Indústria 4.0 – Fábricas inteligentes fazendo produtos ainda mais inteligentes

Alasdair Gilchrist Blocked Unblock Seguir Seguindo 12 de janeiro

A proveniência da Indústria 4.0 está na potência da manufatura alemã. No entanto, a idéia conceitual já foi amplamente adotada por outras nações industriais dentro da União Européia, e mais adiante na China, Índia e outros países asiáticos. O nome Indústria 4.0 refere-se à 4ª revolução industrial, com os três primeiros surgindo através de mecanização, eletricidade e posteriormente TI.

A 4ª revolução industrial e, por conseguinte, a 4.0 surgirão através da Internet das coisas e a Internet dos serviços será integrada ao ambiente de produção. No entanto, todos os benefícios das revoluções anteriores na indústria surgiram após o fato, enquanto que com a 4ª revolução, temos a chance de orientar proativamente a maneira como ela transforma nosso mundo.

A visão da Indústria 4.0 é que, no futuro, as empresas industriais construirão redes globais para conectar suas máquinas, fábricas e instalações de armazenamento como sistemas ciberfísicos, que podem se conectar e controlar mutuamente de maneira inteligente, compartilhando informações que acionam ações. Esses sistemas físicos cibernéticos tomarão a forma de fábricas inteligentes, máquinas inteligentes, instalações de armazenamento inteligentes e cadeias de suprimentos inteligentes. Isso trará melhorias nos processos industriais dentro da fabricação como um todo, por meio de engenharia, uso de material, cadeia de suprimentos e gerenciamento do ciclo de vida do produto. Isso é o que chamamos de cadeia de valor horizontal, e a visão é que a Indústria 4.0 se integrará profundamente a cada etapa da cadeia de valor horizontal para fornecer melhorias tremendas no processo industrial.

No centro desta visão estará a fábrica inteligente, que irá alterar a forma como a produção é realizada, com base em máquinas inteligentes, mas também em produtos inteligentes. Não serão apenas sistemas ciberfísicos, como máquinas inteligentes que serão inteligentes, os produtos que estão sendo montados também terão inteligência embutida para que possam ser identificados e localizados em todos os momentos ao longo do processo de fabricação. A miniaturização de etiquetas RFID permite que os produtos sejam inteligentes e saibam o que são quando foram fabricados e, crucialmente, quais são seus estados atuais e os passos necessários para atingir o estado desejado. Isso exige que o produto inteligente conheça sua própria história e os processos futuros necessários para transformá-lo no produto completo. Esse conhecimento do processo de fabricação industrial está embutido nos produtos e isso permitirá que eles forneçam rotas alternativas no processo de produção. Por exemplo, o produto inteligente será capaz de instruir a correia transportadora, cuja linha de produção deve seguir, já que está ciente de seu estado atual e do próximo processo de produção que precisa para passar para a conclusão. Mais tarde, veremos como isso funciona na prática.

Por enquanto, porém, precisamos olhar para outro elemento-chave na visão da Indústria 4.0, que é a integração dos processos verticais de manufatura na cadeia de valor. A visão é que os sistemas horizontais incorporados são integrados aos processos de negócios verticais (vendas, logística e finanças, entre outros) e sistemas de TI associados. Isso permitirá que fábricas inteligentes controlem o gerenciamento de ponta a ponta de todo o processo de manufatura, desde a cadeia de suprimentos até os serviços e o gerenciamento do ciclo de vida. Essa fusão da Tecnologia Operacional (OT) com a Tecnologia da Informação (TI) não deixa de ter seus problemas, como vimos anteriormente quando discutimos a Internet Industrial, no entanto, na Indústria 4.0 essas entidades agirão como uma só.

Fábricas inteligentes não se referem apenas a grandes empresas, na verdade elas são ideais para pequenas e médias empresas por causa da flexibilidade que elas proporcionam. Por exemplo, por causa do controle sobre o processo de fabricação horizontal e produtos inteligentes, isso permite melhor tomada de decisões e controle dinâmico do processo, como capacidade e flexibilidade para atender a mudanças de última hora ou alterar a produção para atender a preferência do cliente. no design do produto. Além disso, esse controle de processo dinâmico permite tamanhos de lotes pequenos, que ainda são lucrativos e acomodam pedidos personalizados individuais para até mesmo um dos produtos em pequenas quantidades. Esses negócios dinâmicos e processos de engenharia permitem novas formas de criação de valor e modelos de negócios inovadores.

