CARLOS ALBERTO OIAN
MAPEAMENTO DA INTERFACE ENTRE OS EIXOS DA
QUALIDADE 4.0 COM OS PRINCÍPIOS, FERRAMENTAS E
TÉCNICAS DA INDÚSTRIA 4.0
LIMEIRA 2019
CARLOS ALBERTO OIAN
MAPEAMENTO DA INTERFACE ENTRE OS EIXOS DA
QUALIDADE 4.0 COM OS PRINCÍPIOS, FERRAMENTAS E
TÉCNICAS DA INDÚSTRIA 4.0
Orientadora: Profa. Dra. Ieda Kanashiro Makiya
.
Coorientador: Prof. Dr. Francisco Ignácio Giocondo César.
LIMEIRA 2019
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Aplicadas da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Produção e de Manufatura na área de na Área de Pesquisa Operacional e Gestão de Processos.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO CARLOS ALBERTO OIAN E ORIENTADA PELA PROFA. DRA IEDA KANASHIRO MAKIYA
Título: Mapeamento da interface entre os eixos da Qualidade 4.0 com os Princípios,
Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0. Natureza: Dissertação
Área de Concentração: Engenharia de Produção e Manufatura Instituição: Faculdade de Ciências Aplicadas – FCA/Unicamp Data da Defesa: Limeira-SP, 29 de Novembro de 2019.
BANCA EXAMINADORA:
Profa. Dra. Ieda Kanashiro Makiya (orientadora) Faculdade de Ciências Aplicadas - FCA/Unicamp
Prof. Dr. Alessandro Lucas da Silva (membro) Faculdade de Ciências Aplicadas - FCA/Unicamp
Profa. Dra. Marly Monteiro de Carvalho (membro externo) Universidade de São Paulo - USP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação/Tese e na Secretaria do Programa da Unidade.
Dedico este trabalho à minha esposa, que foi meu apoio nos momentos de dificuldade e que não mediu esforços para me ajudar nesta etapa tão importante da minha vida.
Primeiramente, gostaria de agradecer à minha orientadora, Professora Ieda pelo incentivo, fonte de experiência e sabedoria que me ajudou a conduzir o trabalho.
Ao meu co-orientador Prof. Giocondo que me incentivou a iniciar este trabalho de mestrado e me apresentou à FCA.
A minha esposa por toda a paciência e carinho que demonstrou nesta trajetória que se mostrou desafiadora, mas ao mesmo tempo repleta de oportunidades.
Aos amigos Paulo, Renan e Guilherme, colaboradores da empresa que se serviu de base para esta pesquisa e me receberam de braços abertos e contribuíram para a conclusão deste trabalho.
Aos meus amigos e familiares que sempre me incentivaram na consecução deste objetivo.
A Qualidade 4.0 estrutura-se em um ambiente dominado pela 4° Revolução Industrial ou mais comumente conhecida como Indústria 4.0 e busca atender aos seus requisitos. O objetivo deste trabalho é identificar as interfaces entre ambos os conceitos. Para isto optou-se por uma pesquisa quali-quantitativa exploratória, fundamentada em uma pesquisa bibliográfica, complementada com a elaboração e a aplicação de um questionário através de um estudo de caso. Os resultados exibem o nível de interfaceamento dos conceitos e atestam a viabilidade de se identificar uma empresa que atenda aos requisitos da Qualidade 4.0, além disso, este trabalho serve de base para futuras pesquisas complementares.
Quality 4.0 is structured in an environment dominated by the 4th Industrial Revolution or more commonly known as Industry 4.0 and seeks to meet your requirements. The purpose of this dissertation is to identify the interfaces between both concepts. For this, we opted for an exploratory qualitative-quantitative research, based on a bibliographical research, complemented with the elaboration and the application of a questionnaire through a case study. The results show the level of interfacing of the concepts and attest to the feasibility of identifying a company that meets the requirements of Quality 4.0, in addition, this dissertation is the basis for future complementary research.
Figura 1. Estrutura da dissertação... 18
Figura 2. Eixos da Qualidade... 34
Figura 3. Revoluções Industriais, estratégias e objetivos da Qualidade... 35
Figura 4. Representação gráfica dos resultados do tópico Dados e Analytics)... 50
Figura 5. Representação gráfica dos resultados do tópico Conectividade... 52
Figura 6. Representação gráfica dos resultados do tópico Sistema de Gestão... 53
Figura 7. Representação gráfica dos resultados do tópico Colaboração e Liderança 54 Figura 8. Representação gráfica dos resultados do tópico Compliance... 56
Figura 9. Representação gráfica dos resultados do tópico Escalabilidade... 57
Figura 10. Representação gráfica do valor médio obtido para cada tópico e média geral por planta... 58
Tabela 1. Ferramentas da Indústria 4.0... 28
Tabela 2. Técnicas da Indústria 4.0... 29
Tabela 3. Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 1)... 43
Tabela 4. Relação de artigos avaliados na pesquisa bibliográfica (Parte 2)... 44
Tabela 5. Interface entre Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0 e os Eixos da Qualidade... 45
Tabela 6. Valor médio obtido para o tópico Dados e Analytics por planta... 49
Tabela 7. Valor médio obtido para o tópico Conectividade por planta... 51
Tabela 8. Valor médio obtido para o tópico Sistema de Gestão por planta... 53
Tabela 9. Valor médio obtido para o tópico Colaboração e Liderança por planta.. 54
Tabela 10. Valor médio obtido para o tópico Compliance por planta... 55
Tabela 11. Valor médio obtido para o tópico Escalabilidade por planta... 57
I.4.0 Indústria 4.0
TI Tecnologia da Informação
STP Sistema Toyota de Produção
P2P People to People
M2M Machine to Machine
M2P Machine to People
AI Artificial Intelligence
CPS Cyber-physical Systems
IoT Internet of Thinks
IoD Internet of Data
IoS Internet of Services
RFID Radio Frequency Identification
QRcode Quick Response code
CAM Computer Aided Manufacturing
SGQ Sistema de Gestão da Qualidade
ERP Enterprise Resource Planning
MES Manufacturing Execution System
SLA Service Level Agreements
JIT Just in time
5S Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke
CEP Controle Estatístico de Processo
vQM Virtual Quality Management
CRM Customer Relationship Management
OEE Overall Equipment Effectiveness
EH&S Environment, Health and Safety
SCM Supply Chain Management
PLM Product Lifecycle Management
KPI Key Performance Indicators
FMEA Failure Mode Effect Analysis
PC Personal Computer
SBM Slacks-Based Measure
DEA Data Envelopment Analysis
S-D Service Dominant Logic
ANOVA Analysis of Variance
1 INTRODUÇÃO... 14 1.1 Caracterização do problema... 17 1.2 Objetivo... 18 1.3 Estrutura da dissertação... 18 1.3.1 Desenvolvimento teórico... 19 1.3.2 Metodologia... 19
1.3.3 Resultados encontrados e conclusão... 19
2 REFERENCIAL TEÓRICO... 20
2.1 Indústria 4.0... 20
2.1.1 Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0... 27
2.2 Qualidade 4.0... 30
3 METODOLOGIA DA PESQUISA... 40
3.1 Classificação da pesquisa... 40
3.2 Elaboração do questionário... 41
3.3 Análise e interpretação dos questionários... 48
4 RESULTADOS ENCONTRADOS... 49
5 CONCLUSÃO... 61
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 65
1 INTRODUÇÃO
Desde a primeira revolução industrial em 1750, saltos tecnológicos têm levado a mudanças de paradigmas nos processos industriais, os quais foram denominados de “Revoluções Industriais”. As três revoluções industriais anteriores tiveram início em países desenvolvidos e depois se espalharam pelo restante do mundo. A primeira iniciou-se no final do século XVIII, ocorreu basicamente na Inglaterra e fundamentou-se na introdução da energia hidráulica e a vapor, a segunda, iniciada no final do século XIX, baseou-se no uso da energia elétrica e impulsionou a produção em massa, e a terceira, nos 70, baseou-se no microchip com sua aplicação em sistemas eletrônicos e na tecnologia da informação (TI) para melhorar a automação na manufatura.
