Usina 4.0: A Quarta Revolução Industrial no Setor Bioenergético

Estamos vivendo a transição da 3ª Revolução Industrial para a 4ª Revolução Industrial, a partir da década de 70 a implantação de computadores nas linhas de produção, fazendo o controle dos processos, permitiram ganhos de escala sem precedentes, além padronização e elevada qualidade, reduzindo drasticamente os custos de produção.

A partir da década de 90, a massificação da Internet trouxe um novo conceito de se comunicar, impactando diretamente a vida das pessoas, a ideia básica foi que todos estivessem se comunicando através de uma plataforma única, hoje com redes sociais e, usando dispositivos on-line, os smartphones, permitindo troca de informações, pesquisas, análise de dados, decisões e ações em tempo real e descentralizada.

O Setor Sucroenergético também evoluiu no quesito Automação Industrial, no início da década de 80 os painéis de controle pneumático foram substituídos por eletrônicos, depois por redes industriais na década de 90 e no início do século XXI, vemos as Usinas com Centro de Operações comandando toda a planta, a partir de tecnologias de Controladores Programáveis, todos conectados em redes de informação e controle.

As novas tecnologias que surgem como bandeira desta nova revolução, já são presentes, porém estamos vivendo uma transição, sem estabelecer um limite de implantação, novos conceitos, tais como, Internet das Coisas (IoT) e Banco de Dados (Big Data), permeiam esse novo cenário.

Na prática, as plantas industriais são reativas quanto aos processos produtivos, mudanças de cenário econômico, de consumidores, tendências de manutenção e operação, somente aparecem para o operador ou coordenador quanto de fato ocorrem, na maioria das vezes arrastando prejuízos na produção de toda ordem, custo, segurança e qualidade.

As variáveis do processo são centralizadas nos controladores, com o objetivo final de fazer o controle operacional, porém elas não são interligadas, não se comunicam umas com as outras. Por exemplo, quando há baixa de carga na moenda, os motores continuam recebendo máxima carga, diminuindo a eficiência energética, quando há contaminação no mosto, demora-se chegar no resultado, vindo do laboratório, de quantidade de dosagem química, diminuindo o rendimento produtivo, operações vazias, flutuantes, com alta variabilidade, exigem consumo contínuo de água, ar comprimido, vapor, gases e energia elétrica, impactando em desperdício e alta emissão de CO2.

O conceito da Indústria 4.0, no qual propomos o tema Usina 4.0, é a criação de um ambiente industrial onde as pessoas, equipamentos e informações, trafeguem nesta grande rede, podemos chama-la de Internet Industrial. A usina estará conectada num ambiente de informações dinâmicas, por exemplo, dados meteorológicos, que influenciam o campo e a moagem, no tempo real, permitindo uma tomada de decisões sobre corte e produção, a conexão do estoque de insumos, seu consumo em tempo real e operação com os fornecedores de produtos e serviços, permitindo a entrega e análise do processo no tempo que ocorre, eliminando desperdícios de toda ordem.

A Usina 4.0 terá todo o processo produtivo conectado, todos os instrumentos e equipamentos na planta industrial, no setor agrícola com máquinas e equipamentos conectados no GPS trocando informações com a indústria e os parâmetros dos controladores, isso será permitido através da Internet da Coisas (IoT), a maioria com redes sem fio Wireless, todo o processo produtivo será Simulado através de cenários, tanto de mercado, quanto de consumo, fazendo a Usina produzir sob medida, na melhor relação Insumo x Venda, pois o Banco de Dados (Big Data) receberá todas as informações da cadeia produtiva, tanto interna, dos equipamentos e pessoas que vimos, quanto externa, fornecedores, governos, clima, mercado, entregando informações para tomada de decisões, sendo ainda suportada pela Computação Cognitiva, onde os sistemas “aprenderão” com os cenários, é a evolução do próprio controle operacional que hoje existe na forma de controladores programáveis e supervisórios, ou ainda, os Sistemas Digitais de Controle Distribuído (SDCD),  oferecendo aos operadores e coordenadores as melhores opções de tomada de decisões, analisando o ambiente produtivo com variáveis relacionadas, tais como, caso ocorra uma quebra de caminhão, o impacto que sofrerá a moagem e em qual tempo, uma aumento da umidade e o impacto na cogeração e consumo do insumo na Unidade Termoelétrica, uma demanda pontual para produzir etanol anidro, qual o melhor arranjo produtivo e em que momento para obter o melhor aproveitamento.

Os pilares da Usina 4.0, serão baseados nos conceitos desta Indústria 4.0, terão as seguintes características:

• Interoperabilidade dos sistemas, pessoas e informações, tudo se intercomunica no sistema Ciberfísico da Usina;
• Virtualização da fábrica, uso de modelos conectados com os sistemas físicos, podendo simular toda a safra, antes mesmo de iniciar, com todos os cenários e pré-setar equipamentos;
• Descentralização dos sistemas, permitindo que os subsistemas tomem decisões dentro do conjunto, através de modelos de automação avançados;
• Banco de dados em tempo real, capacidade de coletar, analisar e fornecer conhecimento da cadeia produtiva no instante que ocorre;
• Orientação a serviços, todos os sistemas, pessoas e informações publicam e consomem informações de acordo com a demanda do modelo produtivo;
• Modularidade de todo o sistema, permitindo alta flexibilidade de mudanças de requisitos, substituição ou expansão da produção de forma inteligente.

Podemos apontar os principais benefícios de uma planta produtiva com esse novo conceito:

• Redução de Custos – o processo é rastreado
• Economia de Energia – equipamentos mais eficientes
• Aumento da Segurança – as ações são antecipadas e não mais reativas
• Conservação Ambiental – uso eficiente de energias
• Redução de Erros – o processo é interconectado (encaixado)
• Fim do Desperdício – produzir na quantidade certa
• Transparência nos Negócios – uma rede que permite governança
• Aumento da Qualidade de Vida – uma planta com pessoas produzindo de forma inteligente
• Personalização e Escala sem Precedentes – quantidade de acordo com demanda

A Indústria 4.0 é uma proposta, que já é uma realidade, ainda que em fase inicial e experimental em algumas plantas, todavia é um vetor que aponta para uma nova forma de lidar com a produção e em nosso caso, servindo de mais uma ferramenta de eficiência na produção de etanol, açúcar e energia elétrica.