Em resumo, o Industry 4.0 exigirá a integração do CPS na fabricação e logística, ao mesmo tempo em que introduz a Internet das Coisas e Serviços no processo de fabricação. Isso trará novas maneiras de criar valor, modelos de negócios e serviços downstream para PMEs (pequenas médias empresas).

Definindo Indústria 4.0

Se procurarmos uma definição clara da Indústria 4.0, ela pode se mostrar bastante elusiva, por exemplo, aqui estão três definições:

1) “O termo Indústria 4.0 representa a quarta revolução industrial. Melhor entendida como um novo nível de organização e controle sobre toda a cadeia de valor do ciclo de vida dos produtos, ela é voltada para requisitos de clientes cada vez mais individualizados. Esse ciclo começa na ideia do produto, abrange o posicionamento do pedido e se estende ao desenvolvimento e fabricação, até a entrega do produto para o cliente final, e é concluído com reciclagem, abrangendo todos os serviços resultantes. A base para a quarta revolução industrial é a disponibilidade de todas as informações relevantes em tempo real, conectando todas as instâncias envolvidas na cadeia de valor. A capacidade de obter o valor ideal otimizado baixo a qualquer momento a partir dos dados também é vital. A conexão de pessoas, coisas e sistemas cria conexões de valor agregado dinâmicas, auto-organizadas e otimizadas em tempo real dentro e entre empresas. Estes podem ser otimizados de acordo com diferentes critérios, como custos, disponibilidade e consumo de recursos ”.

2) Um quadro para a Indústria 4.0 depende: 1) da digitalização e integração das cadeias de valor horizontais e verticais. 2) A digitalização de produtos e serviços e 3) a introdução de modelos de negócios inovadores

3) Indústria 4.0 é um termo coletivo para tecnologias e conceitos de organizações da cadeia de valor. Dentro das fábricas inteligentes estruturadas modulares da Indústria 4.0, o CPS monitora o processo físico, cria uma cópia virtual do mundo físico e toma decisões descentralizadas. Sobre a IoT, o CPS se comunica e coopera entre si e com os humanos em tempo real. Via, o IoS, serviços internos e interorganizacionais são oferecidos e utilizados pelos participantes da cadeia de valor.

Se essas definições de fontes bem reputadas não esclarecerem o que define a Indústria 4.0, talvez possamos olhar para exemplos práticos.

A definição do Industry 4.0 pode ser um pouco confusa; alguns dirão que está “tornando a indústria de manufatura totalmente informatizada”. Já outros podem dizer que é uma maneira de “tornar a produção industrial virtualizada”. No entanto, o consenso parece ser “que integra canais horizontais e verticais”. De qualquer forma, é um enorme incentivo para empresas e fabricantes acompanharem o ritmo acelerado das mudanças impulsionadas pela evolução de muitas tecnologias capacitadoras.

A indústria 4.0, como tantas novas tecnologias no século 21, não é um conceito novo; é mais um renascimento de um conceito antigo que está utilizando tecnologia recém-desenvolvida. Para ser preciso, a Indústria 4.0 é essencialmente uma abordagem revisada na manufatura que faz uso das mais recentes invenções e inovações tecnológicas, particularmente na fusão de tecnologias operacionais e de informação e comunicação.

A Industry 4.0 implementa as ferramentas fornecidas pelos avanços nas tecnologias operacionais, de comunicação e de informação para aumentar os níveis de automação e digitalização da produção, nos processos industriais e de manufatura. O objetivo é gerenciar todo o processo da cadeia de valor, melhorando a eficiência no processo de produção e apresentando produtos e serviços de qualidade superior. Essa visão segue a máxima de maior qualidade, não à custa de um preço menor. Essa filosofia produziu a fábrica inteligente do futuro, onde as eficiências e custos melhoraram e os lucros aumentaram. Esta fábrica do futuro já está aqui – como veremos mais adiante – para ser uma que opera com eficiência silenciosa, onde todos os processos, impulsionados pelo CPS e pelos humanos, são diferentes de qualquer fábrica tradicional, pois funcionam em ambientes quase estéreis, limpos. , de forma segura, confiável e eficiente.

