Como se preparar para a Indústria 4.0?
1. Introdução
2. O que é Industria 4.0?
3. Contexto histórico 4. Pilares da Indústria 4.0 5. Indústria 4.0 no Brasil
6.Manufatura avançada na Indústria 7. Tecnologias da Indústria Têxtil 4.0 8. Como se preparar para a Indústria 4.0 9. Automatização da Indústria Têxtil
Índice
1. Introdução
Na era da informação e da tecnologia, a indústria entra em um período de transição para a quarta revolução industrial.
Nessa nova indústria, as máquinas no chão de fábrica estão conectadas entre si e com outros sistemas. Os processos são mais rápidos, flexíveis, inteligentes e interativos. É a aplicação dos crescentes avanços da tecnologia da informação e da engenharia na indústria.
Esse e-book foi feito para ajudar você a aprender mais sobre Indústria 4.0 e entender como se preparar para essa nova era da manufatura.
Boa leitura!
Especialistas afirmam que a Indústria 4.0 mudará a forma como lidamos com a produção de bens de consumo e materiais, e que essa transformação pode ser se tornar realidade dentro de uma década.
2. O que é a indústria 4.0?
O termo indústria 4.0 surgiu na Alemanha, em 2011, e representa uma nova era no setor, em que avanços tecnológicos da área da tecnologia da informação e engenharia trabalham em conjunto para uma indústria mais eficiente e automatizada.
A quarta revolução industrial - como também é chamada - vem sendo motivada pelo avanço exponencial da capacidade de processamento dos computadores, pela imensa quantidade de informação digitalizada e por novas estratégias de inovação.
3. Contexto Histórico
Se estamos falando em quarta revolução industrial, quais foram as três primeiras?
Primeira Revolução Industrial (séculos XVIII e XIX): foi marcada pela invenção da máquina a vapor.
A indústria passou a operar processos mais mecanizados, o que aumentou consideravelmente a produtividade.
Segunda Revolução Industrial (início século XX): a energia elétrica substituiu o vapor como força eletromotriz da indústria. O modelo de produção em série de Henry Ford modificou profundamente a forma como as fábricas trabalhavam.
Terceira Revolução Industrial (década 70): marcou o início de processos de automação
industrial envolvendo o uso de computadores no chão de fábrica. Máquinas CNC (Comando Numérico
Computadorizado) em linhas de usinagem, de inserção de componentes e outras marcaram a terceira
grande revolução da indústria.
4. Pilares da Indústria 4.0
A quarta revolução industrial se caracteriza pela integração entre tecnologias inovadoras e outras até já conhecidas, mas que estão em constante evolução.
Essas são consideradas os pilares da indústria 4.0.
4.1 - IoT - Internet das Coisas (Internet of Things)
A internet das coisas é a tecnologia base para a Indústria 4.0.
Através do uso de sensores inteligentes e softwares que transmitem dados para a rede, a Internet das Coisas permite que objetos se conectem entre si e com o usuário, de forma que ocorra a troca de informações para que estas trabalhem de forma inteligente e responsiva.
Na internet das coisas, a "coisa" pode ser qualquer objeto, como uma máquina industrial, uma geladeira, um carro ou um relógio. A comunicação é ativa, contínua, automática e pode ser aplicada na indústria para a otimização de operações, manutenção preditiva e otimização de estoques.
Com a internet das coisas, seria possível, por exemplo, monitorar parâmetros de operação de uma máquina industrial e predizer quando ela irá precisar de uma manutenção, antes que, de fato, tenha um problema, tornando as fábricas mais inteligentes.
4.2-Big Data
O termo Big Data é utilizado para nomear conjuntos de dados grandes ou complexos que o s m e i o s d e p r o c e s s a m e n t o d e d a d o s tradicionais não são capazes de armazenar e tratar. Esse grande volume de dados não é relevante pelo seu tamanho em si, mas pelos insights que pode trazer aos negócios ou processos industrias de uma empresa.
Ao manipular grandes quantidades de dados coletados no chão de fábrica, o Big Data pode ajudar as indústrias a determinar, por exemplo, a causa raiz de falhas, problemas e defeitos em tempo real.
4.3-Robótica
O uso de robôs industriais não é um conceito
novo. Por ser um setor em constante evolução, a
robótica é um dos pilares da quarta revolução
industrial. Na manufatura avançada, os robôs são
capazes de trabalhar sem um supervisor humano na
coordenação de tarefas logísticas e de produção. Os
robôs representam um aumento de produtividade
para as indústrias.
