A indústria é um dos quatro pilares da economia europeia - o setor da produção da União Europeia conta com 2 milhões de empresas, 33 milhões de postos de trabalho e um crescimento da produtividade na ordem dos 60%. Estudos recentes estimam que a digitalização de produtos e serviços podem adicionar mais de 110 biliões de euros de receitas anuais na economia europeia em cinco anos [1]. A Europa está projetada para representar mais de um terço dos investimentos globais da Indústria 4.0 até 2020 [2]. O mercado espera crescer a uma taxa de crescimento anual de 22% [3].
O oeste e o norte da Europa são os principais mercados, especialmente a Alemanha, onde o termo
“Indústria 4.0” foi criado e é um favorito.
Tanto as iniciativas nacionais como as europeias foram desenvolvidas para estimular o papel da Indústria 4.0 e diminuir as barreiras existentes. De facto, nos últimos anos, diversos países europeus tem vindo a realizar diferentes iniciativas para celebrar a implementação da Indústria 4.0 nomedamente: Industrie4.0 (Alemanha); Smart Industry (Países Baixos); Catapults (Reino Unido);
Industrie du Futur (França); Industria4.0 (Itália); ou, Iniciativa Portugal i4.0. Além disso, em abril de 2016 foi lançada a estratégia Digital Single Market pela Comissão Europeia.
A Indústria 4.0 espera influenciar quatro mudanças de paradigma de relacionamento de longo prazo que vão mudar a paisagem da indústria europeia [4]: 1) Fábrica e natureza: melhorias na eficiência dos recursos e sustentabilidade dos sistemas de produção; 2) Fábrica e comunidades locais: aumentar a proximidade geográfica e aceitação e a integração de clientes em processos de produção; 3) Fábrica e cadeias de valor: produção distribuída e responsiva através de processos colaborativos, permitindo a customização em massa de produtos e serviços; e, 4) Fábrica e humanos: interfaces orientadas para o homem e melhores condições de trabalho. Consequentemente, a Indústria 4.0 tem como objetivo aumentar a digitalização do processo produtivo e cadeias de valor, facilitar a comunicação entre humanos, máquinas e produtos permitindo assim um acesso em tempo real a informações de produção e produtos para as entidades participantes e o desempenho de processos de trabalho autónomos ao longo das cadeias de valor [5]. Assim, o setor industrial europeu espera alcançar um crescimento de 15% a 20% até 2030 caso se realize a digitalização das cadeias de valor [6].
A digitalização da cadeia de valor pode trazer benefícios positivos nas vendas atuais e no planeamento de operações de produção nomeadamente: redução do tempo de resposta relativamente a situações
imprevisíveis que afetam os pedidos (cerca de 300% de melhoria), entrega de pedidos (cerca de 120%
de melhorias) e prazo de comercialização (aproximadamente 70% de melhoria) [6]. Os fornecedores de plataformas digitais terão uma importância crescente na gestão de sistemas complexos de produção e isso pode trazer problemas relacionados com a propriedade de dados.
Estes problemas vão colocar desafios significativos à estrutura de gestão das empresas: a cooperação será um aspeto crítico pois os limites das empresas vão-se confundir com as redes de valor interconectadas, transformadas em “ecossistemas digitais” [7]. A digitalização das cadeias de valor têm o potencial de aumentar os níveis de produtividade, mas isso exige que as empresas sejam integradas horizontal e verticalmente, que compartilhem informações e que descentralizem o processo de tomada de decisão [8]. Adicionalmente, o desenvolvimento das interfaces conectadas e interoperáveis dos sistemas de produção precisam de ser complementadas com formação contínua, padrões para arquitecturas de referência, desenvolvimento de abrangentes infraestruturas de banda larga para indústrias, modelos inovadores de organização de trabalhos, estruturas regulatórias e aumento dos níveis de segurança cibernética [8- 9].
O conceito da Indústria 4.0 requer várias novas abordagens para a organização do trabalho na produção. Estas novas abordagens devem utilizar todos os bens da produção e combiná-los com novas tecnologias de forma a facilitar a alteração dos princípios de produção existentes. Algumas das técnicas da Indústria 4.0 já estão a ser aplicadas em empresas europeias em diferentes áreas, tais como:
Cadeia logística e processos de gestão de armazém: através do rastreio em tempo real da procura, atendimento de pedidos, fluxo de produção, devoluções, etc..
Linhas de produção: controlo em tempo real do desempenho, durabilidade e segurança dos produtos.
Manutenção previsional: a monitorização em tempo real dos dispositivos de produção industrial permite às empresas prever quando será necessário realizar uma manutenção.
Novos modelos de negócio através de dados em tempo real: os quais tornam o processo de tomada de decisão mais eficiente e eficaz.
As empresas devem assim inovar de forma mais rápida e mais económica. A esta situação acresce o facto da customização em massa e a personalização se estarem a tornar uma regra. A este nível, vai existir um menor número de produtos de alto volume e um maior número de produtos de baixo volume, o que se traduzirá na necessidade de introduzir mudanças rápidas nos sistemas de produção.