Por que Indústria 4.0 e por que agora?

A ascensão da máquina, anunciada nos anos setenta e oitenta como o futuro da fabricação e a solução para humanos erráticos na linha de produção, causou grande preocupação. A preocupação era que máquinas, robôs, executassem nossa produção e, como foi inicialmente bem-sucedida em uma indústria pesada, resultou no advento da automação na indústria. A automação está enraizada nos anos oitenta, onde o desejo de eficiência na produção resultou na perda de muitos empregos de trabalhadores manuais de baixos salários e foi considerado o fim para os seres humanos na linha de produção. Não funcionou assim, embora muitos trabalhadores tenham perdido seus empregos e meios de subsistência.

A ascensão da máquina e do robô surgiu através de computadores, TI e robôs semi-inteligentes, substituindo muitos trabalhadores. No entanto, esta quarta revolução industrial é uma transição para a transformação digital da indústria de manufatura – uma fusão dos mundos físico e digital – que contém outras possibilidades, o que não significa necessariamente downsizing.

A indústria 4.0 surgiu através de vários avanços tecnológicos:

O rápido aumento ao longo da última década, em volumes de dados, armazenamento em nuvem, energia de computação alugada e conectividade de rede onipresente permitiu a análise de dados operacionais antes impossíveis. Essa transformação é vista especialmente em novas redes de área ampla com baixa utilização de energia. As indústrias se deparam com a perspectiva de ter que usar novos dados em suas operações de manufatura.

O avanço dos recursos de análise. O desenvolvimento de produtos requer análise para que seja bem-sucedido, e quanto mais forte e sólida for a análise, maior será a qualidade do produto final. Muitas análises também são necessárias para melhorar a eficiência das operações de negócios.

A introdução de uma nova forma de interações humanas e mecânicas. Isso inclui o desenvolvimento de sistemas e sistemas de realidade aumentada que fazem uso total das interfaces de toque e outros sistemas operacionais de mãos livres.

As inovações em facilitar a transferência de dados digitais para algo fisicamente utilizável. Os exemplos incluem as melhorias na robótica avançada e o início da tecnologia de impressão 3D, bem como a prototipagem rápida.

Com esses motoristas trabalhando, as indústrias estão achando cada vez mais imperativo acompanhar os tempos, especialmente se eles planejam permanecer competitivos.

Quatro principais características da indústria 4.0

Os proponentes da Indústria 4.0 nomeiam quatro características principais e distintas:

1. Integração vertical de sistemas de produção inteligentes

Fábricas inteligentes, que são essencialmente o núcleo da Indústria 4.0, não podem funcionar de forma independente. Existe uma necessidade para a rede de fábricas inteligentes, produtos inteligentes e outros sistemas de produção inteligentes. A essência da rede vertical deriva do uso de sistemas de produção ciberfísicos (CPPSs), que permite que fábricas e fábricas reajam de maneira rápida e adequada a variáveis, como níveis de demanda, níveis de estoque, defeitos de máquinas e atrasos imprevistos.

Da mesma forma, networking e integração também envolvem a logística inteligente e os serviços de marketing de uma organização, bem como seus serviços inteligentes, já que a produção é personalizada de forma individualizada e direcionada especificamente aos clientes.

2. Integração Horizontal através de redes globais de cadeias de valor

A integração facilitará o estabelecimento e a manutenção de redes que criam e agregam valor. O primeiro relacionamento que nos vem à mente quando falamos em integração horizontal seria o relacionamento entre os parceiros de negócios e os clientes. No entanto, isso também pode significar a integração de novos modelos de negócios entre países e até mesmo entre continentes, criando uma rede global.