Se considerarmos, em termos gerais, as diferentes fases da revolução industrial, temos que no início do século passado, Ford introduziu, em 1910, o conceito de produção em massa utilizando uma linha de montagem seriada (BRAGA, 2003). Algumas décadas mais tarde, já na década de 1950, teve origem o Sistema Toyota de Produção (STP), estruturado por Ohno, e com ele o conceito de Lean Manufacturing, aonde as linhas de montagem exibem fluxo contínuo ou celular (OHNO, 2005), e nos últimos anos, estamos vivendo a Indústria 4.0, aonde a conectividade entre homens, máquinas e processos dá o tom, porém, nos dias de hoje com o advento da Indústria 4.0, cada vez mais se fala sobre customização em massa e dentro deste sistema produtivo surge o conceito de Qualidade 4.0, aonde é possível se fabricar produtos de alta qualidade, atendendo aos requisitos e desejos do cliente, e em grandes volumes.
A 4° Revolução Industrial (I.4.0) está alterando a forma de como trabalhamos e nos relacionamos com o mundo em que vivemos. Atualmente, vivemos a era da digitalização e da hiperconectividade, a qual nos desafia, diariamente, a experimentar coisas que nunca experimentamos antes. (SCHWAB, 2016)
O termo Indústria 4.0 foi cunhado na feira de Hannover em 2011, e discutido no Fórum Econômico Mundial (2015), exibindo um alinhamento com os recentes estudos realizados na Alemanha, e esta nova realidade trata de uma economia com forte presença digital e conectividade entre as pessoas (P2P), entre máquinas (M2M) e entre máquinas e pessoas (M2P), cujo foco principal é a troca de informação (comunicação de dados). (SCHWAB, 2016) Dentro das organizações vivemos mudanças em grande escala, alcance e complexidade, graças às novas tecnologias incorporadas às atividades humanas. Os desafios desta nova revolução servirão de base para o desenvolvimento de soluções que envolvem
diferentes stakeholders, sejam eles públicos ou privados, acadêmicos ou pertencentes à sociedade em geral (SCHWAB, 2016).
De acordo com Schwab (2016), a amplitude e a profundidade de tais mudanças sinalizam para a transformação de sistemas inteiros de produção, gerenciamento e governança. A indústria 4.0 promoveu uma “fusão de tecnologias, não deixando claro as linhas divisórias entre as esferas físicas, digitais e biológicas”.
Conforme Park et al. (2017), na era da 4° Revolução Industrial, assistiremos a grandes mudanças na indústria, envolvendo desde a área de projetos, produção, marketing, vendas até os sistemas de entrega aos clientes, e a Indústria 4.0 exibirá 4 características principais:
1. O homo sapiens como conhecemos evoluirá para o phono sapiens, pois os denominados smartphones estão dominando a grande maioria dos processos de negócios.
2. Os métodos BigData serão cada vez mais empregados na coleta, classificação e análise de dados, uma vez que o volume e a quantidade de informações crescem dia-a-dia.
3. Os processos industriais, cada vez mais, estão inserindo robôs e softwares dotados de inteligência artificial (AI – artificial intelligence), os quais aos poucos estão substituindo o homem em atividades cotidianas.
4. A customização em massa e a produção personalizada estão cada vez mais presentes em nosso dia-a-dia.
Conforme Xu et al. (2014) estão surgindo sistemas automatizados da Gestão da Qualidade capazes de atender às necessidades crescentes da cadeia de suprimentos, de suportar grandes quantidades de informações em tempo real e aprimorar o gerenciamento e o controle dinâmico através do compartilhamento de informações dos processos envolvidos, e neste sentido, tecnologias como o RFID, a IoT (Internet of Things) associada smartphones e sensores, e o BigData estão sendo agregados.
Analogamente, Flynn et al (2016) aborda o desenvolvimento industrial com a chegada da Smart Factory, onde máquinas e equipamentos além de fabricar produtos, são capazes de inspecionar e retrabalhá-los até que estes alcancem os requisitos desejáveis de qualidade. Este processo não será mais supervisionado pelo homem, pois sensores integrados e programados fornecerão atualizações automáticas em um processo em constante evolução. Como consequência, a Gestão da Qualidade produz grande volume de dados requerendo análise, processamento, estruturação e capacidade de armazenamento.
O uso de novas tecnologias, sensores e inteligência artificial dão ao processo produtivo maior autonomia e inteligência, deixando o homem como responsável pelo
monitoramento e criatividade, ou seja, o foco do homem concentra-se no conhecimento, habilidades e experiências. (GRACZKY-KURCHARSKA et al., 2018)
De acordo com Weckenmann et al. (2016), a história da Gestão da Qualidade exibe um desenvolvimento constante, sempre visando a consecução de uma qualidade mais abrangente e eficiente para os produtos e serviços entregues. Durante o último século as questões relacionadas à qualidade têm-se ampliado continuamente desde o foco inicial no produto final até, nos dias de hoje, quando produto, processos, parceiros, fornecedores, clientes e mão-de-obra, além de suas inter-relações são consideradas. Além disso, atualmente, a qualidade se depara com questões relativas à responsabilidade ambiental e social, o que leva a Gestão da Qualidade a se constituir em um dos fatores de sucesso das organizações.
Eleftheriadis e Myklebust (2016) destacam que no decorrer dos anos a eficiência dos sistemas produtivos evoluirá da otimização dos sistemas produtivos, os quais baseiam-se em rotinas manuais, tais como, 5S, JIT, Lean, CEP e Six Sigma, para as tecnologias emergentes, as quais se fundamentam na tecnologia da informação e comunicação, tais como a Manufatura Zero Defeitos, IoT, BigData e os CPS, estes últimos, partes da I.4.0. Portanto, criar e implementar as melhores práticas constitui-se em um trabalho árduo, e o feedback dos clientes é essencial.
De acordo com Alexankov et al. (2017), as fábricas conectadas e a IoT levantam novas preocupações no mercado de trabalho e nas instituições acadêmicas, pois as novas tecnologias estão mudando o papel dos seres humanos na indústria, e neste contexto, as máquinas substituirão os homens em atividades de rotina, porém, estes deverão ser capazes de verificar, controlar e corrigir o funcionamento e as decisões tomadas pelas máquinas.
Conforme Bauer et al. (2017), o homem não interpreta mais o papel de “capitão” ou “dominador”, mas hoje, cumpre tarefas como um condutor, pois as novas tecnologias aplicadas na I.4.0 como realidade virtual e aumentada, a robótica, a inteligência artificial, o
BigData e a computação em nuvem, entre outras, combinam os mundos real e virtual,
requerendo maior qualificação e condições de trabalho em um mundo híbrido.
Para Ngai et al. (2018), a Gestão da Qualidade é um tema perene no mundo contemporâneo, marcado pela tecnologia representada na era da I.4.0, ao mesmo tempo é repleto de turbulência, dado as expectativas sem precedentes dos clientes. Hoje deve-se considerar a importância das questões humanas na Qualidade, pois com o advento da 4° Revolução Industrial e da revolução tecnológica, o envolvimento do aspecto humano deve ser reavaliado.
De acordo com Weckenmann et al. (2019), a velocidade pela qual o conhecimento é gerado aumentou exponencialmente, influenciada pela 4° Revolução Industrial e o surgimento da IoT, CPS e da integração horizontal e vertical, entre outros, e o conceito de Gerenciamento Virtual da Qualidade (vQM) pode ser uma consequência destes eventos, pois a quantidade de informações e novos conceitos atinge níveis incontroláveis.
Ainda de acordo com Weckenmann et al. (2019), o vQM combina simulação e realidade virtual, e permite interação virtual com fabricação, controle e inspeção, além disso, a comunicação é suportada pela internet, o que permite interação entre pessoas, máquinas e máquinas e pessoas.
