Universidade Federal Do Recôncavo Da Bahia
Centro De Ciências Exatas E Tecnológicas
Bacharelado Em Ciências Exatas E Tecnológicas
CAIO SANTOS PAULO DA SILVA
VIABILIDADE FINANCEIRA DA INDÚSTRIA 4.0
CRUZ DAS ALMAS 2019
CAIO SANTOS PAULO DA SILVA
VIABILIDADE FINANCEIRA DA INDÚSTRIA 4.0
Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao centro de ciências exatas e tecnológicas da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em ciências exatas e tecnológica.
Orientador: Carlos Alberto Tosta Machado.
CRUZ DAS ALMAS 2019
Dedico à Deus por estar me abençoando sempre e as minhas Avós Benedita e Valdelina que tanto amo.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço a Deus por todas vitórias alcançadas, a minha família que sempre me deu o suporte necessário para que eu chegasse até aqui, em especial a minha mãe Mariza e aos meus irmãos Max e Climério.
A Bruna por ser minha parceira ao longo dessa caminhada e sempre me incentivar. Sem ela com certeza o caminho seria mais difícil.
Aos meus amigos e as pessoas que compartilharam lar comigo e que torceram sempre por minha vitória, em especial a Mile por todo cuidado prestado.
Por último, mas não menos importante ao meu orientador Carlos Tosta, uma pessoa que me tornei fã e acredito ser um exemplo de vida a ser seguido.
RESUMO
O presente trabalho consiste em analisar a viabilidade financeira da implementação da manufatura 4.0 em uma empresa. É importante ressaltar que, para consolidar essa evolução, o ambiente industrial deve atender a pré-requisitos que possibilitam a implementação dessas tecnologias, diante disto, analisou-se também estratégias básicas para a implementação da indústria 4.0, a exemplo das metodologias Lean manufacturing, seis sigmas, TPM e 5S. Estudou-se os pilares que compõem a indústria 4.0 como: internet das coisas, sistemas cibernéticos, big data e segurança bem como os software e hardware que fazem parte dessa revolução industrial que vem mudando o ramo da manufatura. Quando se trata de um investimento é de suma importância estudar a viabilidade financeira do negócio pois, busca-se alternativas com uma melhor rentabilidade e com um baixo índice de risco. Assim, o trabalho visa analisar a viabilidade do investimento através dos cálculos de engenharia econômica como a TIR, VPL e payback. A metodologia utilizada consiste em pesquisas bibliográficas e documental.
ABSTRACT
The course was developed as a bachelor's degree in Exact and Technological Sciences at the Federal University of Recôncavo da Bahia. Analyzing a financial viability in the implementation of 4.0 manufacturing in a company. It is important to highlight that, in order to consolidate this evolution, the industrial environment should be a process that allows the implementation of the technologies, in the face of which the analyzes were made for the implementation of industry 4.0, such as Lean manufacturing, six sigma, TPM and 5S. we study the pillars that make up the industry 4.0 as: internet of things, cybernetic systems, big data and security as well as the softwares and hardware that accompany this industrial revolution that has been changing the branch of the manufacture. When it comes to an investment of importance, studying a financial viability of the business by, it looks for alternatives with a better profitability and with a low index of risk. Thus, the work aims to analyze the viability of the investment through economical engineering calculations such as a TIR, NPV and payback. Proof times are bibliographical and documentary.
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CPS- Cyber Physical Sistems (sistemas físicos cibernéticos) TIR- Taxa Interna De Retorno
TPM -Total Productive Maintenance (manutenção produtiva total) IOT- Internet Of Things (internet das coisas)
VPL- Valor Presente Líquido
ERP- Enterprise Resource Planning (planejamento de recursos empresariais) MES- Manufacturing Execution Systems (sistema de execução de manufatura) CLP´s- Controladores Lógicos Programáveis
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 11 1.1. APRESENTAÇÃO ... 11 1.2. JUSTIFICATIVA ... 12 1.3. OBJETIVOS ... 13 1.3.1. OBJETIVO GERAL ... 13 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 14 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 14 2.1. CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA ... 14 2.2. PILARES ... 15
2.2.1. SISTEMAS FÍSICOS CIBERNÉTICOS (CYBER-PHYSICAL SISTEMS- CPS) ... 15
2.2.2. BIG DATA ... 16
2.2.3. INTERNET DAS COISAS (IOT) ... 16
2.2.4. SEGURANÇA DE DADOS. ... 17
2.3. SOFTWARE E HARDWARE ... 17
2.3.1. ERP (Enterprise Resource Planning) ... 18
2.3.2. MES (Manufacturing Execution System) ... 22
2.3.3. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ... 22
2.3.4. CLP´s (Controladores Lógicos Programáveis) ... 23
2.3.5 SENSORES E ATUADORES ... 23
2.4. METODOLOGIAS ORGANIZACIONAIS ... 24
2.4.1. LEAN MANUFACTURING (Manufatura Enxuta) ... 24
2.4.2. 5S ... 26
2.4.3. TPM (Total Productive Maintenance) ... 27
2.5. ENGENHARIA ECONÔMICA. ... 28
2.5.1. VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL) ... 29
2.5.2. TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR) ... 30
2.5.3. PAYBACK ... 30
3. METODOLOGIA ... 31
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 35
5. TRABALHOS FUTUROS ... 36
11 1. INTRODUÇÃO
1.1. APRESENTAÇÃO
Com o significativo crescimento da manufatura industrial, a competitividade no mercado empresarial vem aumentando cada dia mais, quebrando barreiras, proporcionando novas pesquisas e encorajando desenvolvimentos de tecnologias que buscam otimizar os processos produtivos implantando estratégias que proporcionam maior confiabilidade (PIANA; ERDMANN, 2011).
