Indústria 1.0. Indústria 2.0. Indústria 3.0 PREÂMBULO. O que é a indústria 4.0? Da 1ª revolução industrial à indústria 4.0

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1 PREÂMBULO O autodiagnóstico SHIFT foi concebido para permitir às empresas compreenderem a sua posição atual relativamente à indústria 4.0 (i4.0). Este posicionamento é obtido tendo em conta o modelo base disponível em que permite avaliar 6 dimensões da i4.0 na realidade atual da empresa. Adicionalmente, são identificadas as necessidades de ação, para alcançarem o nível de maturidade desejado (relativamente aos seus objetivos a 5 anos). Para um melhor enquadramento dos objetivos e âmbito da ferramenta SHIFT e do seu autodiagnóstico, é apresentada uma introdução onde se pretende introduzir conceitos inerentes à i4.0. Em 1º lugar, apresenta-se uma breve descrição da evolução da 1ª à 4ª revolução industrial, salientando as suas principais caraterísticas. Seguidamente apresentam-se os princípios e principais pilares tecnológicos da i4.0 e finalmente um extrato do documento do governo Referencial indústria 4.0. O autodiagnóstico SHIFT pretende analisar a empresa relativamente à sua preparação e capacidade para responder aos desafios da i4.0, tal como sumariamente apresentados e explicados neste documento. O que é a indústria 4.0? Da 1ª revolução industrial à indústria 4.0 Indústria 1.0 Final do sec. XVIII A invenção da energia a vapor e hidráulica e a mecanização da produção deu início à 1ª revolução industrial. Indústria 2.0 Início do sec. XX Indústria Na década de 70 a introdução da automação e robótica conduziram à 3ª revolução industrial. A electrónica e as tecnologias de informação como computadores, robôs e internet constituíram o início da era da informação. Esta revolução marca a transição do uso da tecnologia mecânica pela digital nas atividades industriais. A 2ª Revolução Industrial começou finais sec XIX/início sec XX através da descoberta de eletricidade e introdução produção em massa. Ao mesmo tempo, avanços na química, eletricidade, etc. e em setores como o do petróleo e aço permitem novas invenções. Com a invenção do telefone as comunicações tornaramse mais fáceis.

2 Indústria Início da 4ª revolução industrial a partir das tecnologias-alicerce da 3ª revolução industrial, i.e., eletrónica, tecnologias de informação e telecomunicações. Baseada em sistemas de produção ciber-físicos que visam conectar os mundos físico e digital da produção. Os sistemas de produção são expandidos por uma conexão de rede a uma contraparte digital, designada por gémeo digital (digital twin). Estes permitem a comunicação descentralizada com outras entidades ou equipamentos, e representam o próximo passo na automação da produção. A interconexão de todos os sistemas leva a que existam sistemas de produção ciberfísicos e, portanto, fábricas inteligentes, nas quais os sistemas de produção, componentes e pessoas comunicam através de uma rede e a produção é quase autónoma. São introduzidos conceitos de fábrica inteligente, capacidade de decisão autónoma dos sistemas ciberfísicos usando estratégias de machine learning, análise avançada de grandes quantidades de dados (Big Data) e deinteroperabilidade através de IoT e tecnologia em nuvem. PRINCÍPIOS DA INDÚSTRIA 4.0 Capacidade de operação em tempo real: consiste na aquisição e tratamento de dados de forma praticamente instantânea, permitindo a tomada de decisões em tempo real. Virtualização: as simulações já são utilizadas atualmente, assim como os sistemas de supervisão. No entanto, a industria 4.0 propõe a existência de uma cópia virtual das fábricas inteligentes, permitindo a rastreabilidade e monitorização remota de todos os processos por meio dos inúmeros sensores espalhados ao longo do chão de fábrica. Descentralização: A tomada de decisões pode ser feita pelo sistema ciberfísico de acordo com as necessidades da produção em tempo real. Além disso, as máquinas não apenas recebem ordens, mas podem também fornecer informações sobre seu ciclo de operação. Assim, os módulos da fábrica inteligente podem trabalhar de forma descentralizada a fim de otimizar os processos de produção. Orientação a serviços: Utilização de arquiteturas de software orientadas a serviços aliado ao conceito de Internet of Services. Modularidade: Produção de acordo com a procura, acoplamento e desacoplamento de módulos na produção. O que oferece flexibilidade para alterar as tarefas das máquinas facilmente.