Nos últimos anos a tecnologia disponibilizada pela I.4.0 permitiu que, por exemplo, máquinas de medição tridimensionais integradas à produção permitissem o controle dos processos e produtos, otimizando recursos e eficiência (FERREIRA E GUERRA, 2017), além disso, técnicas de mineração de dados, aplicadas à manufatura inteligente fornecem feedback
on line que são utilizados para melhorar a fabricação e a qualidade dos produtos (OLIFF E LIU,
2017), e finalmente, existem evidências que novas tecnologias e sistemas inteligentes de controle da qualidade conseguem prever falhas e defeitos em operações de usinagem (ALBERS et al., 2017), resumindo o conceito de Qualidade mudou e a integração com a tecnologia e a Indústria 4.0 é inevitável.
1.1 Caracterização do problema
De acordo com Kohler e Weisz (2016), a I.4.0 é uma nova abordagem para controlar os processos de produção, a qual fornece sincronização em tempo real dos fluxos, permitindo a fabricação unitária e personalizada de produtos. Paralelamente, a indústria tem vivenciado nas últimas décadas a denominada customização em massa, com o objetivo de atender aos requisitos específicos dos clientes (PEREIRA E ROMERO, 2017), particularmente, em setores como o automobilístico, vestuário, computadores, eletrônicos, telefones celulares e nutrição personalizada (FOGLIATTO, et al, 2012). Dentro deste contexto, a I.4.0 está afetando a maneira pela qual as empresas conduzem a Gestão da Qualidade neste novo ambiente, e daí faz-se necessário caracterizar a contribuição e a influência desta para a estruturação da Qualidade 4.0, ou seja, a Gestão da Qualidade no ambiente da 4° Revolução Industrial.
A partir desta integração faz-se necessário identificar quais princípios, ferramentas e técnicas da I.4.0 estão contribuindo para a Gestão da Qualidade, de que maneira isto está ocorrendo e quais os benefícios gerados.
Questão de pesquisa: É possível mensurar a aderência dos eixos da Qualidade 4.0 em relação aos Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0?
1.2 Objetivo
O objetivo geral deste trabalho é identificar as interfaces da indústria 4.0 e da Qualidade 4.0, conceito novo, estruturado recentemente e que exibe a evolução do Sistema de Gestão da Qualidade em um ambiente de produção customizada em massa.
Entre os objetivos específicos desta pesquisa é possível citar:
1) Elaborar um questionário a partir dos eixos da Qualidade 4.0 (JACOB, 2017b) com interfaces junto aos princípios, ferramentas e técnicas da I.4.0.
2) Desenvolver 2 estudos de casos de empresas do mesmo ramo com a utilização do questionário desenvolvido.
3) Analisar os resultados quali e quantitativamente. 4) Estabelecer um comparativo entre as 2 empresas.
1.3 Estrutura da dissertação
A estrutura deste trabalho é detalhada na Figura 1 que se segue.
Figura 1 - Estrutura da dissertação
De acordo com a figura 1 o trabalho será estruturado sequencialmente em introdução (1), referencial teórico (2), metodologia (3), onde o trabalho será desenvolvido, resultados encontrados (4) e conclusão (5).
1.3.1 Desenvolvimento teórico
O desenvolvimento teórico apresenta uma visão geral, ajudando na identificação do problema, além de seus objetivos. Nesta etapa será realizado o levantamento teórico do trabalho, o qual será constituído de uma revisão bibliográfica em relação aos conceitos de Indústria 4.0 e Qualidade 4.0, pesquisa esta realizada entre os anos de 2011 e 2018, uma vez que o conceito de Indústria 4.0 surgiu e iniciou sua difusão em 2011, considerando-se as principais bases para consulta.
1.3.2 Metodologia
Nesta etapa é apresentada a integração dos conceitos de Indústria 4.0 e Qualidade 4.0, e a partir daí será conduzido um crosschecking entre os Princípios, Ferramentas e Técnicas da I.4.0 e os principais eixos da Qualidade 4.0, cujo resultado será a base para a elaboração de um questionário, o qual aplicado proverá as informações necessárias para responder ao questionamento inicial.
1.3.3 Análise dos Resultados e Considerações Finais
Com base nos resultados levantados através da metodologia e aplicação, os mesmos serão discutidos e a conclusão, baseada na análise bibliográfica, no questionário aplicado e na análise serão apresentados.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Este capítulo busca contextualizar os principais temas abordados por este trabalho. Com este objetivo foi realizado um levantamento sobre os principais conceitos associados à Indústria 4.0, também, denominada por alguns como 4° Revolução Industrial, Qualidade 4.0 e customização em massa mencionados em artigos científicos e/ou em livros e outras publicações.
2.1 Indústria 4.0
De acordo com Schwab (2016), “Estamos a bordo de uma revolução tecnológica que transformará fundamentalmente a forma como vivemos, trabalhamos e nos relacionamos. Em sua escala, alcance e complexidade, a transformação será diferente de qualquer coisa que o ser humano tenha experimentado antes.”
Esta nova realidade trata de uma economia com forte presença digital e conectividade entre as pessoas (P2P), entre máquinas (M2M) e entre máquinas e pessoas (M2P), cujo foco principal é a troca de informações. A 4° Revolução Industrial, ou simplesmente, I.4.0, caracteriza-se pela hiperconectividade em tempo real, graças à internet, porém, alia-se às mudanças no sistema de produção e consumo decorrentes da introdução dos sistemas ciberfísicos (Cyber-physical systems - CPS), internet das coisas (Internet of thinks -
IoT), internet dos serviços (Internet of services - IoS), internet de dados (Internet of data - IoD), Big Data, inteligência artificial e outros sistemas físicos, tais como robótica, manufatura aditiva
(impressão 3D), nanotecnologia e biotecnologia, realidade aumentada (Augmented Reality) e manufaturada em nuvem (Cloud Manufacturing). (SCHWAB, 2016; SCHUH et al., 2017; PEREIRA et al., 2017)
De acordo com Liao et al. (2017), diversos países do mundo criaram planos e estratégias visando a implementação da Indústria 4.0, conforme citado em sequência:
EUA (2011) – Advanced Manufacturing Partnership; Alemanha (2012) – High-Tech Strategy 2020;
França (2013) - La Nouvelle France Industrielle; Reino Unido (2013) – Future of Manufacturing;
Coréia do Sul (2014) - Innovation in Manufacturing 3.0; China (2015) – Made in China 2025;
Japão (2015) – Super Smart Society;
Singapura (2015) - RIE 2020 Plan (Research, Innovation and Enterprise).
Além das iniciativas governamentais, a 4° Revolução Industrial vem sendo estudada por um número crescente de centros de pesquisas, universidades e pela inciativa privada, as quais contribuem de sobremaneira para a propagação de seus conceitos.
A IoT (Internet of Thinks), a IoS (Internet of Services) e a IoD (Internet of Data) permitem que toda a empresa constitua um ambiente inteligente; adicionalmente, as máquinas inteligentes, os sistemas de armazenamento e as instalações de produção, desenvolvidas com tecnologia digital permitem uma integração completa de informações e dos sistemas de comunicação, envolvendo toda a cadeia de suprimentos desde os fornecedores de materiais ou serviços, até os clientes finais. (KAGERMANN, et al., 2013)
Conforme Bloem et al. (2014), hoje nos encontramos na I.4.0, ou seja, na 4° fase da Revolução Industrial, a qual caracteriza-se pela utilização dos denominados sistemas ciber-físicos (Cyber-physical systems), os quais constituem a base dos sistemas produtivos inteligentes, e são consequência da integração da produção, da necessidade de sustentabilidade e da satisfação do cliente; esses elementos, graças à internet, que conecta microprocessadores, constituem-se nos cérebros dos dispositivos e sistemas digitais tornando possível esta integração.
A principal abordagem da Indústria 4.0, conforme Anderl (2014) é utilizar as habilidades dos sistemas ciber-físicos para fornecer inteligência e comunicação aos denominados sistemas inteligentes, os quais podem ser entendidos como sucessores dos sistemas adaptativos e mecatrônicos, e permitem a operação e a comunicação entre sistemas. Portanto, a Industria 4.0 é uma abordagem estratégica visando a integração de sistemas de controle avançados com a tecnologia de internet, que permite a comunicação entre pessoas, produtos e sistemas produtivos.
