Artigos

10 DE MAI DE 2021

INDÚSTRIA 4.0, O VETOR DA MANUFATURA ENXUTA

Embora conheçam as vantagens da produção auto-organizada e ainda lutem com a transformação digital. No ranking do IMD de 2017, uma das fontes que utilizei quando escrevi meu livro sobre Transformação Digital, dos 60 países mais competitivos

O objetivo de encontrar novos caminhos na indústria 4.0

As empresas podem claramente reduzir custos com processos digitalizados, mas muitas vezes não têm o conhecimento para promover uma produção auto-organizada.

Embora conheçam as vantagens da produção auto-organizada e ainda lutem com a transformação digital. No ranking do IMD de 2017, uma das fontes que utilizei quando escrevi meu livro sobre Transformação Digital, dos 60 países mais competitivos, a Alemanha está entre os 13º e 17º lugares na competição internacional. Em termos de competitividade digital, um dos motivos é que muitas empresas acreditam que precisam reorganizar a produção do zero, em vez de proceder passo a passo. Além disso, eles não têm certeza em relação à tecnologia apropriada e aos padrões aplicáveis.

A Indústria 4.0 também inclui tornar as empresas mais ágeis e resilientes. Eles devem se desenvolver mais rapidamente para reagir aos novos requisitos de maneira flexível e, assim, atender aos ciclos de produto e inovação cada vez mais reduzidos e simplificados. Além disso, as responsabilidades também mudam - da gestão para as equipes de trabalho. Isso leva a novas habilidades, novos métodos de trabalho e novas mentalidades para executivos e colaboradores. Valores como comprometimento, iniciativa, coragem, confiança e respeito estão em foco. A agilidade, portanto, precisa de condições estruturais adequadas.

Para orientar as empresas a Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech)“ desenvolveu o Industrie 4.0 Maturity Index, que pode ser baixado aqui. As principais universidades alemãs e parceiros da indústria, entre eles a TÜV SÜD, também participaram. Como modelo de maturidade multidimensional, o índice não avalia apenas o status quo da transformação digital. Também ajuda a criar roteiros individuais para priorizar medidas. É especialmente adequado para pequenas e médias empresas (PMEs) que desejam rapidamente se tornar competitivas no futuro.

Fig. 1: Os especialistas determinam o estágio de maturidade de cada uma das quatro áreas estruturais.

Fonte: Índice de Maturidade da Indústria 4.0 (acatech STUDIE)

O que é a indústria 4.0?

O conceito da Indústria 4.0 abrange tecnologias como a Internet das Coisas industrial (IIoT), a nuvem, computação de borda e os gêmeos digitais, bem como outros conceitos definidores, como comunicação máquina a máquina (M2M) e sistemas ciberfísicos (CPS).

A base da Quarta Revolução Industrial é a conexão do chão de fábrica combinada com a digitalização e automação de processos. Todos os sistemas que coletam e comunicam dados existem para servir ao propósito de tornar as práticas industriais e de manufatura mais eficientes e autônomas.

As tecnologias IIoT servem para conectar sistemas antes discretos por meio de hardware e software, fornecer transparência de informações, aumentar o processo de tomada de decisão humana e descentralizar decisões dentro de sistemas tecnológicos para que humanos precisem interferir com menos frequência.

O que a Indústria 4.0 significa para a Manufatura Enxuta?

Na manufatura enxuta, as organizações priorizam a minimização do desperdício, conceito do WCM - Word Class Manufactoring e, ao mesmo tempo, a maximização da produtividade. O método de produção de manufatura enxuta é uma filosofia que funciona perfeitamente com as inovações da Indústria 4.0, que servem para apoiar iniciativas de eficiência em todas as fases do processo de fabricação. O Indústria 4.0 ajuda fabricantes a economizar tempo, dinheiro, energia e recursos materiais e humanos, especialmente quando várias tecnologias IIoT são implantadas simultaneamente.

Transformação digital em todas as divisões

Antes de falarmos em Indústria 4.0, é importante termos pelo menos um bom entendimento sobre o Índice de Maturidade Digital da organização, que é baseado em um amplo entendimento da Indústria 4.0. As empresas precisam ajustar suas estruturas organizacionais, bem como sua cultura, aos requisitos. O objetivo aqui é tornar a empresa ágil, capaz de responder às mudanças do seu entorno por meio de decisões rápidas e informativas. Para tanto, o Índice de Maturidade Digital leva em consideração pelo menos quatro áreas estruturais:

1. Recursos: força de trabalho e suas competências, máquinas e equipamentos, ferramentas, produtos
2. Sistemas de informação: sistemas socio-técnicos em que a informação é fornecida e processada por pessoas e tecnologias de informação e comunicação
3. Estrutura organizacional: regras e estruturas que orientam as relações dentro da empresa e também externamente
4. Cultura: sistema de valores dentro da empresa, por exemplo, a disposição dos funcionários de revisar e adaptar seu comportamento em resposta às mudanças.

Fig. 2: Exemplo de determinação do estágio de maturidade na área funcional de produção

Fonte: Industrie 4.0 Maturity Index (acatech STUDIE)

A implementação do Índice de Maturidade está estruturada em três fases

Fase 1: Revisão da situação atual. A partir de um questionário, um tour ao local e workshops, avalia-se o estágio de maturidade da empresa nas cinco áreas funcionais:

1) desenvolvimento; 2) produção; 3) logística; 4) serviços; 5) marketing; 6) vendas.

Fase 2: Definição do alvo. Com base na análise do estado em que se encontra, são definidas as metas de desenvolvimento específicas da empresa. Uma análise de lacunas mostra as diferenças entre a meta e a situação atual e em quais campos a empresa precisa agir para cumprir essas metas.

