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Indústria 4.0

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.

Márcio Venturelli

Márcio Venturelli trabalha há 25 anos no mercado de Automação Industrial, desenvolveu sua carreira ao longo do tempo com foco em Inovação e Novas Tecnologias, especializou-se em Digitalização e Indústria 4.0, atualmente é Professor e Consultor de Automação Industrial, como foco em Transformação Digital. Trabalhou em diversos projetos e implantação de sistemas de controle e automação industrial, no Brasil e no exterior, além de ser professor de graduação e pós-graduação nas áreas de automação e gestão industrial e desenvolver pesquisa aplicada nas áreas da Indústria 4.0. Graduado em Ciência da Computação com especialização em Controle e Automação Industrial, possui pós-graduação em Gestão Industrial e Tecnologia do Petróleo e Gás e MBA em Estratégica de Negócios, é membro Sênior da ISA Sociedade Internacional de Automação.

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