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Industry 4.0
O que é Indústria 4.0?
O Industry 4.0, que é sinônimo de fabricação inteligente, é a realização da transformação digital do setor, proporcionando tomada de decisões em tempo real, maior produtividade, flexibilidade e agilidade, para revolucionar a forma como as empresas fabricam, melhoram e distribuem seus produtos.
Como as tecnologias do Industry 4.0 estão mudando a fabricação
Os fabricantes estão integrando novas tecnologias, incluindo Internet das coisas (IoT), computação e análise de dados em nuvem, IA e aprendizado de máquina em suas instalações de produção e em todas as suas operações.
As fábricas inteligentes são equipadas com sensores avançados, software integrado e robótica, que coletam e analisam dados e permitem uma melhor tomada de decisões. Um valor ainda maior é criado quando os dados das operações de produção são combinados com dados operacionais de ERP, cadeia de suprimentos, atendimento ao cliente e outros sistemas empresariais para criar níveis totalmente novos de visibilidade e insights a partir de informações isoladas anteriormente.
Essas tecnologias digitais levam a uma maior automação, manutenção preditiva, auto-otimização de melhorias de processos e, acima de tudo, um novo nível de eficiência e capacidade de resposta aos clientes que não eram possíveis anteriormente.
O desenvolvimento de fábricas inteligentes oferece uma oportunidade incrível para o setor de fabricação entrar na quarta revolução industrial. Analisar grandes quantidades de big data coletadas por sensores no chão de fábrica garante visibilidade em tempo real dos ativos de fabricação e pode fornecer ferramentas para realizar manutenção preditiva a fim de minimizar o downtime dos equipamentos.
O uso de dispositivos IoT de alta tecnologia em fábricas inteligentes leva a uma maior produtividade e melhor qualidade. Substituir modelos de negócios de inspeção manual por insights visuais impulsionados por IA reduz erros de fabricação e economiza tempo e dinheiro. Com um investimento mínimo, a equipe de controle de qualidade pode configurar um smartphone conectado à nuvem para monitorar os processos de fabricação de qualquer lugar. Ao aplicar algoritmos de aprendizado de máquina, os fabricantes podem detectar erros imediatamente, em vez de em estágios posteriores, quando o trabalho de reparo é mais caro.
Os conceitos e tecnologias do Industry 4.0 podem ser aplicados em todos os tipos de empresas industriais, incluindo fabricação discreta e de processos, bem como petróleo e gás, mineração e outros segmentos industriais.
Aprenda como dispositivos de detecção de próxima geração transformam os serviços de gerenciamento de ativos de regimes de manutenção rotineira para processos preditivos impulsionados por IA.
Do vapor ao sensor: contexto histórico para o Industry 4.0
Primeira revolução industrial
A partir do final do século XVIII na Grã-Bretanha, a primeira revolução industrial ajudou a permitir a produção em massa usando água e energia a vapor em vez de energia puramente humana e animal. Os produtos acabados eram construídos com máquinas em vez de meticulosamente produzidos à mão.
Segunda revolução industrial
Um século depois, a segunda revolução industrial introduziu as linhas de montagem e o uso de petróleo, gás e energia elétrica. Essas novas fontes de energia, juntamente com comunicações mais avançadas via telefone e telégrafo, trouxeram a produção em massa e algum grau de automação aos processos de fabricação.
Terceira revolução industrial
A terceira revolução industrial, que começou em meados do século XX, adicionou computadores, telecomunicações avançadas e análise de dados aos processos de fabricação. A digitalização das fábricas começou incorporando controladores lógicos programáveis (PLCs) ao maquinário para ajudar a automatizar alguns processos e coletar e compartilhar dados.
Quarta revolução industrial
Estamos agora na quarta revolução industrial, também conhecida como Industry 4.0. Caracterizada pelo aumento da automação e pelo emprego de máquinas e fábricas inteligentes, os dados informados ajudam a produzir bens de forma mais eficiente e produtiva em toda a cadeia de valor.
A flexibilidade é aprimorada para que os fabricantes possam atender melhor às demandas dos clientes usando a personalização em massa — buscando, em última análise, obter eficiência com, em muitos casos, um lote unitário. Ao coletar mais dados do chão de fábrica e combiná-los com outros dados operacionais da empresa, uma fábrica inteligente pode obter transparência nas informações e melhores decisões.
Quais tecnologias estão impulsionando o Industry 4.0?
A IoT é um componente-chave das fábricas inteligentes. As máquinas no chão de fábrica são equipadas com sensores que apresentam um endereço IP que permite que as máquinas se conectem a outros dispositivos habilitados para a web.
Essa mecanização e conectividade possibilitam que grandes quantidades de dados valiosos sejam coletadas, analisadas e trocadas.