O surgimento da Manufatura 4.0 vem transformando toda a produção industrial com a otimização de processos, melhoria dos produtos e modelos de negócios. Essa revolução nomeada em referência à quarta Revolução Industrial, promete tornar os modelos convencionais de produção gradualmente ineficientes. Por isso, as principais nações industrializadas têm inserido o desenvolvimento da Indústria 4.0 no centro de suas estratégias de política industrial para preservar e aumentar sua competitividade. A Manufatura 4.0 relaciona a integração das tecnologias físicas e digitais, a integração das etapas de desenvolvimento, de engenharia da produção e da produção da cadeia, até o uso final do produto e os serviços atrelados a este, a operação autônoma de redes. (CNI, 2017) Ainda segundo a Confederação Nacional de Indústria (CNI) 2017 os campos de estudos que devem possuir maior relevância na indústria 4.0, que inclusive já são considerados pilares como: a Internet das coisas (Internet of Things - IoT), Big Data
Analytics, Cyber-Physical Systems (CPS) e Segurança dos Dados, os quais serão
abordados em maior detalhe posteriormente.
Estudar a viabilidade da Manufatura 4.0 consiste em aprofundar o conhecimento do ambiente da empresa onde tal investimento será realizado. Para que o investimento seja saudável, os indicadores de viabilidade, tais como Valor Presente Líquido ( VPL), Tempo de Retorno Pay-back e Taxa Interna de Retorno (TIR), precisam demonstrar ganhos futuros que justifiquem a mobilização da organização no sentido da automação de integração da manufatura. Também um esforço e investimento organizacional será necessário, tomando corpo através da utilização de metodologias básicas organizacionais, tais como: Lean manufacturing, Seis sigmas, 5S e TPM. Portanto, os retornos destes investimentos trarão melhorias nos negócios de maneira geral, tanto na automação quanto no comportamento das pessoas. (LIMA, 2015).
12 Um investimento bem planejado e realizado pode ser o diferencial de uma empresa, levando-a a uma rota de sucesso e resultados positivos. Analisar o investimento é essencial, pois ao realizar um planejamento financeiro, por meio de uma análise completa e consistente, a empresa poderá antecipar oportunidades e riscos, orientando sua decisão de investir ou não.
Diante disso, o trabalho estuda os aspectos cabíveis relativos à viabilidade financeira da implementação dos princípios da Indústria 4.0, utilizando métodos matemáticos para análise de projetos, e assim estimar a sua lucratividade, rentabilidade e tempo de retorno.
1.2. JUSTIFICATIVA
A Indústria 4.0 mostra-se como um caminho viável para o desenvolvimento dos processos produtivos em todo o mundo e vem sendo caracterizada pela utilização de crescentes tecnologias de informações no ambiente de produção, gerando um ganho significativo na produtividade e flexibilidade das fábricas. Diante disso, pode-se dizer que o processo de Manufatura 4.0 é um fenômeno bastante amplo dentro das organizações industriais, transformando as maneiras de como as máquinas se comunicam e utilizam as informações para otimizar os processos de produção, tornando-o mais econômico, evitando desperdícios, com atributos de agilidade e autonomia.
Segundos dados do ministério da indústria, comercio e serviços (2018), a estimativa anual para a redução de custo no setor industrial no brasil devido a implementação dos conceitos da manufatura 4.0 será de no mínimo R$ 73 bilhões/ano. Entretanto, as escolhas de quais atributos serão aplicados desta nova revolução industrial na empresa não dependerá somente de aspectos técnicos e organizacionais, mas, sobretudo da viabilidade financeira de tal investimento, uma vez que, não se aplicam recursos em projetos que não darão retorno saudável ao negócio. Com bases, nesse fatos, o presente trabalho tem o intuito de realizar um estudo sobre os métodos a serem aplicados e analisar o retorno financeiro para a empresa após a implementação dos conceitos da manufatura 4.0.
Portanto, uma iniciativa de investimento na direção da manufatura 4.0 deverá trazer ganhos suficientes para justificá-la, tanto na modernização tecnológica, no treinamento das pessoas e eventualmente até na busca de profissionais e empresas prestadoras de serviço especializados nesta área, para assegurar melhores resultados.
13 Assim, os indicadores financeiros do projeto deverão evidenciar que esta direção é um bom caminho a seguir pela empresa, pois fará com que seus resultados globais sejam positivamente impactados.
Os benefícios que trarão o pay-back do projeto advirão de aumentos de produtividade, prontidão de atendimento aos clientes, otimização de estoques de matérias primas, de produtos semiacabados e produtos prontos para a venda além de uma otimização das tomadas de decisões e a rastreabilidade geral dos processos. A eliminação de desperdícios e tempos mortos também terá influência positiva nos ganhos futuros da empresa após a implementação do projeto.
Investir na direção da indústria 4.0 tem um amplo espectro de possibilidades, desde as mais básicas até as mais complexas. O nível da integração da manufatura de automação e de aprofundamento nos conceitos da indústria 4.0 dependerá da disponibilidade, ou seja, do montante a ser investido, tendo como objetivo os ganhos futuros, trazidos a valor presente (segundo conceitos da Engenharia Econômica), os quais deverão proporcionar um retorno atrativo ao negócio.
A empresa deve investigar minuciosamente em quais pilares irá investir, para que tenha um retorno financeiro maior e não ocorram déficit futuros. É claro que, havendo oportunidade, a empresa poderá investir num projeto global pois haverá retorno financeiro.
Para as projeções desses retornos econômicos existem os indicadores financeiros os quais permitirão ao investidor decidir sobre prosseguir ou não com a ideia da implementação dos conceitos da manufatura 4.0. São aqueles indicadores básicos da Engenharia Econômica, já mencionados (Valor Presente Líquido, Tempo de Retorno e Taxa Interna de Retorno) os quais serão detalhados no decorrer do trabalho.
