Cadeia de Comodity

Vendas / Serviço

Marketing

Produção

P&D

Marca

Design Distribuição

Fabricação

Conceito Logística

Novo Modelo

Velho Modelo


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


O que devo fazer?

A Grande Pergunta:


O Caminho para a Indústria 4.0


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



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?



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.



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.



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.



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.



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.



Adote uma perspectiva por ecossistema


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.


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

http://www.metamofab.de/

https://www.strategy-business.com/article/A-Strategists-Guide-to-Industry-4.0?gko=7c4cf


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