A computação em nuvem é a base de qualquer estratégia do Industry 4.0. A plena realização das demandas de fabricação inteligente exige conectividade e integração de engenharia, cadeia de suprimentos, produção, vendas e distribuição, bem como serviços.
A nuvem ajuda a tornar isso possível. Além disso, a quantidade normalmente grande de dados armazenados e analisados pode ser processada de forma mais eficiente e econômica com a nuvem. A computação em nuvem também pode reduzir os custos iniciais para fabricantes de pequeno e médio porte, que podem dimensionar corretamente suas necessidades e se expandir conforme suas empresas crescem.
A IA e o aprendizado de máquina permitem que as empresas de fabricação aproveitem ao máximo o volume de informações geradas não apenas no chão de fábrica, mas em suas unidades de negócios e até mesmo de parceiros e fontes terceirizadas.
A IA e o aprendizado de máquina podem criar insights que proporcionam visibilidade, previsibilidade e automação de operações e processos de negócios. Por exemplo, máquinas industriais são propensas a quebrar durante o processo de produção.
O uso de dados coletados desses ativos pode ajudar as empresas a realizar manutenção preditiva com base em algoritmos de aprendizado de máquina, resultando em mais tempo de atividade e maior eficiência.
As demandas das operações de produção em tempo real significam que algumas análises de dados devem ser feitas na “edge” — ou seja, onde os dados são criados. Isso minimiza o tempo de latência entre o momento em que os dados são produzidos e o momento em que uma resposta é necessária.
Por exemplo, a detecção de um problema de segurança ou qualidade pode exigir uma ação quase em tempo real com o equipamento. O tempo necessário para enviar dados para a nuvem corporativa e depois de volta para a fábrica pode ser muito longo e depende da confiabilidade da rede.
Usar a edge computing também significa que os dados permanecem próximos de sua origem, reduzindo os riscos de segurança.
As empresas de fabricação nem sempre consideraram a importância da cibersegurança ou dos sistemas ciberfísicos.
No entanto, a mesma conectividade de equipamentos operacionais na fábrica ou no campo (OT) que permite processos de fabricação mais eficientes também expõe novos caminhos de entrada para ataques maliciosos e malware.
Ao passar por uma transformação digital para o Industry 4.0, é essencial considerar uma abordagem de cibersegurança que englobe equipamentos de TI e TO.
A transformação digital oferecida pelo Industry 4.0 permitiu que os fabricantes criassem digital twins, que são réplicas virtuais de processos, linhas de produção, fábricas e cadeias de suprimentos.
Um digital twin é criado extraindo dados de sensores de IoT, dispositivos, PLCs e outros objetos conectados à internet. Os fabricantes podem usar digital twins para ajudar a aumentar a produtividade, melhorar os fluxos de trabalho e projetar novos produtos.
Ao simular um processo de produção, por exemplo, os fabricantes podem testar alterações no processo para encontrar maneiras de minimizar o downtime ou melhorar a capacidade.
Análise de dados para tomada de decisões ideal
Sensores embutidos e máquinas interconectadas produzem uma quantidade significativa de big data para empresas de fabricação.
A análise de dados pode ajudar os fabricantes a investigar tendências históricas, identificar padrões e tomar melhores decisões. As fábricas inteligentes também podem usar dados de outras partes da organização e de seu amplo ecossistema de fornecedores e distribuidores para criar insights mais profundos.
Ao analisar dados de recursos humanos, vendas ou armazenamento, os fabricantes podem tomar decisões de produção com base nas margens de vendas e no pessoal. Uma representação digital completa das operações pode ser criada como um "digital twin".
Integração TI-TO
A arquitetura de rede da fábrica inteligente depende da interconectividade. Os dados em tempo real coletados de sensores, dispositivos e máquinas no chão de fábrica podem ser consumidos e usados imediatamente por outros ativos da fábrica, bem como compartilhados entre outros componentes da stack de software empresarial, incluindo o ERP (Enterprise Resource Planning) e outros softwares de gerenciamento de negócios.
Fabricação personalizada
Fábricas inteligentes podem produzir bens personalizados que atendam às necessidades individuais dos clientes de forma mais econômica. Na verdade, em muitos segmentos da indústria, os fabricantes aspiram alcançar um "lote unitário" de forma econômica.
Ao usar aplicações avançadas de software de simulação, novos materiais e tecnologias, como impressão 3-D, os fabricantes podem criar facilmente pequenos lotes de itens especializados para clientes específicos. Enquanto a primeira revolução industrial foi sobre produção em massa, o Industry 4.0 tem a ver com personalização em massa.
Cadeia de suprimentos
As operações industriais dependem de uma cadeia de suprimentos transparente e eficiente, que deve ser integrada às operações de produção como parte de uma estratégia robusta do Industry 4.0. Isso transforma a maneira como os fabricantes fornecem suas matérias-primas e entregam seus produtos acabados. Ao compartilhar alguns dados de produção com os fornecedores, os fabricantes podem programar melhor as entregas.