De acordo com Brettel et al. (2014), a Indústria 4.0 se concentra no estabelecimento de produtos e processos inteligentes. Na fábrica do futuro, as denominadas Smart Factories, será necessário lidar, ao mesmo tempo, com a necessidade de se desenvolver novos produtos rapidamente, com a flexibilização da produção e com processos complexos. Assim sendo, os sistemas ciber-físicos (Cyber-physical systems) permitirão a rápida comunicação entre homens, máquinas e produtos.
A Indústria 4.0 refere-se a um novo estágio de desenvolvimento e gestão empresarial, o qual reconhece que os métodos e processos tradicionais de produção estão no meio de uma transformação digital, abraçando cada vez mais a tecnologia da informação (TI),
a qual é responsável por romper as fronteiras entre os mundos real e virtual, mais conhecidos como sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems). Além disso, redes inteligentes, integradas a sensores e elementos de controle, constituem-se nos alicerces das denominadas fábricas inteligentes (Smart Factories), que sustentam e suportam a Indústria 4.0, tudo isto integrado via internet das coisas (IoT – Internet of Thinks), internet dos serviços (IoS – Internet
of Services) e internet dos dados (IoD – Internet of Data) às pessoas. (DELLOITE, 2015)
Conforme Heng (2014), a Indústria 4.0 é focada em produtos, procedimentos e processos inteligentes, portanto o elemento chave é a smart factory que controla o rápido crescimento da complexidade dos produtos, ao mesmo tempo que eleva a eficiência produtiva, ou seja, tem-se a customização em massa, graças a comunicação direta entre homens, máquinas e recursos.
De acordo com Roland Berger (2014), a 4° Revolução Industrial (Indústria 4.0) já está a caminho, sendo que algumas áreas sentirão a mudança rapidamente e de forma perturbadora, e outras, verão mudanças mais lentas e de forma mais consistente. Na Indústria 4.0 os objetos físicos integrar-se-ão, perfeitamente, às redes de informação, e a internet criará uma rede, combinando máquinas inteligentes, sistemas e processos. Desta maneira homens e máquinas trabalharão lado a lado, e os mundos real e digital estarão conectados.
Conforme Shrouf et al. (2014) a Indústria 4.0 exibe como princípio básico um núcleo comum formado pela internet das coisas (IoT) e a fabricação inteligente, ou seja, produtos em fabricação, componentes e máquinas coletam e compartilham dados continuamente, em tempo real. As fábricas inteligentes (Smart Factories) fornecem produtos e serviços inteligentes aos clientes, via internet, e graças a análise destes dados é possível definir o melhor comportamento e as necessidades dos clientes.
De acordo com Hermann et al. (2015), o termo Industria 4.0 é utilizado para designar a próxima revolução industrial, e ficou conhecido à partir de 2011 quando uma iniciativa conjunta de representantes empresariais, políticos e acadêmicos, promoveram a ideia como uma maneira de reforçar a competitividade da indústria de transformação alemã. O governo alemão apoiou a iniciativa, anunciando que a Indústria 4.0 faria parte da “Estratégia de alta tecnologia 2020 para a Alemanha”. Com base nesta visão, a Industria 4.0 (I.4.0) estabeleceu recomendações envolvendo a organização da cadeia de valor e a gestão de todo o ciclo de vida de um produto.
A 4° Revolução Industrial ou Indústria 4.0 pode ser definida pela produção digital, inteligente, integrada via rede, e auto gerenciada, a qual é realizada através da união de técnicas produtivas, tecnologia da informação (TI) e internet, trazendo grandes oportunidades e desafios
para esta nova fase do processo de industrialização. Em resumo, a Indústria 4.0 é uma nova tecnologia produtiva, a qual alia TI e comunicação. (AICHHOLZER et al., 2015)
A Indústria 4.0 engloba o desenvolvimento e a integração de tecnologias inovadoras, tanto de comunicação como de informação (TI) aplicáveis ao setor industrial, e as características definidas serão as redes inteligentes, as quais compreendem a integração da tecnologia da informação incorporadas em objetos, materiais e máquinas, bem como processos logísticos e de gerenciamento interconectados. (ICA, 2015)
Conforme Koch (2015), a 4° Revolução Industrial pode ser entendida como uma nova forma de se organizar e controlar a cadeia de valor do ciclo de vida dos produtos, voltada para o atendimento dos requisitos cada vez mais individualizados dos clientes. O ponto de partida desta nova fase da Revolução Industrial é a disponibilidade das informações relevantes em tempo real, conectando todas as etapas da cadeia de valor; a conexão entre pessoas, coisas e sistemas cria conexões dinâmicas, auto organizadas e otimizadas.
A Indústria 4.0 pode ser entendida mais como uma visão do que uma definição, no entanto, pode-se defini-la como uma tendência rumo à automação e a troca de dados ou informações. Fundamenta-se na Smart Factory, nos sistemas ciber-físicos (Cyber-physical
Systems) e na Internet of Thinks (IoT), porém, vai muito além dessas tecnologias, pois o volume
de dados em trânsito cresce vertiginosamente, graças ao aperfeiçoamento dos computadores, do aprimoramento da conectividade, das novas redes e do RFID. Logo, a Indústria 4.0 é o resultado dos avanços tecnológicos e os benefícios das aplicações práticas destes permitirão que a customização em massa seja cada vez mais real e ao alcance de todos. (PILGRIM, 2015) Para Schmidt et al. (2015), a Indústria 4.0 consiste na superposição de vários desenvolvimentos tecnológicos, os quais englobam produtos e processos. A indústria 4.0 relaciona-se, diretamente, com os sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems), os quais detalham a fusão dos fluxos de trabalho digital com os físicos, ou seja, as etapas de produção físicas são acompanhadas por processos computadorizados. Os sistemas ciber-físicos incluem capacidade de armazenamento e computação, mecânica e eletrônica, baseadas na internet, além disso, a IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), constituem-se em meios de comunicação entre entidades físicas e serviços, respectivamente.
De acordo com Sommer (2015), na Indústria 4.0, os produtos informam às máquinas, automaticamente, quais operações devem ser executadas, ou seja, os produtos são inteligentes (Smart Products), pois dispõem de códigos de barras, RFID (Radio Frequency
IDentification) ou QRcode (Quick Response code), que exibem informações relevantes a
transmitem on-line, assegurando a operação adequada de máquinas e equipamentos. Em suma, os objetos inteligentes se comunicam e os mundos real e virtual se fundem nos denominados sistemas ciber-físicos (Cyber-physical Systems).
Conforme Kolberg e Zühlke (2015), hoje enfrentamos um novo paradigma denominado Indústria 4.0, o qual num primeiro momento lembra a manufatura assistida por computador (CAM – Computer aided manufacturing), pois impulsionada pela tecnologia da informação (TI), a Indústria 4.0 é uma abordagem de rede, na qual máquinas e objetos estão se tornando inteligentes e fazem parte de uma rede interconectada. Estes objetos podem ser manipulados como partes de um brinquedo lego e o princípio do “Plug’n’Play” é aplicável para facilitar a engenharia e a configuração.
De acordo com Geissbauer, et al. (2016), enquanto a 3° Revolução Industrial foca na automação industrial de máquinas e processos, a 4° Revolução Industrial foca na digitalização de ponta a ponta (end-to-end) envolvendo todos os ativos físicos e na integração dos ecossistemas digitais. Logo, atividades de gerar, analisar e comunicar dados e informações sustentam os ganhos prometidos pela 4° Revolução Industrial.
Conforme Schwab (2016), a 4° Revolução Industrial criará um mundo no qual a virtualização e os sistemas físicos de manufatura cooperarão um com o outro de maneira flexível.
Para Albers et al. (2016), a Indústria 4.0 descreve a 4° Revolução Industrial que conduz a uma produção inteligente, conectada e descentralizada. O ponto central da Indústria 4.0 reside na comunicação contínua entre seres humanos, máquinas e produtos durante o processo de produção, o que é possível graças à implementação dos sistemas ciber-físicos, cujo objetivo central é aumentar a eficiência em relação ao tempo dispendido e a qualidade do produto manufaturado.