3. Através da engenharia em toda a cadeia de valor

Toda a cadeia de valor do setor é submetida ao que é denominado por meio da engenharia, em que o ciclo de vida completo do produto é rastreado desde a produção até a desativação. Sob outras disciplinas de fabricação, por exemplo, roupas, o foco seria apenas no processo de fabricação, para fabricar o produto, vender o produto, enviá-lo e depois esquecê-lo. Há pouca preocupação com o que acontece com uma camisa mal fabricada, por exemplo, sem falar no que acontece com suas futuras tendências de vendas depois que o cliente a joga no lixo. No entanto, quando se lida com componentes industriais, a qualidade é rei. Consequentemente, deve haver um foco na qualidade e na satisfação do cliente, de modo que o fabricante deve criar produtos para atender às expectativas do cliente. Por exemplo, um proprietário de uma Mercedes Benz espera componentes fabricados com a mais alta qualidade e que tenham suporte pós-serviço. O Industry 4.0 abrange o processo de produção e todo o ciclo de vida do produto.

4. Aceleração da Fabricação

Operações de negócios, particularmente aquelas envolvidas na fabricação, fazem uso de muitas tecnologias, a maioria não é inovadora ou cara, e a maioria delas já existe. Como pode ser visto a partir dessas quatro características da Indústria 4.0, há um foco pesado nesse conceito de uma cadeia de valor, mas o que é uma cadeia de valor?

A cadeia de valor

Todas as empresas se esforçam para otimizar sua cadeia de valor, independentemente do tamanho, pois precisam de parceiros, talvez em design e desenvolvimento, marketing ou na cadeia de suprimentos. O objetivo do fabricante é como uma empresa se concentrar nas principais disciplinas que produzem lucro e terceirizam o suprimento, a logística, o marketing e as vendas. Sua perspectiva é reduzir despesas, maximizando os lucros. Afinal, as grandes empresas tornam-se lucrativas e bem-sucedidas porque podem fazer algo melhor que seus concorrentes, mas às vezes até uma pequena empresa é melhor em uma tarefa, pois se concentra em uma tarefa específica e pode fazê-lo com mais eficiência. Portanto, a cadeia de valor exige que a equipe do grande fabricante tenha parceiros com habilidades em certas disciplinas para reduzir custos.

Um exemplo desse cenário é uma Companhia de Exploração de Petróleo e Gás, eles podem ser ricos em dinheiro, mas não querem investir e aprender a projetar e fabricar tubos. Em vez disso, eles compram de um especialista, fabricante de tubos de óleo, que é uma fração do seu tamanho e riqueza.

No entanto, isso não é tão fácil quanto parece inicialmente. Na manufatura, tornar-se e sustentar lucrativo está relacionado à compra de matéria-prima a um custo ótimo para transformar esse material em um produto comercializável. Toda semana os concorrentes estão mudando seus produtos por preço, qualidade ou disponibilidade. Consequentemente, o objetivo das grandes empresas é identificar as principais atividades de negócios, aquelas que geram as atividades mais lucrativas de uma empresa para garantir o máximo lucro e terceirizar o restante.

Portanto, uma cadeia de valor, pela melhor fabricação e prática industrial, é obrigatória para qualquer produtor de bens ou serviços. Existem poucas empresas de porte industrial, se houver, que podem sustentar sua própria cadeia de valor, não importando sua riqueza. Por exemplo, por exemplo, a Shell exige grandes quantidades de material, sejam canos, pessoas qualificadas, ferramentas de petróleo, plataformas de petróleo, helicópteros e até edifícios que eles mesmos não possam fabricar.

Existem dois componentes de uma cadeia de valor de negócios; atividades horizontais, que se relacionam diretamente com a cadeia de fabricação, que se relaciona com cada etapa do processo de fabricação do produto. Depois, há as atividades de suporte vertical, como TI, Vendas, Marketing, relacionadas à produção e ao serviço pós-venda.

Os valores primários ou horizontais estão diretamente relacionados ao valor que pode ser adicionado à produção, vendas, suporte e manutenção do produto. As atividades principais agregam valor ao produto e incluem funções como:

Logística de entrada – são custos e empreendimentos que trazem as matérias-primas para a empresa. Elas podem implicar custos de matérias-primas, custos de desembarque, impostos e o custo de armazenamento e distribuição.

