Manufatura 4.0 x Processo 4.0

A Indústria 4.0 nasce nos modelos de produção de manufatura, porém o conceito tecnológico está em todos os tipos de indústria. A rigor, a Indústria 4.0 independe do modelo produtivo, uma vez que o conceito de produção industrial é a transformação de matérias primas em produtos consumíveis ou utilizáveis.

Todavia, existe uma diferença entre o foco na Digitalização na Manufatura e nos Processos Contínuos.

Neste contexto, vamos entender as diferenças que existem nestes dois tipos de indústria, uma vez que podemos dividir o setor industrial nestes dois grandes grupos, mas não vamos esquecer da produção em Lote, ou Batelada.

Veremos que o foco de projetos e resultados da Digitalização e Indústria 4.0 nestes segmentos são diferentes. Lembrando que um não exclui o outro, mas tem pesos e impactos diferenciados que devem ser observados. Quanto ao impacto nas Pessoas e Processos, vamos descrever também suas diferenças, pontos importantes a observar na implantação e projetos.

A Transformação Digital na indústria é a aplicação das tecnologias da Digitalização, de forma a impactar toda a cadeia de valor, nas dimensões Tecnologia, Processos e Pessoas, orientado pelos seguintes itens de uso:

• Digitalização de Ativos e Operações (IoT)
• Conexão da Cadeia de Valor (IIoT)
• Uso de Recursos de Cloud Computing
• Utilização de I.A. para Tomada de Decisões
• Uso de Tecnologias Habilitadoras

O conceito e Indústria 4.0 é a interconexão de toda a cadeia de valor (Informações + Pessoas + Equipamentos) conectados em rede, utilizando Inteligência Artificial para a TOMADA DE DECISÕES na Indústria.

Quanto as tecnologias da Indústria 4.0, há diversas e não queremos limitar o assunto. Todavia, para fins de estudo, precisamos entender que há um pré-requisito para implantação da Indústria 4.0, que passa pela Automação, Otimização e Convergência.

A Digitalização Básica, é o próximo passo. Isto é: tecnologias que estão dentro de qualquer contexto de digitalização, que são Internet das Coisas (IoT), Cibersegurança, Computação em Nuvem e Big Data.

E finalizando, podemos utilizar a terminologia das Tecnologias Habilitadoras (é uma proposta de estudo), que na prática, viabilizam e aceleram o processo de Digitalização, tais como: Drones, Cobos, Aprendizado de Máquina, Impressão 3D, AGV, Realidade Aumentada, Realidade Virtual, Gêmeos Digitais, entre outras.

Lembrando que esta tecnologias são dinâmicas e estão em constante evolução e mudança.

O que é a Indústria da Transformação ou Manufatura:

• Transforma e agrega materiais
• Fabrica componentes ou conjuntos
• Constrói um produto final ou subproduto
• É baseado em produção puxada
• É sensível ao fornecimento externo
• Produz lotes para um nicho de cliente
• Produção baseada em tempos e movimentos
• Produtos especiais são caros ou inviáveis

O que é a Industria de Processos Contínuos:

• Transforma produtos primários
• Fabrica produtos processados
• Fornece produtos final ou subproduto
• É baseado em produção por safra ou lote
• É sensível ao fornecimento de matéria prima
• Produz grandes lotes (commodities)
• Produção baseada em transformação fisioquímica/biológica
• Somente escala de produção viabiliza custo

Principais Desafios

Entendendo os contextos acima apresentados, vamos entender alguns principais desafios destes tipos de indústria:

MANUFATURA

• Produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais;
• Produzir produtos especiais em grande escala sob medida;
• Eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística).

PROCESSOS CONTÍNUOS

• Variabilidade de carga influencia no custo de produção
• Identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção
• Antecipação de eventos de Operação e Manutenção

Soluções e Foco de Projeto

MANUFATURA

Como produzir em baixa escala com custo competitivo produtos especiais?