A Indústria 4.0 fundamenta-se em conceitos e tecnologias que incluem os CPS
(Cyber-physical Systems), a IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), baseado na
comunicação perpétua, via internet, que permite interação e troca de informação, logo Indústria 4.0 será marcada por processos automatizados e digitalizados, aonde o uso da eletrônica e da TI na fabricação e nos serviços será cotidiano. (ROBLEK, et al., 2016)
De acordo com Stock e Seliger (2016), a criação de valor industrial nos países industrializados é moldada pelo desenvolvimento rumo a 4° Revolução Industrial, a qual fundamenta-se no estabelecimento de fábricas, produtos e serviços inteligentes, incorporados a
IoT (Internet of Thinks) e a IoS (Internet of Services), também, denominadas de internet
Para Thoben et al. (2016), a 4° Revolução Industrial caracteriza-se pela introdução da IoT e da IoS, o que permitiu o surgimento de fábricas inteligentes que exibem integração horizontal e vertical. Graças à indústria 4.0, os produtos e as matérias-primas carregam dados e informações, as quais podem ser compartilhadas com máquinas e equipamentos, permitindo a produção em massa customizada, tudo dentro dos denominados sistemas ciber-físicos (CPS). A Indústria 4.0 é um sistema tecnológico complexo que introduz avanços relevantes que estão associados às denominadas fábricas inteligentes (Smart Factories). Este termo abrange um conjunto de desenvolvimentos ou tecnologias industriais tais como o CPS, a IoT, a
IoS, a robótica, o Big Data, o Cloud Manufacturing (manufatura em nuvem) e a Augmented Reality (realidade aumentada), e a adoção dessas tecnologias é fundamental para o
desenvolvimento de processos de produção inteligentes que se comunicam e se controlam mutuamente. (PEREIRA; ROMERO, 2017)
De acordo com Strange e Zucchella (2017), a Indústria 4.0 é um termo utilizado para descrever uma estratégia de alta tecnologia, e hoje, utilizada para se referir aos CPS e processos dinâmicos de dados que utilizam grandes quantidades de dados ou informações para operar máquinas inteligentes. Em outras palavras, a Indústria 4.0 refere-se ao surgimento e difusão de uma série de tecnologias digitais, de modo que produtos, dispositivos e máquinas possam se comunicar e interagir uns com os outros.
De acordo com Singh (2017), a Indústria 4.0 que representa a 4° Revolução Industrial é uma evolução tecnológica que trabalha com a integração dos sistemas ciber-físicos (CPS) e dos sistemas embarcados, atuando conjuntamente com a Internet das coisas (IoT) e a Internet dos serviços (IoS). O foco principal da I.4.0 é a inteligência descentralizada que une os mundos real e virtual.
Graças à evolução tecnológica, um produto será capaz de se comunicar com as máquinas e/ou equipamentos de produção, criando um mundo conectado e dotado de inteligência, surgirão então as fábricas e produtos inteligentes (Smart Factories e Smart
Products), os quais afetarão toda a cadeia de valor e o modelo de negócios. Em resumo, a
semente da indústria 4.0 tem origem na Tecnologia da Informação (TI), a qual é empregada na integração dos sistemas de negócios e produção, assim, um produto de alta qualidade, mais sustentável e de baixo custo terá origem. (SINGH, 2017)
Conforme Yin et al. (2017), a I.4.0 é uma iniciativa que contempla inovações tecnológicas como a IoT, o BigData, a manufatura aditiva, a computação em nuvem, a inteligência artificial (AI) e os CPS (Cyber-physical Systems), e ao longo dos últimos anos tem atraído a atenção de governos, industrias e pesquisadores. Assim como na 3° Revolução
Industrial, a demanda por produtos na I.4.0 depende do volume, da variedade e do prazo de entrega. Um sistema de manufatura inteligente deve considerar, a comunicação entre clientes, montadores, fornecedores e outros provedores de serviços via BigData e IoT, e um sistema constituído de uma smart factory e seus fornecedores.
De acordo com Wang et al. (2017) Indústria 4.0 trata-se de um termo coletivo que envolve a organização e a tecnologia da cadeia de valor. Os sistemas ciber-físicos (CPS) acompanham os processos físicos, conectam o mundo virtual com o físico e tomam decisões descentralizadas dentro das denominadas fábricas inteligentes (smart factories). Além disso, a
IoT permite colaboração e comunicação em tempo real entre os sistemas ciber-físicos. Os
processos de tomada de decisão são apoiados pela mineração de dados, que é capaz de descobrir conhecimento de várias fontes e os participantes podem utilizar os serviços interorganizacionais e internos através da IoT.
O termo Indústria 4.0 tem sua origem associada ao termo alemão “Industrie 4.0”, introduzido em 2011 na Feira de Hannover, e que se tornou foco imediato do governo alemão e de outros países europeus, entretanto, pode ser entendido como a aplicação dos CPS
(Cyber-physical Systems) na produção industrial, o que é equivalente à introdução da internet industrial
pela GE nos EUA. O conceito de Indústria 4.0 pode estar em um futuro próximo, porém, seus princípios e tecnologias tem sido alvo de pesquisa há mais de uma década, e muitos pesquisadores creem que, desejado ou não, trata-se de um fenômeno próximo. Similar à internet nos anos 90, a Indústria 4.0 é um sucesso potencial e não, apenas, um exagero. (GHOBAKHLOO, 2018)
A Indústria 4.0 é um sistema dinâmico e integrado, e as integrações vertical e horizontal, e a fusão dos mundos real e virtual, associadas às tecnologias como CPS, IoT,
IoS, etc. permitem uma integração em escala global. A denominada Smart Factory
preconiza um sistema de produção descentralizado, onde máquinas, processos, seres humanos e recursos comunicam-se entre si e aprendem uns com os outros, e os dados relevantes e pertinentes permitem uma vantagem competitiva graças a resolução precoce de problemas e falhas. (GHOBAKHLOO, 2018)
A Indústria 4.0 através do princípio da modularidade que envolve diferentes níveis de produção e fabricação, fundamenta-se em uma cadeia de suprimentos ágil, em sistemas de fluxo de materiais e processos flexíveis, aliados aos procedimentos de tomada de decisão modulares que permitem a personalização de produtos. A personalização implica em customização em massa, graças aos CPS, IoT, automação e manufatura aditiva entre outras
tecnologias, permitindo a reconfiguração de produtos com base nas preferências identificadas junto aos clientes, graças à análise e previsão do comportamento obtidas decorrente da utilização do BigData-Analytics. (GHOBAKHLOO, 2018)
De acordo com Xu et al. (2018), nos últimos anos a I.4.0 surgiu como uma estrutura tecnológica promissora usada para integrar processos de manufatura tanto a nível intra-organizacional como inter-organizational, graças ao desenvolvimento da tecnologia da informação (TI). Esta viabilidade foi evidenciada, particularmente, através da digitalização das cadeias horizontal e vertical, e a melhoria da qualidade na I.4.0 pode ser concretizada pela integração de novas tecnologias, ou de tecnologias já existentes, em especial, pela implementação dos Cyber-physical Systems (CPS).
2.1.1 Princípios, Ferramentas e Técnicas da Indústria 4.0
De acordo com Hermann et al. (2015) os princípios da Industria 4.0 foram estabelecidos ou derivados a partir de alguns componentes da Indústria 4.0 e são detalhados em sequência.
Interoperacionalidade: Significa que os sistemas ciber-físicos (CPS) existentes em uma fábrica ou ambiente industrial, mesmo que manufaturados por fornecedores diversos, são capazes de se comunicar uns com os outros através das redes.
Virtualização: Possibilita que os dados obtidos dos sistemas ciber-físicos (CPS) a partir de produtos e equipamentos físicos sejam transmitidos aos modelos virtuais e em simulações, espelhando comportamentos reais no ambiente virtual.
Descentralização: A crescente demanda por produtos customizados torna cada vez mais difícil controlar os sistemas de maneira centralizada. Os processos produtivos com computadores embarcados em conjunto com a internet das coisas (IoT) habilitam os CPS a tomarem decisões por conta própria e em tempo real.
Adaptação da produção em tempo real: Uma vez que os dados são analisados no instante em que são coletados, é possível que a produção seja realocada ou transferida para outras linhas ou máquinas em caso de falhas ou na hipótese de ser necessária a produção de bens customizados.