4.4-Simulação
A simulação computacional também não é um conceito novo, mas é um campo em constante evolução que deve auxiliar, cada vez mais, as indústrias na garantia de qualidade e eficiência no desenvolvimento de produtos. No conceito da quarta revolução industrial, a simulação computacional não terá participação apenas no projeto ou concepção, mas trabalhará em conjunto com a operação da planta em tempo real. Ao coletar dados do chão de fábrica online, a simulação computacional irá aproximar o mundo físico e o mundo virtual. Como resultado, teremos o chamado digital twin. Toda a linha de produção de um produto será representada por um gêmeo no mundo virtual da simulação. Dessa forma, os operadores poderão testar e otimizar os parâmetros de máquina para o próximo produto na linha de produção virtual antes de qualquer mudança real.
Através da simulação digital twin, as indústrias vão obter melhor performance, economia e otimização de recursos.
4.5-Sistemas de Integração
A maioria das indústrias já utiliza sistemas computacionais para o controle de processos, qualidade, produção, gestão e financeiro. Porém, em muitos casos, ainda funcionam como ambientes ilhados, não havendo integração entre eles. Na Indústria 4.0 a proposta é que os sistemas trabalhem de forma integrada em uma plataforma única.
4.6-Computação na nuvem
Com a computação na nuvem, ou cloud computing, os softwares e sistemas utilizam a memória e o processamento de servidores compartilhados localizados remotamente, conectados pela internet. O uso da computação na nuvem faz com que softwares, arquivos e informações sejam acessíveis de qualquer lugar onde haja acesso a internet. Considerando que a integração entre sistemas e o compartilhamento de dados entre diferentes localidades são demandas que dão suporte às tecnologias da Indústria 4.0, a computação na nuvem entra como modelo tecnológico que sustenta a quarta revolução industrial. Para a indústria, o uso da computação na nuvem faz com que as equipes de T.I. sejam cada vez menos responsáveis pela manutenção de uma infraestrutura de servidores, bancos de dados e sistemas, já que essas atividades passam a ser terceirizadas pela empresa responsável pelo espaço na nuvem. Assim, a computação na nuvem diminui os custos operacionais e faz com que os investimentos iniciais para o uso de novas ferramentas e tecnologias sejam menores. Dessa forma, ela fornece uma grande redução de custo, tempo e eficiência.
4.7-Segurança
A Indústria 4.0 traz a necessidade de integração entre sistemas e a disponibilização desses dados, muitas vezes em ambientes externos à empresa, como é o caso da computação na nuvem. Considerando esses pontos, a cyber segurança é um dos pilares da Indústria 4.0, devido à necessidade de proteger informações de possíveis ameaças e falhas.
5. Indústria 4.0 no Brasil
Em 2014, nos Estados Unidos, foi fundado o Industrial Internet Consortium (ICC). O consórcio teve como objetivos fomentar a colaboração entre indústrias, empresas de tecnologia e serviços e acelerar o processo de inserção das fábricas na quarta revolução industrial.
Seguindo os mesmos moldes, em 2016, um grupo de empresas catarinenses fundou a Associação Brasileira de Internet Industrial - ABII, com o objetivo facilitar o crescimento da internet industrial - e, por consequência, a implantação de tecnologias alinhadas com a Indústria 4.0.
A ABII conta com diversos grupos de trabalho, focados, por exemplo, em desenvolvimento de negócios, educação e segurança para gerar resultados transformadores para as mais diversas indústrias.
6. Manufatura avançada na Indústria têxtil
O Acordo sobre Têxteis e Vestuários (AVT), que teve seu fim em 2005, eliminou as restrições quantitativas de exportação. Dessa forma, o comércio de produtos têxteis e confeccionados ficou submetido às regras da Organização Mundial do Comércio (OMC).
Durante mais de uma década, desde então, países asiáticos dominaram o mercado têxtil em função de vantagens competitivas centradas na mão de obra de baixo custo.
Por outro lado, o aumento dos custos e de incertezas desgastou, aos poucos, essas vantagens produtivas. O surgimento de novos hábitos de consumo que priorizam qualidade e proximidade geográfica entre o mercado consumidor e produtor voltaram a estimular a indústria têxtil em países desenvolvidos e em desenvolvimento.
Formou-se, assim, um novo ambiente competitivo com oportunidades de desenvolvimento para indústrias têxteis, que devem tomar iniciativas de renovação de suas estruturas. A demanda por produtos especializados fabricados com processos flexíveis de alta tecnologia cria um cenário de necessidade de investimentos da indústria têxtil, iniciando seu processo de entrada no mundo da manufatura avançada.