Operações – onde o valor é adicionado à matéria-prima, transformando-a em um produto vendável, é onde o lucro é determinado.

Logística de saída – estes são os custos inerentes associados ao envio de produtos para os clientes. Portanto, todas as funções de armazenamento, distribuição e manutenção de estoque são de logística externa. Tradicionalmente, os custos logísticos de saída podem ser muito altos, portanto, a iniciativa de reduzir o armazenamento e o risco de manter um estoque excessivo pela iniciativa de produzir sob demanda. Produzir sob demanda ou mediante um pedido firme de produtos de alto custo reduz muito esse risco.

Marketing e vendas – o valor também é adicionado no estágio de marketing e vendas, em que o produto passa pelo papel de publicidade para convencer os clientes de que é um produto que eles desejam.

Serviço – pós-venda a função de serviço considera o valor de manter um produto através do seu ciclo de vida.

O outro componente da cadeia de valor que não deve ser negligenciado é a função Suporte, que compreende esses recursos de reputação:

Infraestrutura da Empresa – isso se relaciona com a estabilidade da empresa e com a reputação de seus produtos, a qualidade dos produtos e sua manutenção.

Recursos Humanos – O RH se relaciona com a forma como a empresa gerencia sua força de trabalho. A reputação baseia-se em muitos fatores, como a forma como uma empresa trata seus funcionários é um fator importante que nunca deve ser negligenciado. Por exemplo, se a empresa obtiver reputação por contratar e demitir, a palavra logo será divulgada.

Desenvolvimento de Tecnologia – este fator está relacionado à inovação e qualidade das equipes de tecnologia e engenharia e sua subsequente reputação de produzir produtos adequados e adequados para o propósito.

Aquisição – isso se resume à capacidade de obter e acessar, a custos razoáveis, uma fonte confiável de matéria-prima ou partes de componentes, pois isso requer boa reputação de fornecedor dentro do negócio.

Criando uma cadeia de valor

Para ser capaz de criar uma cadeia de valor viável, é necessária uma estratégia que considere tanto atividades primárias quanto de suporte. A análise deve considerar todas as etapas do processo de negócios e garantir que esteja totalmente alinhada com a estratégia da empresa. Quem deve realizar a auditoria da cadeia de valor é discutível, alguns favorecem altos executivos com profundo conhecimento de estratégia da empresa, outros tendem a se alinhar com uma ampla mistura de especialistas no assunto que todos têm experiência comprovada em seu próprio domínio, pois isso pode proporcionar maior profundidade e largura para a auditoria?

Ao realizar uma auditoria de cadeia de valor, é típico traçar um produto a partir do momento em que a empresa adquire seus componentes como matéria-prima, até as etapas de produção, até sua eventual venda ao cliente. Durante a auditoria, a equipe encarregada da auditoria deve observar, durante cada etapa, se havia alguma maneira possível de o processo ter agregado valor.

No entanto, o primeiro estágio de uma auditoria de valor agregado é apenas o primeiro passo em uma estratégia de valor agregado; Devemos acompanhar as descobertas iniciais, pois deve haver análise e implementação dos resultados. O resultado é muitas vezes uma escolha entre uma perspectiva diferencial ou de custo, que depende dos objetivos iniciais da empresa – melhorar o produto ou cortar custos.

Perspectiva Diferencial

Fabricantes que desejam diferenciar seus produtos com base em qualidade, características ou confiabilidade adotam a perspectiva diferencial. Pode custar mais no processo de fabricação, mas a empresa estará confiando na satisfação do cliente e na boa experiência do cliente para trazê-los de volta para vendas e vendas cruzadas. Perspectiva diferencial implica fornecer recursos ou qualidade que substitua os melhores esforços das competições e, embora possa custar mais de um ponto de vista de produção, os lucros aumentarão devido à maior reputação e à elevada experiência do cliente.