Portanto, a principal busca deste trabalho foi demonstrar que existem benefícios e que estes deverão ser quantificados para pagarem os investimentos que os habilitaram. Tais investimentos não serão somente em “hardware” e “software” e deverão também cumprir com todas as necessidades organizacionais da empresa.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. OBJETIVO GERAL
14 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar uma pesquisa bibliográfica para uma melhor compreensão dos conceitos da indústria 4.0
• Analisar os principais pilares e metodologias organizacionais da Indústria 4.0 • Caracterizar a análise econômica financeira da implantação da indústria 4.0
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA
Indústria 4.0 pode ser definida como um termo que agrega tecnologia e valores às organizações. Tem-se que as fábricas inteligentes trabalharão com uma abordagem nova de produção, com máquinas instaladas e sistemas de armazenagem interligados e com intercâmbio de informações e sistemas conectando toda a cadeia de valor e trocando automaticamente informação. Desse modo, o aspecto principal da fábrica inteligente está na conexão em tempo real de pessoas, equipamentos e dispositivos em geral (HERMANN; PENTEK; OTTO, 2015).
O termo Indústria 4.0 surgiu na Alemanha em 2011 quando representantes do setor produtivo e político estabeleceram caminhos para um fortalecimento da competitividade da indústria de manufatura, materializando assim uma nova revolução industrial que sucede as outras três revoluções anteriores. (ALIZON,2015).
Historicamente, a industrialização teve seus primórdios com a inclusão da fabricação mecânica no final do século XVIII, ficando assim conhecida como a primeira revolução industrial, marcada pela maneira como os produtos eram fabricados. A utilização da máquina a vapor proporcionou um aumento significativo na produtividade. Esse novo modelo de produção aumentou o êxodo rural tendo como consequência o aumento de centros urbanos (FERREIRA, 2014).
Em seguida veio a segunda revolução que começou no final do século XIX com o surgimento da produção em massa, divisão do trabalho e os desenvolvimentos dos sistemas taylorista e fordista de produção, incluindo o uso da energia elétrica. (ALLEN, 2010).
15 Já a terceira revolução industrial, iniciada na segunda metade do século XX, ficou conhecida pelo o emprego de componentes eletrônicos e da tecnologia da informação (TI) e maior automação de processos de produção.
Por fim a quarta revolução industrial denominada pelo governo alemão de “Indústria 4.0” é uma nova era da indústria focada na utilização de recursos de produção para que assim seja possível melhorar o processo de manufatura e negócio (KAGERMANN, et al., 2013).
Na Figura 1 abaixo, podemos notar as quatros etapas das revoluções industriais
Figura 1. Etapas das revoluções industriais.
Fonte: HARBOR, (2018).
Para Fernandes (2018), a indústria 4.0 é composta por conceitos e pilares fundamentais ao seu desenvolvimento, com o objetivo de uma melhoria contínua e maiores eficiências dos processos. Os principais pilares são: Cyber-physical sistems (sistema físico cibernético), Internet das Coisas (IOT), Big Data, Segurança de Dados.
2.2. PILARES
2.2.1. SISTEMAS FÍSICOS CIBERNÉTICOS (CYBER-PHYSICAL SISTEMS- CPS) Os Cyber-physical Sistems segundo LEE (2008), é a integração entre computadores e processos físicos com o monitoramento e controle das informações em
16 tempo real. Assim, os sistemas físicos cibernéticos consistem na união das plataformas de comunicação, computação e controle de informação.
Com a aplicação desse sistema a empresa garante a utilização de todo o seu potencial na cadeia de produção. Esse sistema otimiza a indústria por meio de controle e monitoramento em todos os processos de produção para atender de melhor maneira as necessidades dos clientes. Portanto, os CPS têm o papel de integralizar dados de manufatura com dados gerenciais possibilitando tomadas de decisões mais rápidas e eficientes.
2.2.2. BIG DATA
Big data refere-se à grande quantidade de dados armazenados pela empresa, que produzem em tempo real e são utilizados para o gerenciamento de informações, coletas, cruzamento de dados, pesquisas e análise para tomada de decisões, (MOISES, 2017).
O big data tem como principal propósito para a indústria 4.0 colecionar todos os dados considerados relevantes e processá-los com o intuito de transformá-los em conhecimentos, com a finalidade de utilizar essas informações para as tomadas de decisões inteligentes, sendo eficientes e eficazes para agregarem-se na indústria do futuro. Diante disto podemos inferir que, o Big Data tem um papel fundamental na Manufatura 4.0 pois, ele descreve o imenso volume de dados que são processados de forma rápida e eficiente e com isso é possível por exemplo aumentar a produtividade, reduzir custos e tomar decisões de negócios mais inteligentes.
2.2.3. INTERNET DAS COISAS (IOT)
A Internet das Coisas permite o compartilhamento de dados entre dispositivos que controlam e atuam nos processos de produção em tempo real através de rede sem fio. Esse conceito representa o fato de qualquer equipamento ligado a Internet pode estar ligado a outra, (ZARTE et al,2016).
Segundo Ashton (2016), Internet das Coisas é uma proposta de desenvolvimento da Internet na qual os objetos do cotidiano têm conectividade com a rede permitindo que sejam recebidos e enviados dados através dos mesmos, de forma independente e inteligente no qual ressalta na otimização de um recurso nesse contexto a Internet das
17 oisas é fundamental devido a possibilidade de conexão entre as máquinas, por meio de sensores e dispositivos eletrônicos
Esta conectividade entre os objetos trará para as empresas que optarem por investir nesse pilar da Manufatura 4.0 uma maior agilidade na tomada de decisão, maior controle de sua produção, inventário, e, principalmente, permitirá uma aproximação da indústria com seus consumidores finais. (METZNER,2014).
2.2.4. SEGURANÇA DE DADOS.
A interligação de dados e informações entre os departamentos da cadeia produtiva da indústria exige muita cautela e segurança, sendo esta uma das principais preocupações e desafios na Indústria 4.0 (SILVEIRA; LOPES, 2016).