Orientação aos serviços: Dados e serviços são disponibilizados em rede aberta, tornando a internet de serviços (IoS) mais robusta. Dessa forma, a customização de processos
de produção exibe maior flexibilidade de adaptação de acordo com as especificações dos clientes.
Modularidade: Sistemas modulares são capazes de adaptar-se com flexibilidade às mudanças nos requisitos, substituindo ou expandindo módulos individuais. Portanto, os sistemas modulares (equipamentos e linhas produtivas) podem ser facilmente ajustados em caso de flutuações sazonais ou em eventuais adaptações das características dos produtos.
De acordo com Holanda (2010), as ferramentas podem ser entendidas como um conjunto de instrumentos e utensílios empregados em um ofício. Já para Houaiss (2009), uma ferramenta consiste em qualquer instrumento que se utilize para a realização de um trabalho. Em relação à Indústria 4.0, destacamos na Tabela 1, as principais ferramentas envolvidas e que dão suporte a mesma.
Tabela 1- Ferramentas da Indústria 4.0.
Fonte: Adaptado de Cesar (2017)
Já as técnicas, conforme Holanda (2010), constituem-se num conjunto de métodos, práticas e processos essenciais à perfeita execução de uma arte ou profissão, enquanto que para Houaiss (2009), tratam-se de métodos e processos próprios de uma arte, ciência ou profissão,
Ferramenta Definição
RFID (Radio frequency identification)
Conhecidos comumente como etiquetas empregadas na identificação e rastreamento de objetos de interesse, permitem, além da capacidade de identificação de cada item, o armazenamento e a recuperação local de características relevantes de cada item. (ZHOU; PIRAMUTHU, 2011)
Augmented reality (Realidade aumentada)
É o aprimoramento da percepção humana por meio da utilização de objetos virtuais, ou seja, as informações relevantes podem ser adicionadas diretamente ao campo visual do trabalhador, graças a plataformas móveis. (GORECKY et al, 2014)
Manufatura aditiva
A produção de peças por meio de impressoras 3D (manufatura aditiva) refere-se a um conjunto de tecnologias que produzem objetos por meio da adição de material, no lugar da remoção mecânica ou da conformação. Este processo envolve a construção de um produto em camadas pela deposição de um pó, muito fino, ou de um material líquido, o qual é então fundido ou solidificado. (DELLOITE, 2014)
BigData
Big Data é um grande banco de dados que contém informações úteis para a tomada de decisão, porém, este banco exibe como diferencial o fato de que estas informações são dinâmicas, ou seja, os resultados das análises variam em tempo real de acordo com as alterações externas. (VENTURELLI, 2016)
Virtual reality (Realidade virtual)
Realidade Virtual é uma tecnologia de interface capaz de enganar os sentidos de um usuário, por meio de um ambiente virtual, criado a partir de um sistema computacional. Ao induzir efeitos visuais, sonoros e até táteis, permite a imersão completa em um ambiente simulado, com ou sem interação do usuário. (TECHTUDO, 2017)
constituindo-se em um método particular de fazer alguma coisa. No que tange à Indústria 4.0, relacionamos na Tabela 2, as principais técnicas aplicáveis.
Tabela 2 - Técnicas da Indústria 4.0
Técnica Definição
CPS (Cyber physical Systems)
Os sistemas ciber-físicos (CPS ) constituem-se na fusão dos mundos físico e virtual, e podem ser entendidos como a integração da computação com os processos físicos, ou seja, computadores e redes incorporam, monitoram, e controlam os processos físicos e os realimentam com informações e dados. (HERMANN et al., 2015)
Integração Horizontal
Conecta através de sistemas ciber-físicos (CPS ) diferentes plantas distribuídas ao redor do mundo, cada uma responsável por uma etapa ou fase de um processo produtivo (BLOEM, 2014); em outras palavras, trata da digitalização envolvendo toda a cadeia de suprimentos, desde os fornecedores, passando pelos fabricantes e chegando até os clientes.
Integração Vertical
Busca conectar através de sistemas digitais as máquinas e os processos desde a matéria-prima ao consumidor final, de modo que a produção possa ser monitorada e acompanhada on line e em tempo real. (BLOEM, 2014)
Manutenção Preditiva
A manutenção preditiva é um método aplicado com a finalidade de indicar as condições reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam seu desgaste ou processo de degradação. Consiste em monitorar regularmente as condições mecânicas, eletrônicas, pneumáticas, hidráulicas e elétricas dos equipamentos e, adicionalmente, o rendimento operacional de seus processos. Como resultado desse monitoramento, observa-se um aumento dos intervalos dos reparos por quebras (manutenção corretiva) e dos reparos programados (manutenção preventiva), bem como um aumento de rendimento no processo, uma vez que estes estarão disponíveis por um tempo maior para a operação. (CYRINO, 2016)
Smart Factory
A fusão dos mundos virtual e físico através dos CPS e a consequente fusão dos processos técnicos e administrativos abriram caminho para a criação do conceito de Smart Factory . Além da automação, a palavra de ordem é flexibilização e otimização em tempo real, graças à conectividade. (SHARMA, 2016)
Smart Product
É uma entidade (objeto tangível, software, ou serviço) projetado e feito para se auto organizar, para incorporar diferentes ambientes (inteligentes) ao longo do seu ciclo de vida, proporcionando maior simplicidade e maior interação, tendo um comportamento proativo, com interfaces naturais. (MUHLHAUSER, 2008)
IoT (Internet of Things)
A IoT consiste em conectar máquinas e produtos, através de dispositivos e sensores, como RFID , código de barras, QR code , Bluetooth , entre outros, à rede de computadores, possibilitando a automação e centralização do controle e produção. (ANDERL, 2014)
Fonte: Adaptado de Cesar (2017)
2.2 Qualidade 4.0
De acordo com Weckenmann et al. (2016), a história da Gestão da Qualidade exibe um desenvolvimento constante, sempre visando a consecução de uma qualidade mais abrangente e eficiente para os produtos e serviços entregues. Durante o último século as questões relacionadas à qualidade têm-se ampliado continuamente desde o foco inicial no produto final até, nos dias de hoje, quando produto, processos, parceiros, fornecedores, clientes e mão-de-obra, além de suas inter-relações são consideradas. Além disso, atualmente, a qualidade se depara com questões relativas à responsabilidade ambiental e social, o que leva a Gestão da Qualidade a se constituir em um dos fatores de sucesso das organizações.
O conceito de Qualidade 4.0 prevê um ambiente com mudanças rápidas, e para que profissionais e o próprio Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ) obtenham êxito e contribuam para o crescimento e a evolução da organização, os dados e os processos de qualidade precisam não só fazer parte, mas estar integrados ao ecossistema da qualidade. Produtos, processos e máquinas inteligentes podem ser auto ajustados e direcionados, e a Qualidade precisa determinar limites permitidos, sem a intervenção do homem, porém, em conformidade com o SGQ organizacional, além de assegurar os registros destas ações. (PILGRIM, 2015)
Com a demanda crescente por produtos customizados, os processos industriais necessitam, cada vez mais, incluir o SGQ, o qual não deve se limitar a registrar dados e eventos, IoD (Internet of Data) A IoD permite transferir e armazenar grandes quantidades de dados de forma adequada e
fornece métodos de análise para interpretar os dados em massa. (ANDERL, 2014)
IoS (Internet of Services)
A IoS fornece uma base comercial e técnica, onde prestadores de serviços e consumidores formam redes de negócios para fornecimento e consumo de serviços. Conforme Cardoso (2009), hoje há uma clara transição de uma economia baseada na manufatura para outra baseada em serviços, e é aí que a IoS se estabelece num ecossistema fundamentado na web e na TI.