6.1 Produtividade e Automação
O crescimento da produtividade é o principal entrave para a competitividade na indústria têxtil e de vestuário, principalmente por conta das dificuldades em otimizar seus sistemas produtivos e adaptá-los às mudanças no ambiente competitivo. Outros fatores também contribuem, como as grandes escalas de produção, a ampla diversidade de produtos e a multiplicação de coleções, o aparecimento de novos mercados e mudanças nos perfis sociais e econômicos dos consumidores. Fica evidente a necessidade de aumentar os níveis de automatização da indústria têxtil.
Esse é o elemento-chave para aumentar a produtividade e, por consequência, a competitividade desse setor.
6.2 Capacitação de Pessoas
Ao contrário do que o senso comum leva a maioria das pessoas a pensar, aumentar o nível de automatização e sistematização de processos industriais não implica em reduzir, ou até mesmo eliminar, o número de funcionários. A manufatura 4.0 não descarta a necessidade da mão de obra humana, mas exige profissionais mais qualificados, criativos e orientados na resolução de problemas e proposição de soluções.
Recentemente, em outubro de 2017, empresas de renome no setor têxtil levantaram a participação humana como o principal desafio da indústria têxtil para a Indústria 4.0, durante painel realizado no 33ª
O setor têxtil foi o motivador da indústria 1.0 e teve participação importante na segunda e terceira revolução industrial. Quando se fala em manufatura avançada, a maioria está preocupada com a automação, e esse é de fato um dos pilares, mas não o suficiente. É preciso focar em qualidade, consistência e desempenho.
O uso da automação reduz a demanda de mão de obra para executar trabalhos maçantes. Assim, ela pode ser usada para atividades mais dinâmicas e proveitosas.
7. Tecnologias da Indústria Têxtil 4.0
A ABIT - Associação Brasileira da Indústria Têxtil e de Confeccção - publicou, em 2016, um estudo sobre A Quarta Revolução Industrial Têxtil e de Confecção. Nesta publicação, são enumeradas as principais tecnologias que deverão orientar a entrada do setor na era da manufatura avançada.
São elas:
7.1 Mini fábricas
A mini fábrica é uma unidade de produção modular, flexível e de pequenas dimensões, que traz a manufatura para a era da internet. Nela, o cliente usa um avatar para criar sua roupa personalizada. Assim que a ordem é expedida e paga, um modelo digital é enviado à fábrica, digitalizado, desmembrado e cortado em uma máquina óptica. A mini fábrica integra o processamento de ordens, design, modelagem, tingimento dupla face, etiquetagem, corte óptico, manipulação robótica, costura, acabamento e expedição. A produção individualizada elimina os estoques de produtos acabados e tem
7.2 Manufatura ativada pela compra
Na manufatura ativada pela compra, nada é produzido materialmente antes que a ordem de compra seja finalizada e paga pelo consumidor. Alinhando esse conceito com o da mini fábrica, são integrados, no mesmo local, os processos de manufatura de confecção desde o design até o p r o d u t o f i n a l . A m a n u f a t u r a s o b d e m a n d a s e fundamenta em tecnologias que permitem a automação e a integração de todas as atividades e processos produtivos. Os estoques podem ser quase todos virtuais: o físico consiste em um rolo de tecido branco, corantes e materiais auxiliares.
7.3 Túnel de infusão ativo
Os processos de tingimento tradicionais exigem a produção em larga escala por meio de uma série de processos físico- químicos. Muitas vezes, tecidos são fabricados em excesso pela produção superestimada. A tecnologia de túnel de infusão ativo (Active Tunnel Infusion em inglês) possibilita a troca de qualquer cor em cada peça de roupa, desenhos e estampas. Nesse processo, apenas as partes projetadas para receber tingimento, estamparia e etiquetagem são atingidas. O processo ocorre em uma única máquina e etapa, com programação muito mais ágil. Assim, a cadeia de fornecedores - beneficiadores, estamparias e tinturarias - é reduzida. O produto final é resistente ao desbotamento e não sofre o esmaecimento da cor por estiramento do tecido, como ocorre nos processos de tingimento por sublimação.
