Implantação da Industrial 4.0 nos Estados Unidos e no Brasil

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1 2229 Implantação da Industrial 4.0 nos Estados Unidos e no Brasil Alef Martins Gonçalves¹ Almy Junior Sena¹ Marco Antônio de Alencar¹ Romário Amorim Rodrigues¹ Wingriston Eller Oliveira 1 Prof. Me. Ricardo Wobeto² Profa. Esp. Andréa Lúcio Queiroz 2 Resumo: O termo Indústria 4.0 teve origem no Governo Alemão e promoveu a informatização da manufatura. Num contexto relacionado às empresas e suas ações monetárias, têm-se parâmetros envolvendo lucratividade e a sustentabilidade da mesma. A grande corrida por tecnologia e desenvolvimento digital, permitiu que a indústria 4.0 gerasse um aumento extremamente significante para as indústrias que estavam buscando automação e economia em seus processos de fabricação e gestão, gerando agregação de valor aos clientes e aumento de produtividade de processos. Nos Estados Unidos, algumas medidas foram adotadas e implementadas, estabelecendo uma importância da manufatura avançada para a indústria do país. No Brasil, a Indústria 4.0 passa por um processo de três grandes mudanças no mundo industrial produtivo: avanço exponencial da capacidade dos computadores, imensa quantidade de informação digitalizada e novas estratégias de inovação. Palavras-Chave: Automação, Indústria 4.0, Fábricas Inteligentes. 1 Acadêmicos ( Engenharia mecânica, Unievangelica, Brasil ) wingristoneller@hotmail.com 2 Docentes ( Engenharia mecânica, Unievangelica, Brasil ) ricardo.wobeto@unievangelica.edu.br

2 2230 Abstract: Deployment of Industrial 4.0 in the United States and Brazil The term "Industry 4.0" originated in the German Government and promoted the computerization of manufacturing. In a context related to the companies and their monetary actions, there are parameters involving profitability and the sustainability of the same. The great race for technology and digital development allowed industry 4.0 to generate an extremely significant increase for industries that were seeking automation and economics in their manufacturing and management processes, generating value added to customers and increasing process productivity. In the United States, some measures were adopted and implemented, establishing an importance of advanced manufacturing for the country's industry. In Brazil, Industry 4.0 goes through a process of three major changes in the productive industrial world: exponential advances in the capacity of computers, an immense amount of digitized information and new strategies of innovation. Keywords: Automation, Industry 4.0, Intelligent Factories. 1 Introdução Num contexto relacionado às empresas e suas ações monetárias, tem-se parâmetros envolvendo lucratividade e a sustentabilidade da mesma. Devido às crises econômicas mundiais, os países se viram com a obrigação de repensarem suas economias. Neste contexto, a reindustrialização ou quarta revolução industrial, foi estabelecida e proposta para os países com intuito de melhorias e implementação dos novos sistemas. Nos Estados Unidos, esta industrialização 4.0 se estabeleceu com propostas mais automatizadas, sustentáveis e digitais. (Boston Consulting group, 2015, apud ICHI, 2018). O termo "Indústria 4.0" teve origem de um projeto estratégico de alta tecnologia do Governo Alemão, que promove a informatização da manufatura (IEDI, 2018). A primeira revolução industrial mobilizou a mecanização da produção usando água e energia a vapor. A segunda revolução industrial, então, introduziu a produção em massa com a ajuda da energia elétrica. Em seguida veio a revolução digital e o uso de aparelhos e dispositivos eletrônicos, bem como Tecnologia da Informação para automatizar ainda mais a produção. O conceito de indústria 4.0 ou Quarta Revolução Industrial é tido como uma expressão que se resume em troca de dados, sistemas tecnológicos automatizados, Cloud DATA e sistemas ciberfísicos (relacionando computadores com seres humanos) (CITISYSTEMS, 2018). Basicamente são processos que facilitam a visão e execução de "Fábricas Inteligentes" com as suas estruturas definidas, os sistemas ciber-físicos monitoram os processos realizados em ambiente real, criam uma cópia virtual do mundo físico e tomam decisões descentralizadas. Os sistemas ciber-físicos trabalham de maneira cooperativa entre si e entre os seres humanos em tempo real, realizando as ações pré-definidas, e armazenando todos os arquivos em nuvem.