Com isso, podemos notar que qualquer falha de transmissão na comissão entre as máquinas pode causar sérios problemas na produção deixando a desejar nos princípios e conceitos da indústria 4.0.
Na quarta revolução industrial todas as tomadas de decisões devem levar em conta a segurança dos dados armazenados, controle dos equipamentos e a eficiência dos sistemas de informações utilizados, garantindo assim o objetivo de uma automação independente, inteligente e eficiente.
2.3. SOFTWARE E HARDWARE
Com os grandes avanços tecnológicos os sistemas de informações vêm evoluindo constantemente, diante disso muitas empresas estão se adaptando, investindo em
hardware e software de vanguarda, construindo uma arquitetura de controle que lhes
permita plenos benefícios operacionais e de gestão. Assim, abaixo está mostrada uma arquitetura de controle e gestão que pode servir de modelo para a Manufatura 4.0.
18 Figura 2. Arquitetura (Pirâmide) de automação.
Fonte: NOVES Engenharia, 2018.
2.3.1. ERP (Enterprise Resource Planning)
As empresas precisam realizar planejamentos estratégicos buscando estabelecer metas, objetivos e definir quais instrumentos serão utilizados para atingir os resultados esperados. Nesse sentindo, surge o sistema de gestão ERP que auxilia as empresas no controle e monitoramento em todas as operações diárias proporcionando um crescimento gradativo e sustentável. Segundo os conceitos da Prodel informática os sistemas ERP podem ser definidos como sistemas de informações integrados na forma de software como o objetivo de dar um suporte a maiorias das operações de uma empresa facilitando o fluxo de informações entre todas as atividades dessa empresa como fabricação, logística, finanças e recursos humanos.
A introdução de um ERP em uma empresa tem um impacto enorme em todas as operações que são realizadas diariamente em suas instalações. Os sistemas ERP são atraentes porque unificam a informação, pois surgiram com a promessa de resolver problemas de integração, disponibilidade e confiabilidade de informações ao incorporar em um único sistema as funcionalidades que suportam diversos processos de negócios em uma empresa (OLIVEIRA e RAMOS, 2002).
Assim, pode-se dizer que o ERP é um sistema integrado, que possibilita um fluxo de informações único, contínuo e consistente por toda a empresa, sob uma única base de dados. É um instrumento para a melhoria de processos de negócios, como a produção,
19 compras ou distribuição, com informações on-line e em tempo real. Em suma, o sistema permite visualizar por completo as transações efetuadas pela empresa, desenhando um amplo cenário de seus negócios (CHOPRA e MEINDL, 2003).
Quando um empresário decide investir no sistema ERP e o mesmo é bem implementado nota-se uma grande diferença aos negócios da empresa, mas para adotar esse sistema é necessário ter em mente suas vantagens e desvantagens. De acordo com uma empresa de desenvolvimentos de sistema, MXM sistemas, a grande vantagem do sistema de gestão ERP é a possibilidade de os gestores tomarem as decisões mais assertivas, valendo apena destacar também as:
• Reduções de custo
Os sistemas evitam o desperdício de material além de diminuir os gastos com mão de obra.
• Otimização da produtividade
Os softwares ERP organiza os processos e as operações rotineiras são automatizadas. Assim, cada colaborador e cada gestor sabe o que precisa fazer e qual a melhor forma de realizar os processos para atingir os melhores resultados.
• Redução do prazo de entrega dos produtos e serviços
Melhora e aumenta a produtividade impactando diretamente na redução do prazo de entrega de produtos e serviços. Isso também está relacionado a um controle maior do estoque, o que evita que a produção de determinado produto fique parada por falta de matéria-prima. Quem sai ganhando é o cliente, que tem o produto que necessita em menos tempo e a própria empresa, que passa a ter melhor reputação e vantagem competitiva perante o mercado.
• Eficiência nos processos de suprimentos
O controle de estoques e de matéria-prima facilita todo o processo de fabricação de produtos. Como o ERP integra as informações de diversos departamentos, é possível
20 estimar o estoque necessário para determinado período, reduzindo a necessidade de manter muitos produtos em estoque.
• Melhoria de gestão tributaria.
O Brasil é um país com alta tributação, as empresas precisam adotar estratégias para diminuir os custos com impostos. Com a implantação do sistema de gestão ERP, pode-se automatizar a controladoria, reduzindo falhas, multas e a outros gastos.
• Segurança de informação.
A adoção do sistema de gestão ERP garante mais segurança nos dados, já que a integração de informações evita extravios e fraudes. Caso o sistema utilizado também adote o Cloud
Computing (computação em nuvem), os dados ficam ainda mais seguros por estarem
criptografados.
• Melhoria na competitividade
Todos os benefícios elencados resultam em melhoria na competitividade, já que a empresa pode focar na qualidade dos produtos e serviços. Isso é possível devido aos processos que já estão seguros, padronizados e sincronizados.
Segundo Mesquita (2003) os sistemas ERP por se tratar de soluções de grandes dimensões, que mexe com toda a estrutura das organizações de uma empresa ela possui algumas desvantagens como:
• Custos elevados
Os sistemas ERP são caros sua implementação geralmente ultrapassa a casa dos milhões, além dos treinamentos dos funcionários e consultorias.
21 Para uma implementação confiável de um sistema ERP é necessário construir uma base de bons profissionais.
• Complexibilidade de customização
Os sistemas ERP geralmente são criados de formas genéricas, portanto é necessário que a empresa realize uma customização de acordo com as necessidades de negócios da empresa.
Para Corrêa (2001) diversos módulos compõem o ERP dentre eles podemos citar os módulos de distribuição física, custos, recebimento fiscal, faturamento, recursos humanos, finanças e contabilidade estão integrados entre si e com os módulos de manufatura, a partir de uma base de dados única e não redundante.