7.4 Tecidos Inteligentes
O tecido inteligente, ou Smart Textile, é capaz de perceber e de reagir a diferentes estímulos provenientes de seu ambiente. A roupa inteligente percebe um estímulo como a presença de luz ou aumento da temperatura ambiente e reage automaticamente.Os tecidos inteligentes mais complexos percebem, reagem e acionam uma função e s p e c í f i c a p o r m e i o d e u m a u n i d a d e d e processamento. Os componentes e suas interconexões são intrínsecos ao tecido. Com o avanço da nanociência e da nanotecnologia, a miniaturização desses dispositivos tornou possível a criação de funções eletrônicas na superfície ou mesmo no
7.5 Impressão 3D
No setor têxtil e de confecção, algumas iniciativas inspiradas na impressão 3D estão dando seus primeiros passos. Essas iniciativas são lideradas por startups ou projetos pilotos de gigantes do setor de confecção. Já é realidade a fabricação de roupas sem costura com geometria customizada a partir de um modelo desenhado em computador. Também já é possível produzir biquínis em impressora 3D, a partir de pequenas peças circulares de náilon que são reunidas por meio de finas cordas sem costura.
Recentemente, também, a Levi's anunciou seus testes de impressão 3D com uma jaqueta jeans.
8. Como se preparar para a indústria 4.0
Investir fortemente em automação, sem dúvida, é o requisito básico para estar preparado para a Indústria 4.0. A automação industrial não é uma novidade da manufatura avançada, mas é o alicerce para que se possa inserir essas novas tecnologias no contexto industrial.
A Alemanha, precursora do movimento da Indústria 4.0, investiu e investe pesado em automação industrial. A prova dos resultados pode ser vista na participação da indústria no PIB desse país, que é duas vezes maior que a do Reino Unido, França ou Estados Unidos.
As fábricas do futuro serão inteligentes e auto- organizáveis: as cadeias de fornecimento serão automaticamente integradas e as ordens de compra convertidas em de produção para o chão de fábrica de forma automática. Mas isso não quer dizer que não precisaremos mais de pessoas, pelo contrário, elas serão essenciais para a Indústria 4.0. A demanda vai ser
9. Automatização da Indústria Têxtil
Automatizar os processos produtivos é requisito básico para a entrada da indústria na manufatura avançada. A Delta Equipamentos, referência em equipamentos têxteis de alta tecnologia, possui em seu catálogo máquinas têxteis e de confecção alinhadas com os requisitos da Indústria 4.0 que irão aumentar o nível de automação da sua fábrica.
Entre eles, a Relaxadeira RLX300 utilizadas no processo de preparação para enfesto e corte, que gera informações de largura, comprimento real, rendimento e área quadrada disponível de cada rolo de malha/tecido e as envia automaticamente e em tempo real ao software de gerenciamento. Essa tecnologia proporciona ganhos consideráveis no estudo de encaixe com largura e comprimento real. Ao automatizar e padronizar esse processo, são esperadas reduções de perda de matéria-prima em até 15% .
As Revisadeiras REV150 utilizadas no processo de controle de qualidade, integram em sua automação um sistema de apontamento de não-conformidades capaz de criar um mapa de defeitos de cada rolo de malha/tecido, além do sistema de medição de variáveis como gramatura, rendimento, comprimento, largura e peso do rolo. Soluções inteligentes para medir e gerenciar todas as variáveis técnicas do processo.
As Embaladeiras Automáticas como a EWB700 são capazes de automatizar o processo de embalagem de rolos de tecido. Pode contar com módulos automáticos de pesagem, impressão e etiquetagem dos rolos, o que torna o processo mais rápido e eficiente. Além de reduzir o consumo de plástico.
10. O que já é realidade
As tecnologias da Indústria 4.0 estão em constante desenvolvimento. Sua aplicação em fábricas ainda não pode ser vista em todos os lugares. No Brasil por exemplo, não temos indústrias que estejam alinhadas aos conceitos da indústria 4.0, mas, sim, iniciativas isoladas.
Na Alemanha, no entanto, já existem fábricas que podem ser consideradas como "estado da arte" do conceito da Indústria 4.0. Produtos e processos se comunicam uns com os outros, de forma que as próprias máquinas controlem sua produção. O resultado desses investimentos é a multiplicação da capacidade produtiva na escala de oito vezes, com os mesmos recursos de homens e máquinas.
A indústria 4.0 não é um momento de ruptura e, sim, uma transação, que não ocorrerá de forma repentina. Esse processo será gradual e sua velocidade de implantação dependerá de fatores econômicos, estratégicos e da capacitação tecnológica da indústria de cada país.
O impacto econômico causado pelas tecnologias e novo modelo de produção da Indústria 4.0 será maior do que todas as revoluções anteriores juntas. A indústria 4.0 vai aumentar significativamente a economia dos países que estiverem inseridos nesse processo. Especialistas estimam que o Produto Bruto Mundial alcance a cifra de 90 bilhões de dólares, impulsionado por novas tecnologias e pela modernização dos processos produtivos.