Diferencial de Custo

A alternativa à diferenciação por qualidade é cortar custos e, inevitavelmente, a qualidade do produto, através de uma estratégia para reduzir os custos de produção e, assim, os preços dos clientes. No entanto, nem sempre é uma opção fácil para uma auditoria de custos requer um estudo muito mais diligente. Vamos considerar um cenário para cortar custos em vez de melhorar a qualidade:

Para realizar um exercício de redução de custos, cada etapa da cadeia de valor deve ser auditada para obter eficiência e custo. Isso implica avaliar todos os métodos, processos e procedimentos para determinar os meios mais eficazes e econômicos para um fim. Por exemplo, todos os estágios da perspectiva principal e de suporte precisarão ser auditados, para perceber as cargas de custo, as ineficiências e as possíveis economias de custo. Em segundo lugar, terá de haver estudos de avaliação detalhados para determinar as economias reais de custos de métodos alternativos. Em terceiro lugar, há uma necessidade de avaliar os custos de mudar um processo, recrutar pessoal ou demitir funcionários, ou implementar novas tecnologias.

No entanto, a seu favor, uma auditoria de corte de custos pode revelar ineficiências operacionais e financeiras e falhas de design / gerenciamento / produção que levam a custos mais altos do cliente, portanto nem sempre é uma coisa ruim. Mais importante ainda, os participantes da auditoria terão uma profunda compreensão dos processos e procedimentos da empresa, o que pode levar a uma maior compreensão, um melhor entendimento do processo holístico e isso pode resultar em alternativas inovadoras.

Então, nós sabemos agora o que é uma cadeia de valor, e minhas desculpas para aqueles de um fundo industrial, por que as empresas de manufatura não fizeram isso antes?

Bem, a razão é que eles têm feito isso, em um contexto corporativo individual, algumas empresas voltadas para o futuro também se associaram a entidades terceirizadas na cadeia de suprimentos por meio de VPNs e Extranets; no entanto, a conectividade foi limitada à interação humana. Com o modelo da indústria 4.0, os sistemas ciber-físicos interagem uns com os outros, assim como os humanos, para controlar a cadeia de valor.

Benefícios para os negócios

Um dos equívocos comuns sobre a Indústria 4.0 é que ela beneficiará apenas as indústrias manufatureiras. No entanto, isso não é estritamente verdadeiro, sim, a manufatura é o foco, mas o impacto da Indústria 4.0 é mais abrangente do que os limites da manufatura.

A Indústria 4.0 afeta não apenas os sistemas ciber-físicos locais e processos industriais locais, mas toda a cadeia de valor, incluindo os produtores e fabricantes, fornecedores e trabalhadores. Uma das preocupações iniciais levantadas nos primeiros adotantes da Indústria 4.0 é a falta de trabalhadores qualificados. O setor de educação terá que se esforçar para produzir mais talentos equipados com os conjuntos de habilidades e competências necessárias na Indústria 4.0. Os desenvolvedores de software e tecnologia também precisarão ajustar seus conjuntos de habilidades e se tornar mais conscientes das complexidades dos sistemas de controle industrial.

Os governos, por outro lado, também estão fazendo a sua parte, particularmente porque são um dos principais impulsionadores em uma tentativa de aumentar a produtividade industrial. No entanto, isso custa dinheiro e investimentos enormes para que os governos ajudem a indústria a financiar iniciativas da Indústria 4.0, se esperam colher benefícios antecipados. (Vamos olhar para as expectativas da UE sobre o ROI mais tarde). Além disso, quando se trata da infra-estrutura necessária para que os sistemas operem com sucesso e sem problemas, por exemplo, na integração de comunicações entre empresas e interfaces, pode ser necessário um financiamento sério. No entanto, não devemos cair na armadilha de pensar que o Industry 4.0 é todo sobre robôs e CPS vastamente caros que estão longe da verdade. A maioria dos benefícios é alcançada a partir de pequenas infraestruturas inteligentes, que incluem aquelas que envolvem mobilidade inteligente e logística inteligente.

Quais são os benefícios que o Industry 4.0 promete para as PME?