Na figura 3 abaixo observa-se um exemplo dos principais módulos dos sistemas ERP.
Figura 3. Módulos do ERP.
Fonte: ERP-sistemas, 2018.
Entretanto, tem-se observado uma significativa lacuna que distancia os sistemas ERP e as tecnologias utilizadas no chão de fábrica, no que diz respeito à troca de informações entre os mesmos. De um lado sistemas ERP, de outro, sistemas de automação e controle de processos industriais envolvendo diversos dispositivos, ambos executando as atividades de modo independente. Porém, existe um vazio que deixa a evidente a
22 necessidade da integração do chão de fábrica, de forma simples, instantânea e confiável, com o sistema ERP da empresa, fundamental à melhoria dos processos produtivos.(FERNANDES, 2006).
Devido a essa lacuna de interação entre o chão de fábrica e o ERP foi criado um
software denominado MES (Manufacturing Execution Systems) que tem como função
realizar a ligação entre os sistemas de controle do chão de fábrica e os sistemas de gestão os ERP´S de maneira a transferir dados entre os dois níveis.
2.3.2. MES (Manufacturing Execution System)
Os sistemas de execução da manufatura são compostos de um conjunto de
softwares que surgiram da necessidade de uma interação dos dados do chão de fábrica
com os sistemas do ambiente corporativo como os ERP. Desse modo os sistemas MES é a chave que possibilita uma interação entre os sistemas de gestão e o chão de fábrica, garantindo assim um gerenciamento muito mais eficiente, pois possibilita tomada de decisões com bases nas informações uteis, atuais e confiáveis permitindo verificar o que está ocorrendo na área da manufatura da empresa.
Entretanto, o MES se tornou uma ferramenta estratégica dentro da empresa estando em um nível intermediário entre os sistemas ERP e o chão de fabricas. Segundo Correia (2001) os sistemas MES se valem da obtenção de informações de dados em tempo real dos acontecimentos do chão de fábrica. Este tipo de monitoramento e coleta de informações do chão de fábrica orientado pela melhoria de seu desempenho é um dos principais papeis do sistema de execução e controle.
Assim, o MES contribui de forma intensa para que as informações, visibilidade de processo, qualidade dos dados e o controle sejam alcançadas, possibilitando - por exemplo - que ações corretivas sejam tomadas em tempo de execução. O MES trabalha como um auditor no processo produtivo, organizando e distribuindo as informações de modo a oferecer uma poderosa ferramenta de visibilidade para os níveis gerenciais LATTARO (2008).
2.3.3. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
Com o avanço da automação, surgiu a necessidade de um sistema de supervisão, para atender essa necessidade sistemas conhecidos como SCADA (supervisory control
23
and data acquisition) que utilizam a tecnologia para automatizar a monitoração e controle
de processos industriais efetuando coletas de dados à serem apresentados através da interface homem maquina (IHM).
Os sistemas SCADA são umas aplicações especialmente desenhada para supervisionar a distância a atividade de uma instalação de qualquer tipo, seja uma planta biológica, central termoelétrica, etc. Através da comunicação com os CLP´s ou outro tipo de dispositivo de campo. (OLIVEIRA,2015).
2.3.4. CLP´s (Controladores Lógicos Programáveis)
Os sistemas de automação operam em um nível mais baixo dos sistemas de informações propriamente ditos. Nesse nível encontram-se os CLP´s, sensores, atuadores, variadores de frequência e IHM´s (interface homem máquina).
Para Lacombe (2014) a automação é a aplicação de técnicas computadorizadas ou mecânicas com o intuito de diminuir a mão de obra em qualquer processo. Portanto a automação otimiza os custos e aumenta a velocidade. Dentro desses sistemas de automação podemos citar a utilização dos CLP´s que é um dispositivo eletrônico que controla maquinas e processos. Utiliza uma memória programável para armazenar instruções e executar funções de controle em vários níveis de complexibilidade, geralmente são projetados para trabalhar em ambiente industrial como variação de temperatura, vibrações, distúrbio elétricos e etc.
Os CLP´s permitem configurar e reprogramar os seus sistemas de forma muito rápido e fácil. Em um sistema típico o CLP recebe informações de uma série de sensores conectados aos módulos de entradas, e através da lógica do programa desenvolvido executam as ações necessárias para acionar os atenuadores conectados ao modulo de saída.
2.3.5 SENSORES E ATUADORES
Os sensores basicamente permitem que o sistema monitore, adquira e processe os dados. Os dados são posteriormente disponibilizados aos serviços baseados em rede que usam atuadores para impactar diretamente nas medições realizadas no mundo real. Isso leva à fusão entre os mundos físico e ciberespaço dentro da Internet das Coisas. (SANTOS, 2018)
24 2.4. METODOLOGIAS ORGANIZACIONAIS
A partir do momento em que o empresário decide investir na direção da manufatura 4.0, precisa estar atento às necessidades organizacionais básicas necessárias à implementação dessas tecnologias. Estas necessidades consistem em filosofias, metodologias e mesmo ferramentas que visam organizar o ambiente de trabalho, permitindo que o processo de automação venha a funcionar.
A seguir encontram-se algumas metodologias estudadas.
2.4.1. LEAN MANUFACTURING (Manufatura Enxuta)
O termo Lean Manufacturing surgiu no Japão após a segunda guerra mundial. Devastado, o Japão não tinha recursos para realizar altos investimentos necessários à implantação da produção em massa. Além de tudo, o país ainda possuía outra série de problemas e desafios a serem manejados como: mercado interno limitado, necessitando de uma vasta variedade de produto e de mão-de-obra organizada. Diante desses fatos surgiu a necessidade da elaboração de um novo modelo gerencial, surgindo assim o Sistema Toyota de Produção a Lean Manufacturing ou manufatura enxuta, estruturada por TAIICHI OHNO, vice-presidente da Toyota.