Cloud Manufacturing (Manufatura em nuvem)
A manufatura em nuvem consiste em um novo paradigma de fabricação baseado em redes, ou seja, utiliza-se da tecnologia de rede, da computação em nuvem, da computação de serviços e da capacidade de fabricação que podem ser gerenciados e operados de maneira inteligente e unificados para a fabricação de produtos seguros, confiáveis, de alta qualidade, baixo custo e sob demanda. (ZHANG et al., 2014)
mas sim, colaborar, interagir e responder às novas necessidades, através de ferramentas como o BigData-Analytics, a IoT e a integração com outros aplicativos corporativos como ERP, MES, etc. (PILGRIM, 2015)
De acordo com Putnik et al (2015) a utilização de sensores conectados aos denominados smart objects (objetos inteligentes) permitem ganhos de produtividade, qualidade e confiabilidade, associados à redução de lead-time e otimização de máquinas e equipamentos. Conforme Albers et al. (2016), a introdução de um modelo de qualidade na Indústria 4.0 exige integração dentro e fora da empresa, pois da mesma forma que afeta processos, fluxos de informações e documentação, afeta fornecedores, parceiros e clientes da organização, todos envolvidos na cadeia de valor.
A Indústria 4.0 promete grandes benefícios para as indústrias e novas oportunidades, e junto a esta tendência, as empresas necessitam envidar esforços rumo a criação de produtos de alta qualidade, mantendo a empresa competitiva e satisfazendo as necessidades dos clientes. Nos dias de hoje, o SGQ não se concentra, apenas, em evitar defeitos ou falhas, mas em assegurar alto desempenho com máxima eficiência. O aumento das expectativas dos clientes, a globalização e o contínuo aumento da complexidade dos produtos, são algumas das razões que tornam o SGQ indispensável. (FOIDL e FELDERER, 2016)
O SGQ aborda, conforme NBR ISO 9001, diferentes aspectos, e em um ambiente de Indústria 4.0 deve-se integrá-los verticalmente, horizontalmente, e digitalmente de ponta à ponta; a integração vertical engloba máquinas, equipamentos, recursos e produtos dentro da organização, e para resolver o problema decorrente do grande volume de dados gerados, o
BigData-Analytics pode representar uma solução viável, analogamente, o emprego do RFID
favorece a rastreabilidade ao longo do processo, agilizando possíveis diagnósticos e soluções. Já a integração horizontal permite que clientes rastreiem e monitorem seus produtos em tempo real, identificando seu status e exibindo coordenação entre produto e cliente. Já a implementação dos CPS (Cyber-Physical Systems) permite uma integração digital de ponta a ponta, abrangendo aspectos que envolvem desde os requisitos dos clientes, a arquitetura dos produtos e os processos de fabricação. (FOIDL e FELDERER, 2016)
Conforme Park et al. (2017), não há dúvida de que no ambiente da indústria 4.0, a qualidade englobará a qualidade de serviços personalizados com a possibilidade de customização em massa e a produção personalizada. Particularmente, a qualidade do projeto se mostrará mais importante que a qualidade associada a fabricação, pois a primeira influenciará o grau de satisfação do cliente, uma vez que as diferenças relativas a qualidade na fabricação será minimizada graças as smart factories, a robotização e a manufatura aditiva. Como o
homem evoluirá para o phono sapiens, o fator mais relevante para a qualidade será a velocidade, tanto em relação ao projeto, quanto ao que se refere a produção e entrega, pois na era da customização em massa, identificar as necessidades do cliente e produzir o mais rápido possível, constitui-se na forma de satisfazer o cliente e sobreviver.
Na era da 4° Revolução Industrial, a interface entre planejamento, projeto, produção, marketing e vendas será feita via BigData, com o auxílio da IoT e da AI (artificial
intelligence). O BigData utiliza dados extraídos de redes sociais, blogs, notícias, youtube, fotos,
etc., os quais são classificados e avaliados com o objetivo de criar uma sistemática de relacionamento com o cliente, similar ao CRM (Customer relationship management) que servirá de base para avaliar produtos e serviços, e é crucial para as áreas de marketing e vendas. Ainda dentro do ambiente da I.4.0, a inspeção por amostragem dará lugar a inspeção 100%. (PARK et al., 2017)
A Qualidade 4.0 é uma referência à Indústria 4.0, a qual está acontecendo ao nosso redor, atualmente, e conecta pessoas, máquinas e dados, democratiza tecnologias e introduz capacidades transformadoras. Estas tecnologias permitem transformar cultura, liderança, colaboração e conformidade, logo, Qualidade 4.0 não trata de tecnologia, mas envolve usuários e processos que as utilizam para maximizar o valor. (JACOB, 2017b)
De acordo com Pereira e Romero (2017), a Indústria 4.0 trará impacto em diversas áreas, aprimorando a qualidade de produtos e serviços. Nos últimos anos, mudanças na economia e na dinâmica de mercado resultaram em uma crescente demanda por produtos mais inteligentes e complexos, ou seja, os produtos se tornaram configuráveis e modulares, promovendo a customização em massa para atender aos requisitos dos clientes. Desta forma, a Indústria 4.0 que é caracterizada pela inovação de novos produtos e serviços, como sistemas embarcados responsivos e interativos, permite gerenciar e rastrear atividades em tempo real, otimizando a cadeia de valor e fornecer informações relevantes sobre o status do produto durante seu ciclo de vida.
A última década exibiu avanços rápidos em conectividade, mobilidade, análise, escalabilidade e dados, e tais transformações levaram à melhoria e ao monitoramento da qualidade que constituem-se em algumas das principais contribuições da Indústria 4.0 à qualidade. O termo Qualidade 4.0 surgiu graças a uma série de avanços tecnológicos, que juntos possibilitaram a inovação e a conectividade entre pessoas, entre máquinas e entre máquinas e pessoas. Dentre estes avanços citam-se o desenvolvimento de sensores de baixo custo e elevada capacidade, as mídias sociais que introduziram novos paradigmas em relação à colaboração, os dados extraídos de sensores, mídias sociais, vídeos, sistemas tradicionais de negócios, sistemas
operacionais tradicionais, entre outros que geraram grandes bancos de dados (BigData), além da inteligência artificial (AI – Artificial intelligence), que constitui-se em uma tecnologia analítica capaz de analisar dados e retornar informações relevantes. (JACOB, 2017a)
Ainda que a indústria esteja nos estágios iniciais no que se refere à Qualidade 4.0, já existem exemplos significativos de sua implementação e benefícios. Citam-se como exemplos a adoção de inteligência artificial em um processo de manufatura com o objetivo de realizar testes qualitativos; em outro exemplo, uma empresa implementou um sistema para obter visibilidade em tempo real dos dados de um fornecedor situado em outro continente. Por fim, existem empresas que conectam dispositivos para melhorar o desempenho em relação ao nível de serviço estabelecido em contratos, ou seja, os denominados SLA – Service level
agreements. (JACOB, 2017a)
Conforme Jacob (2017b), o conceito de Qualidade 4.0 inclui a digitalização na Gestão da Qualidade, e mais importante, o impacto desta sobre as pessoas, processos e tecnologias ligadas à qualidade. A Qualidade 4.0 não substitui os métodos tradicionais de qualidade, mas cria e aprimora os existentes.
A evolução tecnológica introduzida pela Indústria 4.0 conecta pessoas, máquinas e dados, democratiza tecnologias e introduz capacidades transformadoras, e para a qualidade, tais tecnologias permitem a transformação da cultura, liderança, colaboração e conformidade, logo a Qualidade 4.0 não se limita à tecnologia, mas aos usuários dela. Dentro deste cenário envolve 11 eixos principais, ou seja: Sistema de gestão, Dados, Analytics, Conectividade, Aplicativos de desenvolvimento, Escalabilidade, Colaboração, Competitividade, Liderança, Cultura e
Compliance, os quais conectam processos, tecnologia e pessoas conforme Figura 2. (JACOB,
Figura 2: Eixos da Qualidade Fonte: Adaptado de Jacob, 2017b
Conforme Závadská e Závadský (2018), a Indústria 4.0, também conhecida como a 4° Revolução Industrial, está se tornando parte da vida dos negócios e influencia fundamentalmente a qualidade dos processos e produtos, eo uso de tecnologias como smart
glasses (óculos inteligentes), smart gloves (luvas inteligentes), smart watches (relógios
inteligentes), RFID, QRcodes, drones, veículos autônomos, manufatura aditiva, realidade virtual e robôs colaborativos, podem gerar reflexos positivos junto ao SGQ e às próprias atividades dos gestores de qualidade.