3 2231 A grande corrida por tecnologia e desenvolvimento digital, permitiu que a indústria 4.0 gerasse um aumento extremamente significante para as indústrias que estavam buscando automação e economia em seus processos de fabricação e gestão, gerando agregação de valor aos clientes e aumento de produtividade de processos. Porém estas novas tecnologias sem o enfoque adequado podem desperdiçar grandes investimentos, com poucos resultados. 2 Objetivos Os objetivos propostos com a implementação da indústria 4.0 são de melhorias em setores como manutenção, indústrias de produção contínua, computação e armazenamento de dados, automatização de processos, sistemas íntegros, segurança de informação, manufatura aditiva, entre outros. Fazendo assim, que as fábricas inteligentes possam comunicar entre si, além de permitir que os próprios sistemas ciber-físicos tenham capacidade de realizar ações independente de comandos humanos, com a capacidade de coletar e analisar dados, tornando as fábricas mais flexíveis para requisitos mutáveis. Abaixo, uma imagem demonstrativa dos itens citados acima. Imagem 1. Os dez pilares da indústria 4.0. Fonte:

4 Justificativa As três primeiras revoluções industriais trouxeram a produção em massa, as linhas de montagem, a eletricidade e a tecnologia da informação, elevando a renda dos trabalhadores e fazendo da competição tecnológica o cerne do desenvolvimento econômico. A quarta revolução industrial, que terá um impacto mais profundo e exponencial, se caracteriza, por um conjunto de tecnologias que permitem a fusão do mundo físico, digital e biológico. A indústria 4.0 é a revolução industrial com a otimização de processos e a maior agilidade no desenvolvimento de produtos. A indústria mundial está se transformando sob uma nova lógica de produção e temos a interação do digital com o real. Cada vez mais necessitamos uma produção mais ágil com processos mais inteligentes e as ferramentas mais sofisticadas e inteligentes são essenciais nesse processo. No artigo de cadernos FIESP sobre Indústria 4.0 com o tema A corrida tecnológica rumo à Indústria 4.0: quem está na pole position? retrata sobre a participação na quarta revolução industrial, dos países: Alemanha, Brasil, China, Estados Unidos e Japão. Os alunos de engenharia mecânica, decidiram abordar sobre os Estados Unidos, devido a sua fundamental importância no mercado atual, com destaque para o documento que buscou revitalizar a indústria norte-americana (o Ensuring American Leadership in Advanced Manufacturing) foi lançada a parceria público-privada ADVANCED MANUFACTURING PARTNERSHIP (AMP), que traçou linhas gerais da importância da manufatura avançada para a indústria do país. Para atender as demandas de Manufatura Avançada, foi criada a National Network for Manufacturing Innovation (NNMI). Por enquanto, nove institutos foram criados. Juntos, têm mais de 800 membros e 147 projetos de P&D, além de programas educacionais. Os investimentos federais foram de US$ 600 milhões e atraíram mais US$ 1,2 bilhão do setor privado. Na tabela a seguir, estão listados os institutos com a participação nos respectivos setores:

5 2233 Tabela 1. Principais institutos com atuação na indústria 4.0 nos EUA Instituto Local Atuação America Makes Youngstown -Ohio Manufatura aditiva e tecnologias de impressão 3D Digital Manufacturing and Design Chicago - Design digital Innovation Institute llinois integrado e manufatura PowerAmerica - The Next Generation Power Electronics Manufacturing Innovation Institute Lightweight Innovations for Tomorrow Raleigh - North Carolina Detroit - Michigan Semicondutores Tecnologia de fabricação de metais leves Institute for Advanced Composites Compósitos poliméricos Manufacturing Innovation: Knoxville - Tennessee reforçados com fibras avançadas. AIM Photonics American Institute for Rochester - New York Circuitos de fotônica Manufacturing Integrated Photonics integrados NextFlex - America s Flexible Hybrid San Jose - California Produção e integração de Electronics Manufacturing Institute semicondutores e eletrônicos flexíveis Clean Energy Manufacturing Innovation Cambridge - MA Sensores, controladores, Institute on Smart Manufacturing plataformas Fonte: FIESP 4 Problemática a ser abordada A Indústria 4.0 desponta como caminho natural para aumentar a competitividade do setor por meio das tecnologias digitais. No Brasil ainda é pouco utilizada pelas empresas nacionais. O atraso brasileiro diante da integração das tecnologias físicas e digitais em todas as etapas de desenvolvimento de um produto fica evidente porque a maioria das empresas não identificam quais tecnologias têm potencial para alavancar a competitividade do setor industrial. Reconhecendo a importância do tema, recentemente o Governo Federal, por meio do Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços (MDIC) e da Associação Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), lançou a Agenda Brasil para a Indústria 4.0, conjunto de