O Lean Manufacturing tem como objetivo a busca da eliminação dos desperdícios, ou seja, tem por meta excluir o que não agrega valor ao cliente, dando uma maior velocidade à empresa. Taiichi Ohno, criou e implantou um sistema de produção que buscava identificar e depois eliminar os desperdícios na produção, com o objetivo de reduzir custos, aumentar a velocidade de entrega e qualidade do produto. O foco do Lean Manufacturing é a redução dos sete tipos de desperdícios levantados por Taiichi Ohno, descritos abaixo (WERKEMA, 2006).
• PERDAS POR SUPERPRODUÇÃO
Produzir mais do que o necessário, esses excessos podem ser por quantidade, ou seja, a fábrica produzir mais do que a quantidade programada ou pode ser por antecipação que é a perda por produzir antes do momento necessário em que os produtos ficaram estocados esperando para serem consumidos.
25 Esse tipo de perda pode ser considerado a pior porque além de ser muito difícil de ser eliminado cria-se inúmeros outros desperdícios como por exemplo uma maior ocupação na área de estoque, deterioração do produto, aumento no consumo de energia elétrica e uma maior manutenção dos equipamentos. Desse modo essa filosofia sugere que se produza somente o que é necessário no momento.
• PERDA POR TEMPO DE ESPERA
Essa perda baseia-se no tempo em que nenhum processamento, transporte ou inspeção é executado. Existem três tipos de perda por espera: no processo, quando ocorre a falta ou atraso na matéria-prima e um lote inteiro fica aguardando a operação da máquina para iniciar sua produção; do lote, quando peças já passaram por determinado processo e tem que esperar todas as outras peças do lote para poder seguir a próxima etapa; e do operador, quando o operário permanece ocioso, assistindo uma máquina em operação.
• PERDA POR ESTOQUE
O estoque deve ser alvo de eliminação porem deve investigar as coisas que levam a acontecer esse estoque. Para a redução desse desses desperdícios de estoque deve ser feita através da eliminação das causas geradoras da necessidade de manter estoques. Eliminando-se todos os outros desperdícios, reduz-se, por consequência, os desperdícios de estoque. Isto pode ser feito reduzindo-se os tempos de preparação de máquinas e o lead times de produção, sincronizando-se os fluxos de trabalho, tornando as máquinas confiáveis e garantindo a qualidade dos processos.
• PERDAS POR PRODUTOS DEFEITUOSOS
A perda por fabricação de produtos defeituosos é o resultado da geração de produtos com alguma característica de qualidade fora do especificado, e que por isso não satisfaz requisitos de uso. Produzir produtos defeituosos significa desperdiçar materiais, disponibilidade de mão de obra, disponibilidade de equipamentos, movimentação de materiais defeituosos, armazenagem de materiais defeituosos, inspeção de produtos, entre outros.
26 A eliminação completa desses desperdícios pode elevar a eficiência de operação para altos níveis. A real melhoria da eficiência surge quando se produz com zero desperdício, levando a porcentagem de trabalho para 100%. Para isso, deve-se produzir apenas a quantidade necessário, de forma a liberar a força de trabalho extra (OHNO, 1997)
• PERDAS NO TRANSPORTE
Perda por transporte podem ser consideradas quando ocorrem os deslocamentos desnecessários. Encaradas como desperdícios de tempo e recursos, as atividades de transporte e movimentação devem ser eliminadas ou reduzidas ao máximo, através da elaboração de um arranjo físico adequado, que minimize as distâncias a serem percorridas. Além disso, custos de transporte podem ser reduzidos se o material for entregue no local de uso.
• PERDAS NO PROCESSAMENTO
Ocorre quando as máquinas ou equipamentos são usados de modo inadequado quanto à capacidade de desempenhar uma operação. Nesse sentido, torna-se interessante a aplicação das metodologias que faz uma análise de valor, que são importantes ferramentas para minimizar este desperdício, que não afeta as funções básicas do produto.
• PERDAS POR MOVIMENTAÇÕES NAS OPERAÇÕES
Geralmente um funcionário parece estar ocupado, mas eles podem está realizando tarefas que não agregam valor nenhum a produção, assim acredita-se que a simplificação do trabalho é uma das principais formas de redução esse desperdício.
Para a filosofia da Lean Manufacturing atingir os seus princípios, é necessário a aplicação de metodologia que auxiliaram na obtenção dos resultados. As ferramentas são instrumentos utilizados para implementação de um Sistema de Manufatura Enxuta, que mostram um caminho a seguir podemos citar como o exemplo o 5S.
27 Esse método teve origem no Japão após a segunda guerra mundial na qual os japoneses tinham como o objetivo eliminar as sujeiras de fábrica. A aplicação do 5S simplifica o ambiente de trabalho através da eliminação de atividades que não agregam valor e materiais desnecessário, de forma a proporcionar qualidade, eficiência e segurança para o ambiente de sua aplicação ( BERTAGLIA, 2003 ) .
A técnica 5S possui o objetivo de estabelecer uma organização e manter uma qualidade no ambiente de trabalho. O termo 5S origina-se de palavras japonesas: Seiri,
Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke nas quais significam respectivamente arrumação,
ordenação, limpeza, padronização e disciplina.
2.4.3. TPM (Total Productive Maintenance)
A manutenção produtiva total também surgiu no Japão depois da segunda guerra mundial. Quando as empresas Japonesas, conhecidas até então pela fabricação de produtos de baixa qualidade e arrasadas pela destruição causada pela guerra, buscaram, na excelência da qualidade, uma alternativa para reverter o quadro na qual se encontravam assim nasceu a filosofia TPM que é um conjunto de atividades que tem como principal objetivo obter resultados positivos dentro de empresa, indústria que tenha interesse em atingir a máxima eficácia do seu sistema de produção e assim maximizar o ciclo total de vida útil dos equipamentos aproveitando todos os recursos existente, tendo sempre em vista a perda zero (NAKAJIMA, 1989).