Por exemplo, se uma linha de montagem estiver passando por uma interrupção, as entregas podem ser redirecionadas ou atrasadas para reduzir o desperdício de tempo ou custo. Além disso, ao estudar dados meteorológicos, de parceiros de transporte e de varejistas, as empresas podem usar o envio preditivo para enviar produtos acabados no momento certo para atender à demanda do consumidor.
O Blockchain está surgindo como uma tecnologia fundamental para permitir a transparência nas cadeias de suprimentos.
Industry 4.0 e arquitetura de TI de multinuvem híbrida
Construir uma infraestrutura de TI de multinuvem híbrida é um componente essencial na transformação digital para fabricantes que buscam aproveitar o Industry 4.0.
Multinuvem híbrida é quando uma empresa tem duas ou mais nuvens públicas e privadas para gerenciar suas cargas de trabalho de computação. Isso lhe dá a capacidade de otimizar suas cargas de trabalho em todas as suas nuvens, já que alguns ambientes são mais adequados ou mais econômicos para determinadas cargas de trabalho.
Os fabricantes que buscam transformação digital e um ambiente seguro e aberto podem migrar suas cargas de trabalho existentes de seus locais para o melhor ambiente de nuvem possível.
Industry 4.0 e IBM
Aumentar as inspeções manuais e a assistência técnica com inspeções automatizadas impulsionadas por IA reduz os defeitos dos produtos, melhorando a eficiência e minimizando os falsos positivos. Normalmente, o modelo de deep learning pode ser treinado rapidamente com imagens e vídeos existentes. Depois de ser conectado a uma câmera de smartphone, o modelo de inspeção automatizada está pronto para ser adicionado à linha de produção.
A transformação digital para o Industry 4.0 começa com a coleta de dados e, em seguida, adiciona inteligência artificial para dar sentido a esses dados. Fábricas inteligentes empregam dispositivos IoT que conectam máquinas e computadores para obter uma visão clara da instalação de fabricação com dados em tempo real. Em seguida, a IA e o aprendizado de máquina são usados para extrair insights praticáveis das grandes quantidades de dados.
O Industry 4.0 está provocando a convergência dos sistemas de tecnologia da informação (TI) e de tecnologia operacional (TO), criando interconectividade entre equipamentos de fabricação autônoma e sistemas de computador mais amplos. Os dados de TO de sensores, PLCs e sistemas SCADA estão sendo integrados aos dados de TI dos sistemas MES e ERP. Aumentada pelo aprendizado de máquina, essa integração afeta toda a empresa, da engenharia às operações, vendas e qualidade.
Soluções relacionadas
Conte com os especialistas da IBM para ajudá-lo a modelar e implementar sua visão de operações conectadas e habilitadas para IoT, para que você possa alcançar novos níveis de agilidade e flexibilidade.
Implemente tecnologias de Computer Vision de IA e IoT em seu ambiente operacional para monitorar seus ativos e detectar problemas de produção com mais rapidez.
Permita que os profissionais da IBM ajudem você a aproveitar ao máximo seus dados e transações SAP, melhorando a produção e aumentando a visibilidade da cadeia de suprimentos e o tempo de atividade dos ativos.
As soluções da IBM podem ajudar você a construir uma cadeia de suprimentos melhor e reduzir a complexidade empregando a automação por meio de IA e implementando a Internet das Coisas Industrial (IIoT).
Automatize as operações, melhore as experiências e aprimore as medidas de segurança onde quer que elas aconteçam.
O gerenciamento de ativos empresariais (EAM) é essencial para manter as operações em funcionamento. Os fabricantes que implementam as tecnologias do Industry 4.0 podem facilmente ter muitos milhares de dispositivos conectados à IoT em suas fábricas inteligentes. Para atender às demandas do Industry 4.0, cada um deles deve ter o máximo de tempo de atividade para garantir a eficiência. O gerenciamento de ativos empresariais gera resiliência e agilidade operacionais, permitindo o monitoramento remoto de equipamentos, oferecendo funcionalidade para estender os ciclos de vida dos ativos e fornecendo análise de dados para manutenção preditiva.
Recursos
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Trinta e seis por cento dos executivos acreditam que proteger suas plataformas de IoT é um grande desafio para suas organizações.
A Meggitt, fabricante de componentes aeroespaciais sediada no Reino Unido, adota o potencial do Industry 4.0 para garantir entregas sem falhas e sem defeitos.
Combine dados coletados por meio da IIoT para desenvolver recursos de manutenção preditiva e gerar colaboração entre os principais funcionários da produção.
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Leia posts de blog que cobrem uma variedade de tópicos do Industry 4.0, incluindo fabricação impulsionada por IA, inspeção visual inteligente e IIoT.