6 2234 iniciativas que visam promover o desenvolvimento da Indústria 4.0 no país. A Indústria 4.0 no Brasil 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). De acordo com pesquisa nacional sobre adoção de tecnologias digitais relacionadas à era da manufatura avançada, realizada pela Confederação Nacional da Indústria (CNI), a indústria brasileira ainda está se familiarizando com a digitalização e com os impactos que pode ter sobre a competitividade. O desconhecimento é significativamente maior entre as pequenas empresas. Ademais, infere-se que o Brasil esteja pouco preparado para a adoção em larga escala da Indústria 4.0 tendo em vista aspectos estruturais, educacionais e culturais. Nos Estados Unidos houve-se a criação dos National Robotics Initiative, lançada em É financiada pela National Science Foundation (NSF), a NASA, os Institutos Nacionais de Saúde e o Departamento de Agricultura. Eles concedem cerca de US$ 40 milhões por ano para projetos aprovados Industrial Internet Consortium (IIC): coordenam e estabelecem as prioridades e as tecnologias habilitadoras da Internet Industrial, a fim de acelerar a adoção do mercado e diminuir as barreiras à entrada. Atualmente, existem 19 Grupos de Trabalho e equipes, divididos em sete áreas: Estratégia de negócios e soluções, ciclo de vida, conexão, marketing, segurança, tecnologia, testbeds. O desenvolvimento tecnológico tem progredido exponencialmente, dando origem a avanços como a inteligência artificial (IA), internet das coisas (IoT), robótica, big data, computação na nuvem, impressoras 3D, algoritmos avançados, machine learning (máquinas que aprendem), nano e biotecnologias, fintechs (uso de novas tecnologias para o setor financeiro), drones etc. E logo estarão incorporados ao nosso cotidiano avanços como os carros autônomos e a telefonia 5G, dez vezes mais rápida que a 4G. Tabela. 2 Tecnologias e seus parâmetros. Manufatura Produzindo protótipos, peças de apoio e peças finais através de impressoras Aditiva 3D. Internet Permite conectividade entre dispositivos, o que possibilita melhor acesso a das Coisas dados, tornando processos mais produtivos. Robôs São capazes de interagir com maquinas e com seres humanos para fornecer inteligentes de forma flexível informações importantes dentro da indústria. Realidade A interação do mundo digital com o mundo real é capaz de criar tutoriais

7 2235 aumentada Simulação Virtual Big Data e Analytics Segurança Cibernética Cloud Computing Integração Horizontal e Vertical dos incríveis dentro da indústria 4.0 e facilitar o processo de produção e manutenção. Simulação virtual é extremamente necessária para evitar gastos sem necessidades, possibilitando que produtos e processos sejam testados na sua etapa de concepção. Sistemas inteligentes que conseguem identificar falhas em processos e são capazes de melhorar a qualidade de produção em tempo real, economizando assim a energia e melhorando a eficiência. Um sistema de comunicação totalmente seguro e melhor evoluído garantindo o accountability do processo de produção A possibilidade de acessar um enorme banco de dados e suporte em qualquer local do planeta, permitindo a integração de plantas e sistemas memo de locais distintos, assim o controle e o suporte podem ser feitos de forma global. Sistemas ERP, MES, SAP integram toda a cadeia de valor produtiva, por meio da análise tomada de decisões de dados. sistemas Fonte: Alguns parâmetros podem ser adotados dentro às indústrias para melhoria e implementação e difusão do conceito e as tecnologias da Indústria 4.0, como fazer um diagnóstico tecnológico setorial; definir o nível de maturidade da empresa; definir a trajetória mais adequada para alcançar projetos e ações com as tecnologias habilitadoras da Indústria 4.0. Por isto, neste contexto, é importante o trabalho conjunto entre os principais stakeholders brasileiros (poderes executivos e legislativo, empresas, academia, sindicatos) para a criação de uma política de Estado robusta e competitiva mundialmente. Os impactos da Indústria 4.0 sobre a produtividade, a redução de custos, o controle sobre o processo produtivo, a customização da produção, dentre outros, apontam para uma transformação profunda nas plantas fabris. Segundo levantamento da ABDI, a estimativa anual de redução de custos industriais no Brasil, a partir da migração da indústria para o conceito 4.0, será de, no mínimo, R$ 73 bilhões/ano. Essa economia envolve ganhos de eficiência, redução nos custos de manutenção de máquinas e consumo de energia.

8 Conclusão Conclui-se atraves dos dados abordados que o conceito de indústria 4.0 veio para revolucionar o mercado moderno, com sua gestão voltada para melhoria dos setores em todos os sentidos, seja na maximização de resultados, diminuição de gastos, economia de tempo e planejamento estratégico. Por fim, para melhorias e implementação da indústria 4.0, denota-se tais sistemas lógicos, tendo os conhecimentos sobre as fábricas inteligentes, a seguir estabelece os protótipos (parceiros tecnológicos que contribuem), requisitos como regras e uma grande equipe que facilite a atuação da empresa no mercado, além de investimentos e alianças estratégicas que permita a empresa incorporar novas tecnologias da indústria 4.0. Referências IEDI. Indústria 4.0: A Política Industrial da Alemanha para o futuro. < Acesso em: 14 out Disponível em: MINSTRY OF ECONOMY, TRADE AND INDUSTRY, JAPAN. New Robot Strategy Disponível em: < Acesso em: 14 out FÓRUM DO ACRE. Indústria 4.0: O plano estratégico da manufatura avançada dos EUA Disponível em: < Acesso em: 18 out SILVEIRA, Cristiano Bertulucci. O que é indústria 4.0 e como ela vai impactar o mundo Disponível em: < Acesso em: 13 out NATIONAL SCIENCE AND TECHNOLOGY COUNCIL. A National Strategic Plan For Advanced Manufacturing Disponível em: < Acesso em: 14/10/2018. CITISYSTEMS. O Que é Indústria 4.0 e Como Ela Vai Impactar o Mundo Disponível em: < Acesso em: 17 out