Projetar e implantar a Fábrica Flexível, que permita a Massificação da Personalização.

Como produzir produtos especiais em grande escala sob medida?

Projetar e implantar a Fábrica Descentralizada, que permita a Customização em Massa.

Como eliminar o Lead Time da Cadeia de Fornecimento (do P&D a Logística)?

Projetar e implantar a Fábrica Interoperável, que permita a Interoperabilidade da Cadeia de Valor.

PROCESSOS CONTÍNUOS

Como diminuir a variabilidade de carga influencia no custo de produção?

Implantar Controle Avançados APC com Inteligência Artificial para eliminar a variabilidade.

Como identificar Lacunas de oportunidade de elevação de produção?

Implantar Otimização em Tempo Real RTO com Inteligência Artificial para elevação de ponto ótimo de operação.

Antecipação de eventos de Operação e Manutenção?

Implantação de Gestão de Ativos com Inteligência Artificial para focar Manutenção com Prognóstico.

Como são os Processos de Batelada ou em Lote:

• Preparação de carga de matéria prima ou produto final
• Processo que depende de TEMPO de REAÇÃO (física, química ou biológica)
• A operação e qualidade se torna crítica se houver dependência de expertise operacional
• Repetibilidade é o que produz estabilidade na produção
• Em processos alimentícios o CIP Limpeza, faz parte do tempo de produção
• Capacidade de troca de receitas, diminui Lead Time na produção

Na Digitalização de Processos de Batelada ou em Lote, é importante observar os principais pontos desafiadores neste tipo de fabricação:

• Digitalizar o processo de modo a diminuir a Expertise de operação, isto é, o conhecimento do processo está na nuvem (Cloud)
• A partir da digitalização, é possível analisar padrões produtivos, de forma a otimizar a produção pelo comportamento a cada lote processado
• A Inteligência Artificial (A.I.) apoiar a tomada de decisões na Receitas produtivas, servido de apoia a tomada de decisões junto aos gestores

Em relação as Pessoas e Processo, podemos analisar seus principais impactos, fazendo uma relação antes (como é), e depois (como será):

Como normalmente é na Indústria:

• Planejamento não acompanha produção – produção é puxada não conecta na cadeia de valor
• Operação toma ações locais e gestores tem expertise para tomada de decisões de produção para meta
• Manutenção analisa comportamento de ativos, usa preventiva e para processos para correções

Como será esperado após a digitalização:

• Planejamento e produção conectados em tempo real sob demanda – conectados na cadeia
• Operação supervisiona, máquina opera, gestor toma decisões baseado em Big Data e puxa otimização
• Manutenção trabalha com gestão de ativos baseado em condições, foco em prognóstico futuro – condições

Para apoiar nos projetos propostos, nas dimensões Manufatura, Processos Contínuos e Batelada, sugerimos uma pesquisa nas Normas da Sociedade Internacional de Automação (ISA), nos seguintes títulos:

1. ISA-106 – Processos Contínuos – Procedure Automation for Continuous Process Operations
2. ISA-88 – Controle de Batelada – Batch Control
3. ISA-95 – Integração de Fábrica – Enterprise-Control System Integration

Para complementar o foco de projetos nos dois tipos de produção industrial, podemos apontar algumas tendências tecnológicas, também nestas divisões:

Manufatura:

• PROCESSOS: Fábricas mais perto dos consumidores
• TECNOLOGIA: Movimento entre máquinas com AGV
• PESSOAS: Muita personalização e customização de produtos

Processos Contínuos:

• PROCESSOS: Uso de Nanotecnologia para sensores
• TECNOLOGIA: Uso de DRONES para manutenção
• PESSOAS: Tomada de decisões baseado em I.A

Conclusão

Concluímos que diversos são os impactos nas indústrias com a Digitalização, cada modelo produtivo tem um enfoque, tanto em tecnologia, processos ou pessoas. O importante é melhorar a qualidade e produtividade, de forma a extrair o que há de melhor neste momento da Indústria 4.0.