Desta forma, a qualidade deve melhorar de forma a conseguir um número muito aproximado de zero quando se trata da existência de defeitos. Os requisitos do cliente e, portanto, dos produtos, podem tornar-se assim mais complexos. Ao mesmo tempo, é expectável que haja uma grande pressão ao nível dos preços e da margem de lucro, mesmo quando os requisitos dos clientes são mais complexos e diversificados.
A adoção dos desenvolvimentos tecnológicos por detrás da Indústria 4.0 pode conduzir a uma redução dos custos de produção mesmo num contexto de produtos personalizados, tal como acontece na maioria dos produtores de calçado. Uma das vantagens de produzir em pequenas quantidades é a capacidade de responder à procura existente com rapidez e precisão e com um custo mínimo de stock, de acordo com a filosofia de produção. Embora nem todos os produtos sejam feitos em lote, a capacidade de fazer isso torna as operações do chão da fábrica e da cadeia logística significativamente mais complexas. A ligação dos sistemas ciber-físicos com algoritmos e instruções pode possibilitar andares de lojas descentralizadas e uma tomada de decisões em tempo real, onde a produção pode acontecer de forma otimizada criando um mercado dinâmico que é eficiente e eficaz a fazer exatamente o que é necessário, mesmo quando se trata de um produto exclusivo - de forma mais rápida e económica.
As empresas mais voltadas para a inovação devem ser capazes de desenvolver com sucesso novos designs ao longo de todo o ciclo de vida produtivo e levar a cabo a sua distribuição sem problemas.
Compreender todo o processo desde a produção até à cadeira de distribuição também pode ser crítico para identificar como se pode aumentar a qualidade dos produtos fornecidos, pois todos os envolvidos na cadeira de valor podem dar importantes contributos para a melhoria do produto. A realização de atividades de investigação e desenvolvimento em todos os parceiros da cadeia de distribuição poderá ser mais proveitosa se for feita a partir dos produtos passados e atuais.
No contexto da Indústria 4.0, assegurar a qualidade não é um processo assim tão simples. Cada produto personalizado ou configurado tem um conjunto específico de condicionantes e processos. As tecnologias, como a identificação por rádio frequência (RFID) e as tecnologias de sensores podem facilitar a melhoria da rastreabilidade do produto nomeadamente no que diz respeito à gestão do ciclo de vida do produto, isto significa que as informações do produto podem ser rastreadas e controladas a qualquer momento a partir de qualquer lugar.
A capacidade de usar análises avançadas para tomar melhores decisões é outra vantagem oferecida pela Indústria 4.0. Desta forma, a realização de análises previsionais e prescritivas são o futuro. Obter uma leitura de temperatura de forma direta a partir de um sensor inteligente não tem nenhum
significado sem a existiência de informações sobre o que está a ser produzido, qual o algoritmo que está a ser usado e as especificações próprias desses sistemas ciber-físicos.
As decisões fornecidas pela informação gerada no chão de fábrica e as suas informações ricas em contexto não são apenas para operações realizadas no chão de fábrica mas para o desenvolvimento de produtos, engenharia de processos e fábricas, qualidade, manutenção e áreas da cadeia logística.
Eles também podem influenciar o financiamento e a estratégia a adotar e permitir obter uma ideia mais clara sobre o que é possível fazer e o que é lucrativo.
Existem muitas empresas que necessitam de adotar os princípios da Indústria 4.0 de forma a aliviar alguma da pressão sentida por parte dos colaboradores. Este é um problema que muitas vezes se agrava devido à falta de ferramentas eficazes que possam dar suporte a gestores e executivos com tarefas diversas como, por exemplo, o processo de tomada de decisão, a capacidade de se comunicar de forma eficiente e interagir com clientes e fornecedores, com a eficiência de recursos ou até mesmo com a capacitação dos colaboradores. De acordo com Hermann et al. e Qin et al. [10], seis dos principais princípios que regem o conceito e a implementação da Indústria 4.0 são:
1. Interoperabilidade: sistemas ciber-físicos permitem que os seres humanos e as fábricas inteligentes se conectem e comuniquem entre si.
2. Virtualização: vincular dados de sensores de sistemas ciber-físicos a modelos de chão de fábrica virtual e modelos de simulação criam uma cópia virtual da fábrica inteligente.
3. Capacidade em tempo real: a recolha, análise e conversão da informação para indicadores de forma imediata.
4. Descentralização: os sistemas ciber-físicos permitem tomar decisões autonómas e produzir localmente.
5. Orientação para serviços: todos os serviços de sistemas ciber-físicos e humanos estão disponíveis internamente ou mesmo entre empresas.
6. Modularidade: as fábricas inteligentes são flexíveis e podem adaptar-se às mudanças de requisitos, substituindo ou expandindo módulos individuais.
Estes seis princípios apontam para a crescente relevância de redes colaborativas, sincronização entre a procura e a oferta, personalização no desenvolvimento de produtos e serviços, descentralização e uso extensivo de dados na medição do desempenho operacional. Estes princípios podem ainda ajudar as empresas a descobrir quais são as soluções mais adequadas para os seus negócios e fornecer
contexto a todas as novas abordagens e tecnologias que acompanham a implementação de técnicas relacionadas com a Indústria 4.0.