Pode-se destacar como um dos objetivos da TPM a criação da cultura em que os operadores se sintam responsável pela sua máquina, aprendendo mais sobre elas, podendo assim promover pequenos reparos e dar diagnósticos de problemas e sugestão de aperfeiçoamento. (BRANCO FILHO, 2003).
Portanto de forma geral a TPM consiste na criação de um autogerenciamento no local de trabalho uma vez que os operadores “assumem” a propriedade de seus equipamentos e cuidam deles eles próprios eliminando as perdas e defeitos. (BANKER,1995).
2.4.4. SEIS SIGMA (6 σ )
O sigma é uma letra grega que é também símbolo matemático que representa uma medida de variação. O termo Seis Sigma define uma medição da qualidade quando uma
28 determinada empresa adota essa metodologia significa que a mesma tem 3.4 defeitos por milhão de eventos ou 99,99966% de perfeição. (LINDERMAN, 2003)
Ainda segundo Linderman (2003) a metodologia seis sigmas trata-se de um método organizado e sistemático para melhoria dos processos e do desenvolvimento de produtos e serviços, baseado em técnicas estatísticas e científicas, com o objetivo de reduzir defeitos definidos pelos clientes. Na tabela da Figura (4) pode-se ver quais os níveis sigmas defeito por milhão
Figura 4. Sigma: defeito por milhão.
Fonte: NORTEGUBISIAN, 2018
Portanto, podemos inferir que a metodologia seis sigmas é uma estratégia gerencial de mudanças para acelerar o aprimoramento em processos, produtos e serviços. Baseando-se em uma série de filosofias, ferramentas e técnicas coordenadas adequadamente, consegue-se obter de forma rápida e eficiente benefícios para as indústrias, através da redução do desperdício, aumento da satisfação do cliente e melhoria de processos, com um enfoque em resultados financeiramente mensuráveis. (GOMES, 2006).
2.5. ENGENHARIA ECONÔMICA.
O estudo completo da viabilidade de um investimento ajuda a identificar as oportunidades e riscos, a quantificação dos investimentos, dos ganhos e custos
29 operacionais futuros. Um projeto de investimento viável, que possua um bom retorno, só será possível mediante uma análise de qualidade, no âmbito da Engenharia Econômica.
O empresário deverá lançar mão das ferramentas de análise de viabilidade como: taxa interna de retorno (TIR); Valor presente Líquido (VPL) e o período de retorno (payback), pois através destes cálculos será possível identificar o lucro e se a taxa de retorno, sempre comparando com a taxa mínima de atratividade ( TMA) que é a taxa de juros do projeto a ser implementado.
2.5.1. VALOR PRESENTE LÍQUIDO (VPL)
O valor presente líquido pode ser caracterizado como a soma dos valores de uma série de retornos, todos trazidos para a data 0. O VPL tem a finalidade de analisar a diferença entre o valor de um determinado projeto e o custo na data atual. Se tiver um resultado positivo, significa que o projeto vale mais do que custa, já se for negativo, significa que o projeto custa mais do que vale.( ABREU, 2008)
Segundo Kassai (2000) o Valor Presente Líquido é um dos instrumentos mais benéficos para se fazer a avaliação de investimento de um capital, pois analisará diferenças entre o valor presente das entradas de caixa e o valor presente das saídas de caixa.
A determinação do valor do dinheiro com o passar o tempo é um fator que deve ser levado em consideração quando se realiza uma análise de investimento, pois o tempo influencia na mudança do valor do dinheiro. Pode-se se obter o VPL através da equação 1 demostrada abaixo. 𝑉𝑃𝐿 = −𝐼 + 𝑅1 (1 + 𝑖)+ 𝑅2 (1 + 𝑖)2+ 𝑅3 (1 + 𝑖)3+ ⋯ + 𝑅𝑛 (1 + 𝑖)𝑛 (1) Onde:
VPL=Valor presente liquido I= investimento realizado
i= Taxa mínima de atratividade (TMA) R= Retorno do investimento
30 2.5.2. TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR)
De maneira simples a taxa interna de retorno TIR pode ser considerada como aquela que zera o valor presente líquido (VPL). Assaf Neto (2008) define a taxa interna de retorno como sendo a taxa que no momento zero iguala a entrada de caixa com as saídas periódicas de caixa podendo ser representada matematicamente da seguinte forma:
𝐼 = 𝑅1 (1 + 𝑇𝐼𝑅)+ 𝑅2 (1 + 𝑇𝐼𝑅)2+ 𝑅3 (1 + 𝑇𝐼𝑅)3+ ⋯ + 𝑅𝑛 (1 + 𝑇𝐼𝑅)𝑛 (2) Onde: I= investimento realizado TIR= Taxa interna de retorno R= Retorno do investimento n= Período
Para Stalla (2000), se a TIR de um projeto de investimento for superior ao custo de capital para financiá-lo, o projeto agregará valor ao investimento, e, portanto, deve ser aceito. Porém caso o TIR seja menor que o custo de capital do financiamento, o projeto deve ser rejeitado.
2.5.3. PAYBACK
Payback é o período de tempo necessário para recuperar o capital investido, ou
seja, é o período de tempo necessário para que os lucros de um investimento consigam cobrir o capitão empregado, GITMAN (2002).
Devido ao fato do fácil entendimento e rápida aplicabilidade o payback é uma das ferramentas de engenharia econômica mais utilizadas no mundo dos negócios auxiliado em tomada de decisões mais rápidas e precisas.
Para o Senac (2004) o payback consiste em apurar o tempo necessário para que o investimento cubra as despesas iniciais do projeto. Existe um tempo para recuperar o que foi investido e somente depois que os valores dos lucros se equipararem ao investimento inicial é que pode afirmar que tal empreendimento está dando retorno.