Atualmente a qualidade é função do produto, porém, num futuro próximo a qualidade dependerá do projeto, do software e dos dados, associados ao serviço prestado e a cultura (denominada de brand), ou seja, a qualidade estará associada à marca, logo a qualidade deve se concentrar em esclarecer a responsabilidade, ou, em outras palavras, deve se preocupar com a prestação de contas. (PARK et al., 2017)
Conforme pode ser observado na Figura 3, durante a 1° Revolução Industrial o homem beneficiou-se das primeiras máquinas introduzidas no processo produtivo, a qualidade centrava seus esforços no controle e a inspeção era a estratégia. Na 2° Revolução Industrial, teve início a produção em massa, e o homem beneficiou-se da introdução da energia elétrica, a garantia da qualidade tornou-se uma meta e a auditoria uma estratégia para a consecução da qualidade. (PARK et al., 2017)
Já a 3° Revolução Industrial beneficiou o homem com uma ajuda cerebral, focou na manufatura enxuta, e a qualidade concentrou-se na gestão e em estratégias inovadoras. Por fim, a 4° Revolução Industrial, ou simplesmente, Indústria 4.0, beneficia o homem com uma ajuda instintiva, foca na customização em massa, com a qualidade centrada na responsabilidade para com a sociedade e o meio ambiente, e emprega como estratégia uma qualidade aberta, ou seja, fundamenta-se no fato de que as informações ou dados não devem ser restritos, mas amparados em práticas de segurança, podem ser acessados por usuários autorizados via nuvem ou IoT. (PARK et al., 2017)
Figura 3 - Revoluções Industriais, estratégias e objetivos da Qualidade Fonte: Adaptado de Park et al., 2017
Ainda que a Gestão da Qualidade tenha se popularizado nas décadas de 80 e 90, as empresas do século XXI, ou seja, na era da Indústria 4.0, ainda lutam com o conceito, e recalls de produtos da GM e Toyota exemplificam os problemas de gerenciamento da qualidade. Tais desafios levantam questões como “onde estamos” e até que ponto as práticas e métodos tradicionais conseguirão suportar os novos estágios de desenvolvimento de produtos, as necessidades de redução do tempo de ciclo de produção e se os esforços da mão de obra serão capazes de atender a demanda e as expectativas dos consumidores numa era dominada pela Indústria 4.0. (NGAI et al., 2019)
Conforme Ngai et al. (2019), nesta fase o foco é essencial para capturar os aspectos humanos das dimensões da qualidade no atendimento às expectativas dos consumidores, na autonomia do chão de fábrica, na capacitação da mão de obra e na credibilidade junto aos consumidores, tudo integrado a Indústria 4.0. O objetivo é desmembrar os desafios e combinar
os aspectos soft (humanos) e hard (processos) para lidar com problemas como a falta de flexibilidade, a customização, as longas cadeias de suprimentos e o monitoramento dos fornecedores, e dentro desta ótica é possível que ocorram implicações em 5 eixos distintos, ou seja, aspectos econômicos, modelos de decisão, modelos de negócios, aspectos humanos e aspectos tecnológicos, os quais são apresentados a seguir.
Aspectos econômicos da Qualidade na era da Indústria 4.0:
Em relação aos aspectos econômicos da Qualidade na era da Indústria 4.0, Xiao et al. (2019), considerou em seu trabalho que a aplicação conjunta do monitoramento em 2 etapas, empregando-se para isto o gráfico de controle baseado na média (Xbar) para monitorar continuamente as características do processo, e o gráfico do tipo np (número de itens não conformes) para checar a qualidade do produto. Isso resultou numa associação com resultados eficientes do ponto de vista econômico, otimizando a tomada de decisão em tempo real e remotamente pelo gestor, através da utilização da IoT. Neste caso, os gráficos associados à média emitem um sinal de alerta quando as características de qualidade se mostrarem fora de controle, já os gráficos np asseguram a satisfação do cliente, interrompendo o processo e implementando uma ação corretiva, assim busca-se otimizar tanto o custo da amostragem como o custo da qualidade.
Modelos de decisão da Qualidade na era da Indústria 4.0:
No que se refere aos modelos de decisão na era da Indústria 4.0, Tai et al. (2019) desenvolveu em seu trabalho um modelo de decisão para lidar com questões qualitativas relacionadas ao controle de estoques de perecíveis (alimentos frescos, produtos químicos, medicamentos, dispositivos eletrônicos e, roupas e acessórios, entre outros), e com este objetivo avaliou a interferência das políticas de inspeção em diferentes momentos e a troca entre uma inspeção por ciclo e outra, realizada de forma contínua ao longo do ciclo produtivo.
Considerou-se, adicionalmente, políticas de reabastecimento baseadas em quantidade e tempo (intervalos fixos), e a conclusão mostrou que a inspeção executada em intervalos fixos assegurou melhoria da qualidade do produto e redução nos custos de inspeção, além disso a análise da lucratividade deveria estar associada ao custo de transporte e lead time do processo, o que permitiria uma tomada de decisão de forma preditiva e dinâmica. (TAI et al, 2019)
Já Liu et al. (2019) propuseram uma abordagem integrada de priorização de risco para melhorar o desempenho do FMEA. Como muitas vezes é difícil para um especialista em FMEA quantificar com exatidão sua avaliação como um número exato entre 1 e 10, algumas teorias de incerteza foram aplicadas ao FMEA para manipular os termos linguísticos na avaliação de risco, considerando não apenas a associação, mas, também, a não-associação; por outro lado, definir
o risco de possíveis modos de falha não constituiu-se em um processo simples, e para tanto adotou-se a comparação da área de aproximação de fronteira multiatributiva, a qual ajudou a priorizar os modos de falha e determinar os mais significativos. Portanto, o modelo proposto pelos autores forneceu uma ferramenta útil, prática e eficaz para a tomada racional de decisões de gerenciamento de risco.
Por outro lado, ainda dentro do eixo modelos de decisão, Pournader et al. (2019) propôs um modelo analítico usando técnicas combinadas de SBM (Slacks-Based Measure –
Medição baseada em folgas) e DEA (Data Envelopment Analysis – Análise por envoltória de dados) para avaliação comparativa da qualidade nas atividades de serviços terceirizados com
base no desempenho organizacional, a qual acabou contribuindo para a medição do desempenho da terceirização ao longo das cadeias produtivas de fornecimento de serviços. Este trabalho forneceu bases adicionais para a modelagem e avaliação de serviços terceirizados do ponto de vista qualitativo e na identificação de indicadores de desempenho.
Modelos de negócios da Qualidade na era da Indústria 4.0:
Em relação aos modelos de negócios da Qualidade na Indústria 4.0, Subramanian et al. (2019) estudou a complexidade existente no processo de inovação da qualidade envolvendo a relação fornecedor e comprador, e identificou dois caminhos possíveis, o primeiro trata da identificação de fornecedores inovadores e o segundo diz respeito a transferência de conhecimento sobre qualidade do comprador para o fornecedor. Os resultados mostraram que a capacidade de inovação e a “paixão” do fornecedor são fatores que influenciam positivamente, mas o tipo de produto desenvolvido pelo comprador, a existência de uma atitude cooperativa por parte deste e a capacidade do fornecedor reduzir custos são fatores importantes e diferenciais na escolha.
Já o objetivo do trabalho desenvolvido por McAdam et al. (2019) consistiu em explorar o papel das práticas de Gestão da Qualidade na melhoria do alinhamento estratégico em pequenas e médias empresas, utilizando uma abordagem contingencial, ou seja, não é possível estabelecer uma única forma ótima de gerir, pois cada situação e organização requer uma forma específica. O estudo foi realizado em 5 empresas do segmento de serviços e as variáveis estudadas foram estratégia, cultura, ciclo de vida e foco no cliente, interagindo com as práticas de Gestão da Qualidade.
As conclusões de McAdam et al. (2019) mostraram que em ambientes mais simples e estáveis, as práticas de gestão tendem a ser mais simples e padronizadas, e a estrutura organizacional é de natureza mais mecanicista. Por outro lado, quando o ambiente de negócios
