Indústria 4.0: Uma Visão da Automação Industrial

A previsão do tempo é de chuva para daqui a dois dias, o governo precisa ampliar os estoques de etanol em 10% até o final da safra, o valor do açúcar tem previsão de subida de 3% até o final da safra, o fornecedor de insumos não tem estoque suficiente para a produção no pico, duas válvulas e dois inversores de frequência críticos para disponibilidade de planta estão previstos para manutenção daqui a uma semana… imagine todos estes dados, se comunicando on-line, num único banco de dados da planta de produção de etanol e açúcar, na usina sucroenergética, temos um cenários onde temos que tomar decisões.

Então o SISTEMA apoia-se na tomada de decisões e faz um setup automático das variáveis de controle de produção, alterando parâmetros dos PLCs ou DCS, puxando a produção para contingenciar as chuvas previstas, direciona o aumento da produção de 10% de etanol sob contrato de governo, direciona caldo primário para elevação de produção de açúcar visto elevação do preço da oferta, contingencia compra de insumos de fornecedor alternativo, faz uma parada programada para manutenção baseada em eventos, contingenciada para suportar a demanda, numa eventual chuva já prevista, essas decisões foram tomadas, todas de forma automática, baseada num banco de dados Big Data… essa é a indústria do futuro, essa é a Indústria 4.0.

A história da evolução da indústria passa por períodos de Revolução, para fins de grupos de estudos temos a primeira Revolução Industrial no século 18, que foi o aperfeiçoamento da máquina a vapor por James Watt, colocando a indústria têxtil como símbolo da produção excedente, gerando a riqueza da época, criando um novo modelo econômico.

A primeira revolução industrial foi de aproximadamente 200 anos (1712-1913), quando Henry Ford criou a linha de produção em massa, onde definimos a segunda Revolução Industrial, fazendo a produção empurrada, criando o conceito da produção em escala, reduzindo o custo e popularizando o produto, para que a massa trabalhadora pudesse adquirir, criando um ciclo virtuoso na indústria e na economia.

Esse período durou próximo de 60 anos (1913-1969), onde entramos na era da automação, sendo nossa terceira Revolução Industrial, que foi a implantação de computadores no chão-de-fábrica, colocando controles eletrônicos, sensores e dispositivos capazes de gerenciar uma grande quantidade de variáveis de produção, permitindo a tomada de decisões de controle de dispositivos de forma autônoma, o impacto foi a elevação da qualidade dos produtos, o aumento da produção, a gestão dos custos e a elevação da segurança na produção.

O período da terceira Revolução Industrial durou cerca de 40 anos (1969-2010), vemos que estes intervalos vêm diminuindo, inaugurando uma nova era, ainda em transição, cujo maior protagonista é a Internet, que já está consolidada entre as pessoas como um grande canal de comunicação convergente de todas as tecnologias, agora sendo colocado dentro da indústria com seus conceitos, adaptados a máquinas e equipamentos.

Quando dizemos que a internet está na indústria, no meio produtivo, devemos pensar num ambiente onde todos os equipamentos e máquinas estão conectadas em redes e disponibilizando informações de forma única, esse conceito é chamado de Internet das Coisas.

A Indústria 4.0 ainda é mais um conceito do que uma realidade, mas está sendo motivada por três grandes mudanças no mundo industrial produtivo:

• Avanço exponencial da capacidade dos computadores;
• Imensa quantidade de informação digitalizada;
• Novas estratégias de inovação (pessoas, pesquisa e tecnologia).

Entendendo a Indústria 4.0 como uma evolução dos sistemas produtivos industriais, podemos listar alguns benéficos previstos e já estudados e baseados no impacto nas plantas:

• Redução de Custos
• Economia de Energia
• Aumento da Segurança
• Conservação Ambiental
• Redução de Erros
• Fim do Desperdício
• Transparência nos Negócios
• Aumento da Qualidade de Vida
• Personalização e Escala sem Precedentes

A tecnologia base responsável por este conceito é o IoT – Internet of Things (Internet das Coisas) e o M2M – Machine to Machine (Máquina para Máquina).

A Internet das Coisas, como comentado anteriormente é a conexão lógica de todos os dispositivos e meios relacionados ao ambiente produtivo em questão, os sensores, transmissores, computadores, células de produção, sistema de planejamento produtivo, diretrizes estratégicas da indústria, informações de governo, clima, fornecedores, tudo sendo gravado e analisado em um banco de dados.

A ideia de Máquina para Máquina é a interconexão entre células de produção, os sistemas passam a trocar informações entre si, de forma autônoma, tomando decisões de produção, custo, contingencia, segurança, através de um modelo de inteligência artificial, complementado pela IoT.

Para que este sistema funcione, entregando os benefícios acima previstos, novas tecnologias para a Automação Industrial surgiram e muitas delas oriundas do mundo da TI Tecnologia da Informação, perfazendo a convergência destes dois mundos, entre elas podemos citar as principais:

• Uso do Protocolo IPV6 (ampliação dos pontos de conexão IP de todos Devices);
• Uso do Wireless (ampla utilização de redes sem fio);
• Uso de Virtualização (criação de diversos computadores a partir de softwares);
• Uso de Cloud (as informações estarão na Nuvem – compartilhada)
• Uso do Big Data (todas as informações reunidas, de forma dinâmica para tomada de decisões);
• Uso de RFID (todo movimento de materiais é rastreado com todas as informações).

A partir das principais tecnologias acima citadas, podemos entender que teremos uma nova realidade produtiva, tudo estará conectado para que as melhores decisões de produção, custo e segurança sejam tomadas, tudo sob demanda e em tempo real.

Como dizemos estamos vivendo uma transição entre a Terceira Revolução e a Quarta Revolução Industrial, a Indústria 4.0 e, para que se estabeleça um caminho para a implantação, é importante entender este momento.

Atualmente os sistemas de automação devem estar orientados a aumento da produção, redução de custos e visão nas mudanças tecnológicas, para isso a plataforma técnica deve estar estruturada com redes industriais, sistemas de otimização e banco de dados.

Entendendo que a partir do uso das premissas anteriores, o amadurecimento operacional, levará a esta nova demanda, onde a visão da Indústria 4.0 estará orientada a eficiência energética, integração da cadeira produtiva e orientação produtiva via BI (Business Intelligence), onde a estruturação técnica levará ao controle de processos descentralizado, todos os ativos estarão on-line e as tomadas de decisões serão baseadas no Big Data.

Com isso, a Indústria 4.0, a partir de nosso momento atual, nos remete a entender sua tendência no meio produtivo e propomos a observar as seguintes tendências que já estão em movimento no meio industrial:

• Interconexão “Das Coisas” numa Única Rede (Internet) através do IPv6 na Nuvem – Cloud;
• Geração, envio, acúmulo e análise de dados no Big Data – modelagem para tomada de decisões autônomas;
• Onipresença da Informação, não importa onde você esteja, a interação é em tempo real.

Concluímos que a Indústria 4.0 é um novo conceito que seguramente será uma realidade, mudará a forma como lidamos hoje com a produção de bens de consumo e materiais, tendo uma melhor distribuição de riquezas e um planeta mais sustentável.