Fase 3: Roteiro. Posteriormente, são derivadas medidas específicas. Usando um sistema de indicadores e uma matriz de custo-benefício, especialistas podem avaliar quais dessas medidas são particularmente adequadas para aumentar o estágio de maturidade da empresa. A partir disso, eles são então incluídos no roteiro.

O modelo original contem apenas 6 passos, porém adicionei ao modelo o passo 0 (CONSCIENTIZAÇÃO) para alinhamento com a Realidade do Brasil quando o assunto é indústria 4.0, além disso acabei adaptando e traduzindo.

Os passos para indústria 4.0 foram divididos em 6 etapas, como podemos ver a seguir:

Fig. 3: Índice de Maturidade: Os seis estágios de maturidade

Fonte: FIR eV em RWTH Aachen

À medida que a Indústria 4.0 continua a amadurecer e entramos na Quinta Revolução Industrial, os fabricantes podem esperar ver os dados e a tecnologia IIoT como uma vantagem competitiva em relação às organizações menos maduras tecnologicamente. As otimizações que eles são capazes de alcançar se tornarão - e na maioria dos casos, já se tornaram - impossíveis de replicar com conhecimento humano, intuição e força de vontade. A simples razão para isso é que os humanos não podem coletar e analisar dados com precisão suficiente ou em velocidades rápidas o suficiente para derivar os tipos de análises complexas e insights em tempo real que podem ser obtidos por meio de IIoT, aprendizado de máquina e outras tecnologias da Indústria 4.0.

Os fabricantes que usam as tecnologias da Indústria 4.0 são capazes de:

• reduzir o tempo de inatividade por meio de manutenção preditiva e prescritiva usando sensores e outros dispositivos IIoT;
• maximizar a utilização da máquina;
• mudar rapidamente e inovar em resposta às flutuações do mercado;
• identificar e mitigar gargalos;
• fazer escolhas em tempo real, como automaticamente parar uma máquina no caso de um problema de segurança usando a computação de borda (Edge);
• aumentar a visibilidade do chão de fábrica;
• otimizar o espaço da armazenagem e outras fontes de sobrecarga e tomar decisões mais informadas em toda a linha usando dados visualizados.

A lista de casos de uso é infinita se os fabricantes forem capazes de construir a infraestrutura certa que possa suportar a coleta e transformação de dados.

Como os fabricantes enxutos usam a tecnologia da indústria 4.0 para aumentar a eficiência

As fábricas inteligentes estão entre as maiores tendências da Quarta Revolução Industrial e são um excelente exemplo da digitalização das cadeias de valor verticais e horizontais, servindo como uma vitrine para quase todas as tecnologias definidoras do Século XXI. Algumas das tecnologias da Indústria 4.0 que os fabricantes enxutos usam em fábricas inteligentes incluem as soluções abaixo:

1- Sistemas ciberfísicos e “Digital Twins”

Essas são representações digitais de sistemas físicos, como o chão de fábrica e todas as máquinas nele. O CPS conecta e monitora todo o chão de fábrica como um sistema para que ele possa ser monitorado e os dados possam ser usados para orientar decisões automatizadas. Nestes sistemas ciberfísicos, as máquinas comunicam-se umas com as outras e também com os humanos M2M e H2M.

2 - Sensores Inteligentes

Os sensores inteligentes coletam dados em todo o chão de fábrica, incluindo dados de qualidade, contagens de peças, utilização da máquina e outros dados e métricas importantes. Depois que esses dados brutos são contextualizados, eles podem ser usados para orientar a tomada de decisão em uma variedade de casos de uso e permitir que os fabricantes busquem estratégias avançadas, como manutenção preditiva.

3 - Edge Computing

A computação de borda usa recursos de computação distribuídos que são - ao contrário da nuvem - próximos ao local onde os dados estão sendo coletados. Ser capaz de analisar dados de forma descentralizada na própria fábrica significa tempos de insights mais rápidos, de preferência o mais próximo possível do tempo real. As velocidades da computação de borda são rápidas o suficiente para parar as máquinas imediatamente se um risco à segurança for detectado, e as velocidades são amplamente indiscerníveis do tempo real para os humanos. Freqüentemente, também é usado para manutenção preditiva e prescritiva para ajudar a evitar falhas e tempos de inatividade do equipamento.

4 - Manutenção Preditiva e Prescritiva

As estratégias de manutenção Preditiva e Prescritiva são as mais elevadas na escala de maturidade, porém dependem de dados coletados de sensores e conectores de interface de máquina que são então analisados a fim de desenvolver planos de manutenção que utilizem totalmente os recursos. Isso quer dizer que as peças não são substituídas quando ainda têm uma vida útil notável, como costuma ocorrer com a manutenção preventiva baseada no uso. Isso também significa que as peças são substituídas antes que percam eficácia suficiente para reduzir a qualidade a um nível inaceitável ou arriscar danos a longo prazo ou custosos ao maquinário. Com a manutenção prescritiva, os insights também incluem possíveis soluções para problemas ao otimizar para um determinado KPI (ou conjunto de KPIs), como redução de desperdício ou velocidade.

A próxima geração de manufatura

A Indústria 4.0 está liberando uma variedade de tecnologia que vem estimulando uma indústria de manufatura mais enxuta. O núcleo dessas soluções envolve extrair dados das operações e usá-los para conduzir a uma tomada de decisão melhor e mais rápida em toda a empresa, seja você responsável pela manutenção, qualidade, produção ou toda a fábrica, começar com o básico e focar no coração da operação (as máquinas e as pessoas no chão de fábrica) o ajudará a construir a base para uma operação lean mais inteligente e conectada.

#industria4.0, #manufaturaaditiva, #leanmanufactoring, #IIoT, #OEE, #PREDICT

Fonte: LinkedIn