3 PILARES TECNOLÓGICOS DA i Big Data e Data Analytics (grandes quantidades de dados e análise avançada de dados) A capacidade de recolher, organizar e analisar grandes quantidades de dados provenientes de fontes diversas é um dos grandes desafios da Indústria 4.0. A aplicação de Big Data e Data Analytics otimiza a qualidade da produção, economiza recursos e melhora o desempenho dos processos. 2. Robôs autónomos Os robôs são, há muito, utilizados na indústria; a caraterística do robô da Indústria 4.0 está na capacidade de trabalhar sem a supervisão humana, agindo de forma inteligente, cooperativa e autónoma. A utilização de robôs autónomos reduz custos com a mão-de-obra e aumenta a produção, tornando as indústrias mais competitivas. 3. Simulação Na fase de engenharia, já são utilizadas simulações 3-D de produtos, materiais e processos de produção, mas no futuro, as simulações serão usadas mais intensamente nas operações industriais. Essas simulações alavancarão dados em tempo real para espelhar o mundo físico num modelo virtual, que pode incluir máquinas, produtos e seres humanos. Na Indústria 4.0, o ambiente virtual envolve máquinas, produtos, processos e pessoas e faz uso de dados do mundo físico. Desta forma, toda a cadeia de criação pode ser simulada. 4. Integração de Sistemas (horizontais e verticais) A maioria dos sistemas de tecnologia da informação não estão totalmente integrados. Empresas, distribuidores e clientes muitas vezes não estão ligados, bem como departamentos como engenharia, produção ou serviço. Com a indústria 4.0 as empresas, departamentos, funções e capacidades, serão muito mais coesas, através das redes de integração de dados universais, que permitirão que as cadeias de valor sejam verdadeiramente automatizadas. 5. Internet das coisas Os sensores estão por toda parte e conectam os nossos dispositivos (telemóveis, TVs, automóveis, eletrodomésticos, máquinas, entre outros). Essa é a internet das coisas. No contexto de Indústria 4.0, todos os objetos ou processos que são relevantes à produção são sensorizados, dotados de processamento (conceito smart ou inteligente) e conectados à internet, designando por internet das coisas. Os sensores conectados geram uma grande quantidade de dados que, com a posterior análise (data analytics), aumentam a capacidade de tomada de decisão em tempo real. Com a internet industrial das coisas, um maior número de dispositivos e equipamentos serão integrados e conectados através de padrões tecnológicos. Isso permitirá que os dispositivos comuniquem e interajam uns com os outros. 6. Cibersegurança (Cyber Security) É um conceito necessário que advêm comoconsequência dos vários outros pilares da Indústria 4.0. Num mundo altamente conectado e integrado, proteger dados e sistemas das ameaças cibernéticas torna-se fundamental. A indústria em geral ainda depende de sistemas de gestão e de produção desconectado ou fechado. Mas com o aumento da conectividade e

4 uso de protocolos de comunicação padrão envolvidos na i4.0, há necessidade de proteger os sistemas críticos e linhas de produção industrial de ameaças cibernéticas. 7. Computação em Nuvem (Cloud Computing) A computação em nuvem já é utilizada por muitas organizações, porém na Indústria 4.0, o desempenho das tecnologias em nuvem é otimizado pelo aumento da capacidade, velocidade de processamento e integração de sistemas (horizontal e vertical). Sistemas mais rápidos atraem mais empresas que confiam os seus dados e sistemas à nuvem. Entre os benefícios, maior quantidade de dados passíveis de integração e economia de hardware para as organizações. 8. Manufatura Aditiva Também chamada de impressão 3D, a manufatura aditiva hoje é utilizada para a produção de protótipos físicos e peças únicas. Na Indústria 4.0, a manufatura aditiva é utilizada em larga escala para a produção de pequenos lotes de peças customizadas e de elevada complexidade, permitindo ter sistemas de produção descentralizados, reduzindo os custos de personalização, fabricação e transporte. 9. Realidade Aumentada A Indústria 4.0 tem um enorme potencial na realidade aumentada para a geração e prestação de serviços. Ao permitir interações entre o mundo real e o virtual, esta tecnologia é de grande utilidade para aplicações muitos diversas, desde a formação, seleção de peças num armazém, operações de manutenção através de dispositivos móveis, etc. REFERENCIAL DA INDÚSTRIA 4.0 (documento oficial de 07 de abril de 2017) ÂMBITO E OBJETIVO DA I O âmbito e o objetivo principal da i4.0 estão orientados para a implementação inteligente de redes conectando equipamentos com equipamentos e equipamentos com pessoas (trabalho e consumo), não se restringindo, na sua essência, à simples automatização e robotização e ao controlo eletrónico de processos e gestão. 2. A indústria 4.0 inclui soluções digitais de resposta a necessidades de personalização crescente dos produtos e serviços, com base no acesso e tratamento de dados no quadro da criação de novas cadeias de valor, novos modelos de negócio e de novas tecnologias (B2B/Business to Business e B2C/Business to Consumer). 3. Neste contexto, o relacionamento com procuras segmentadas (CRM/Customer relationship management), o planeamento eficiente dos recursos mobilizados (ERP/ Enterprise Resource Planning) e o sistema integrado de monitorização e controlo da produção (MES/Manufacturing execution systems) ganham peso decisivo. 4. Acrescem ainda nesta temática, todos os projetos relacionados com a economia colaborativa, ou seja, os novos modelos de negócios ou plataformas de partilha de conhecimento, consubstanciados em práticas e modelos económicos apoiados em comunidades de utilizadores.

5 5. São tecnologias core da I4.0, as seguintes: i. Sistemas avançados de informação: o Infraestrutura digital o Inteligência artificial e algoritmos preditivos o Análise avançada de dados o Cloud computing o Cibersegurança ii. Conetividade entre sistemas, equipamentos, produtos e pessoas o Sensores avançados e IoT o Operação remota o Realidade aumentada o Máquinas inteligentes iii. Sistemas avançados de produção o Produtos e materiais avançados e conectados o Operações modulares o Produção aditiva o Robôs autónomos Para este efeito os projetos poderão integrar investimentos nas 3 áreas referidas de tecnologia i4.0, visando de forma coerente os objetivos do projeto, através de: i. Inovação no produto através de produtos e serviços, conectados ou inteligentes, de maior da rapidez no desenvolvimento de produto (menor time-to-market), de maior customização às necessidades dos clientes, e do suporte de fluxos de informação entre o mercado (cliente) e a produção; ii. Inovação de processo, aumento de produtividade e flexibilidade produtiva e logística através da utilização de sistemas autónomos, modulares e conectados, suportados no processamento e análise avançada de dados e em algoritmos preditivos; iii. Inovação organizacional ou de marketing, através da adoção de novos modelos de negócio suportados na partilha de conhecimento ou práticas e modelos económicos apoiados em comunidades de utilizadores ou em cadeias de valor distribuídas.