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10/12/2014

A indústria 4.0 é uma das tendências da automatização

Devagar está nascendo uma nova forma de produção, em que transforma o produto que, normalmente, é um objeto passivo, em um agente ativo da manufatura que, por si mesmo, pode decidir como deve ser fabricado. Dentro das fábricas do futuro, tanto os produtos quanto as máquinas serão capazes de comunicar-se e monitorar-se. Eles descobrirão se existem falhas e, usando cálculos independentes, determinarão quando a manutenção é necessária. Estas mudanças tornarão a produção e a logística mais flexíveis, já que a informação não mais será processada por uma única unidade central.

Segundo alguns especialistas, a automatização industrial, nos próximos anos, sofrerá muitas alterações visando o mercado globalizado, extremamente dinâmico e que demanda novos players, novas tecnologias, soluções sustentáveis e que garantam lucratividade. São elas: a eficiência energética, primordialmente relacionada a soluções sustentáveis para esse mercado; a tecnologia avançada no gerenciamento de ativos; as economias emergentes serão responsáveis por praticamente sustentar o mercado mundial de automação.

A eficiência energética é uma solução sustentável, já que, além de se economizar energia devido ao uso de baterias que podem durar até sete anos, ainda se economiza na aquisição de materiais: gerenciando por volta de 10 a 15 pontos novos, recupera-se o investimento sobre equipamentos wireless versus custo de cabos e condutes. O gerenciamento de ativos indica que mais pontos de fato sejam medidos, pois, com mais recursos relacionados à informação de campo, proporcionados por essa tecnologia, mais se deseja monitorar e aperfeiçoar processos. Isso vem acontecendo naturalmente com usuários que adotam o wireless, e que até então tinham informações limitadas no 4-20 mA. O gerenciamento de ativos ganha mais força.

No momento, a questão é, principalmente, criar a tecnologia da informação necessária para a Indústria 4.0. Para isso, os especialistas estão testando diversos métodos para emprestar inteligência aos produtos sendo fabricados. Duas opções em potencial são os códigos de resposta rápida (códigos QR) e os chips de identificação por rádio frequência (RFID).

Estes meios de comunicação são somente uma parte dos assim chamados sistemas de produção ciberfísicos (CPPS), que nada mais são que uma rede de produção na qual as máquinas inteligentes, os sistemas de armazenamento e os recursos de operação, autonomamente, trocam informações e, se necessário, disparam ações. Nenhuma decisão foi feita ainda acerca dos padrões de software a serem usados nos CPPS. A comunicação entre máquinas e produtos requer protocolos de comunicação completamente novos, porque não é mais uma simples questão de transmissão de dados.

Os novos protocolos terão de ser capazes de descrever os dados de forma que sejam legíveis para as máquinas. Isso permitirá que outras máquinas e sistemas realizem ações, baseados nesta informação. Tecnologias semânticas como estas são essenciais para garantir a interoperabilidade de cada um dos sistemas. Mesmo hoje o CPPS está sendo testado em fábricas experimentais.

Nos esforços para reduzir a complexidade, os pesquisadores estão projetando sistemas modulares de produção. Assim eles podem ampliar a fábrica aos poucos, adicionando componentes individuais, conforme necessário. Outra vantagem é que as falhas podem ser localizadas e corrigidas mais facilmente.

A primeira revolução industrial se deu no fim do século 18, com a introdução dos sistemas mecânicos de manufatura. A segunda foi no início do século 20, com a produção em massa incorporando a divisão de trabalho com ajuda da energia elétrica. A terceira revolução industrial foi no início do século 20, com a automatização dos processos de produção com a ajuda das tecnologias eletrônicas e da informação. A quarta revolução industrial (a indústria 4.0) fará a integração das tecnologias da internet nos processo de produção e interligação em rede desses processos.

Assim, a internet está na indústria, no meio produtivo, e se deve pensar num ambiente onde todos os equipamentos e máquinas estão conectadas em redes e disponibilizando informações de forma única, esse conceito é chamado de internet das coisas. A indústria 4.0 ainda é mais um conceito do que uma realidade, mas está sendo motivada por três grandes mudanças no mundo industrial produtivo: avanço exponencial da capacidade dos computadores; imensa quantidade de informação digitalizada; e novas estratégias de inovação (pessoas, pesquisa e tecnologia).

Entendendo a indústria 4.0 como uma evolução dos sistemas produtivos industriais, podem ser listados alguns benéficos previstos e já estudados e baseados no impacto nas plantas: a redução de custos, a economia de energia, o aumento da segurança, a conservação ambiental, a redução de erros, o fim do desperdício, a transparência nos negócios, o aumento da qualidade de vida e a personalização e a escala sem precedentes.

A tecnologia base responsável por este conceito é o IoT – Internet of Things (Internet das Coisas) e o M2M – Machine to Machine (Máquina para Máquina). A Internet das Coisas é a conexão lógica de todos os dispositivos e meios relacionados ao ambiente produtivo em questão, os sensores, transmissores, computadores, células de produção, sistema de planejamento produtivo, diretrizes estratégicas da indústria, informações de governo, clima, fornecedores, tudo sendo gravado e analisado em um banco de dados.

A ideia de Máquina para Máquina é a interconexão entre células de produção, os sistemas passam a trocar informações entre si, de forma autônoma, tomando decisões de produção, custo, contingencia, segurança, através de um modelo de inteligência artificial, complementado pela IoT. Para que este sistema funcione, entregando os benefícios acima previstos, novas tecnologias para a automatização Industrial surgiram e muitas delas oriundas do mundo da Tecnologia da Informação.

A convergência destas duas tecnologias envolve o uso do Protocolo IPV6 (ampliação dos pontos de conexão IP de todos Devices); o uso do Wireless (ampla utilização de redes sem fio); o uso de Virtualização (criação de diversos computadores a partir de softwares); o uso do cloud (as informações estarão na nuvem – compartilhada); o uso do Big Data (todas as informações reunidas, de forma dinâmica para tomada de decisões); e o uso de RFID (todo movimento de materiais é rastreado com todas as informações).

O que se espera é o amadurecimento operacional, e que levará a esta nova demanda, onde a visão da indústria 4.0 estará orientada a eficiência energética, integração da cadeira produtiva e orientação produtiva via BI (Business Intelligence), onde a estruturação técnica levará ao controle de processos descentralizado, todos os ativos estarão on-line e as tomadas de decisões serão baseadas no Big Data. A indústria 4.0 é um novo conceito que seguramente será uma realidade, mudará a forma como lidamos hoje com a produção de bens de consumo e materiais, tendo uma melhor distribuição de riquezas e um planeta mais sustentável.