31 3. METODOLOGIA
O presente estudo consiste numa revisão bibliográfica que visa analisar cada componente necessária para a implementação da Manufatura 4.0, buscando sempre o entendimento dos benefícios e dos principais potenciais de retorno do investimento, analisando sempre a viabilidade financeira do investimento a ser realizado.
A sequência utilizada para essa investigação consistiu na busca em artigos, trabalhos acadêmicos e sites de gerenciamento Industriais para o entendimento básico de cada componente fundamental na implementação da indústria 4.0, analisando os pilares mais importantes, metodologias e sistemas a serem implementados na empresa, para que as mesmas atingissem os resultados esperados e que os resultados atingidos por uma empresa que se lance neste propósito estejam totalmente de acordo com as necessidades do negócio.
As empresas que optarem por investir na direção da Manufatura 4.0 deverão entender que, trata-se de um investimento e ter a clareza que todo investimento está sujeito a riscos do mercado, portanto, espera- se que o investimento traga retorno financeiro consistente, comprovado através de uma análise de engenharia econômica. Assim, busca-se neste trabalho conhecer os elementos que trarão tal retorno financeiro: o investimento e os ganhos futuros projetados.
A engenharia econômica aplicada ao processo de implantação da manufatura 4.0 tem as mesmas bases daquela usada em um projeto industrial de outra natureza. Daí surge a necessidade da aplicação de conhecimentos necessários para o cálculo do valor presente líquido (VPL), tempo de retorno e taxa intrínsecaou interna de retorno (TIR).
Cabe também salientar que os investimentos realizados por uma empresa, neste tipo de projeto, serão:
• Investimentos em hardware o CLP • Investimentos em software o ERP o MES o SCADA • Investimentos organizacionais
32 o Lean manufacturing
o Tpm o 6 σ
o 5S
Os ganhos esperados, ou seja, os retornos dos investimentos serão concretizados através de:
• Aumentos de eficiência operacional: por exemplo OEE (Overall Equipment
Effectiveness) que é um indicador utilizado para medir a eficiência global da empresa
• Diminuição de desperdício aproveitando o máximo possível dos recursos sejam elas matérias primas, maquinas ou mão de obra.
• Melhoria da qualidade global de produtos e processos o Repetibilidade de processos
o Rastreabilidade global dos processos o Exatidão nas dosagens de matérias primas
• Controle dos tempos de manutenção e melhoria confiabilidade operacional da empresa
• Aumento da segurança operacional global da empresa • Otimização e organização dos recursos da empresa
• Aumento de produtividade e eficiência dos colaboradores e da gestão • Aumento de lucros
• Melhores condições de trabalho • Redução dos erros
Então, é importante ressaltar também que tratando-se de investimento nem sempre os retornos serão saudáveis assim, e é esperado que existam casos onde a empresa não obtém indicadores de engenharia econômica positivos o suficiente para garantir retornos futuros. Nestes casos ou a empresa não investirá ou simplificará o escopo do projeto utilizando metodologia básicas para a implementação da Manufatura 4.0 metodologias essas que na prática permitirão ganhos positivos no futuro.
Diante disso, com bases nos dados coletados, o presente bibliográficos trabalho se resultou em intensificar o debate e estudar de forma básica, porém, eficiente os resultados
33 da viabilidade financeira da implementação da indústria 4.0 em uma empresa buscando entender também os atributos organizacionais, pilares e sistemas como os software e hardware que compõe essa nova revolução industrial. Para o melhor entendimento do trabalho foi realizado um fluxograma que permite ter uma visão mais ampla do funcionamento da indústria 4.0.
34 Figura 5. Fluxograma da manufatura.
35 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através de pesquisas bibliográficas foi possível compreender os conceitos da indústria 4.0 e perceber que a manufatura mundial não tem outro caminho a seguir.
O presente trabalho foi realizado com o intuito de analisar a viabilidade econômica da implementação da indústria 4.0 em uma empresa, para isso, buscou-se utilizar ferramentas básicas da engenharia econômica como os cálculos do valor presente líquido (VPL), taxa interna de retorno (TIR) e payback para auxiliar no planejamento do projeto de investimento.
Portanto ao término desse trabalho percebeu-se a importância de realizar um planejamento do projeto de uma possível possibilidade de investimento, analisando também os setores a serem investidos, os custos, despesas e retorno esperados.
Pode-se considerar também que, quando se estuda a viabilidade financeira de um projeto, o mais importante é buscar dados que se aproximam ao máximo da realidade para que os resultados sejam confiáveis.
Outro fator que o trabalho chama a atenção é que, na hora de investir na indústria 4.0, a organização da empresa pode ser considerada como o fator mais importante. É interessante analisar se a empresa realiza práticas de metodologias organizacionais básicas para a implementação da manufatura 4.0 como: Lean manufacturing, 5S, 6 sigmas, TPM. Ou seja, não adianta automatizar um sistema desorganozado, para a Manufatura 4.0 trazer retornos saudáveis, a empresa precisa está organizada.
Portanto, com a pratica dessas metodologias e a implementação da manufatura avançada utilizando hardware como os CLP´s e software como o : ERP, MES e SCADA o empreendedor irá alcançar retornos positivos como: redução dos desperdícios de recursos, diminuição do tempo de produção, aumento da qualidade que impactará no aumento das vendas tendo como consequência um acréscimo na receita da empresa.
36 5. TRABALHOS FUTUROS
Assim como toda revolução industrial proporcionou mudanças, a quarta revolução não será diferente, apesar das mudanças da indústria 4.0 parecerem um pouco distantes e futuristas eles já estão acontecendo e impactando a rotina tanto dentro das empresas quanto dos consumidores, portanto, seria interessante um estudo mais aprofundado nos impactos causados pela indústria 4.0.
37 6. REFERENCIA
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