Maior competitividade das empresas: pode proporcionar condições equitativas através da cooperação e de uma confederação de empresas. Espera-se que a Indústria 4.0 aumente a competitividade global e apresente condições equitativas, com relação aos custos trabalhistas, mas também permite que as pequenas empresas trabalhem juntas para desafiar as grandes empresas. Se, por exemplo, pudermos reduzir a massa salarial, provavelmente não será mais rentável terceirizar para os mercados de trabalho estrangeiros para fabricação e processamento. De fato, os especialistas acreditam que em dez anos nossos produtos deixarão de ser construídos por um trabalhador chinês ou indiano, mas sim por um programador norte-americano / europeu.

Maior produtividade: Com o aumento de ineficiências, a redução dos custos operacionais que levarão ao aumento dos lucros, isso também impulsionará melhorias nos níveis de produtividade. Estudos de viabilidade conduzidos na Europa estão prevendo grandes ganhos de produtividade em países desindustrializados, como a França e o Reino Unido.

Maior receita: O setor manufatureiro colherá o benefício de um aumento em suas receitas. A Indústria 4.0 é um dos principais impulsionadores do crescimento dos níveis de receita e do PIB de valor agregado do governo, embora sua implementação também exija investimentos significativos. No entanto, o retorno sobre o investimento é previsto como sendo extremamente alto, às vezes otimista demais, por exemplo, para que a produção do Reino Unido aumente em 20% até 2020.

Aumento das oportunidades de emprego, melhoramento de recursos humanos e gerenciamento de recursos de TI: as taxas de emprego também aumentarão à medida que a demanda por talentos e trabalhadores, especialmente nas áreas de engenharia, cientistas de dados e trabalho técnico-mecânico, aumentar. No entanto, é preciso perceber que provavelmente haverá apenas um pequeno ganho líquido, já que os trabalhadores tradicionais serão retreinados ou liberados, já que nem todo trabalhador da linha de produção é capaz de se tornar um cientista de dados proficiente durante a noite. . Emprego, perdas não serão restritas apenas a trabalhadores manuais, qualquer pessoa cujo trabalho possa ser mais eficientemente tratado por um serviço de TI, por exemplo, engenheiros de redes e sistemas altamente pagos, provavelmente será substituído por sistemas de solução de problemas e manutenção de realidade aumentada. No entanto, do lado positivo, as oportunidades de emprego não serão limitadas a programadores e cientistas de dados; sempre haverá trabalho para a análise do processo industrial e para que os supervisores cuidem da integridade das linhas de produtos.

Otimização de processos de fabricação: Sistemas integrados de TI com sistemas OT são sempre problemáticos, mas dentro do processo de produção, a fusão dos sistemas certamente tirará o máximo proveito dos recursos disponíveis. Os administradores podem controlar e agilizar processos, e isso permitirá a colaboração entre produtores, fornecedores e outras partes interessadas ao longo da cadeia de valor. O tempo normal que leva para produzir uma unidade diminuirá, tornando o processo mais eficiente, uma vez que as etapas necessárias são simplificadas, sem comprometer a qualidade. Além disso, a tomada de decisões é feita em tempo real, o que é imperativo em cenários industriais. Da mesma forma, esses elementos verticais de TI entram em cena à medida que os segmentos de negócios podem desenvolver todo o seu potencial, uma vez que são influentes. Cada CPS técnico no contexto de um sistema, em vez de uma única máquina, tem seu próprio ponto de vista do processo holístico, mas pode compreender as necessidades de seus clientes ou dos parceiros com quem eles colaboram.

Desenvolvimento de tecnologias exponenciais: A Indústria 4.0 fornecerá uma plataforma para a base de inovações adicionais com o desenvolvimento de tecnologias. Os fornecedores e desenvolvedores de sistemas e tecnologias de manufatura os usarão como base sobre o que desenvolver em seguida. Já vimos isso com aplicativos para celular, por exemplo, mais desenvolvedores estão usando APIs abertas para misturar aplicativos. Os desenvolvedores já estão buscando tecnologias que melhorem os sensores atuais, GPS, RFID, NFC e até mesmo acelerômetros embutidos no Smartphone padrão.

Entrega de melhor atendimento ao cliente: Mecanismos de monitoramento e feedback, com a Indústria 4.0 confiando nos conceitos e métodos industriais de tempo real. Esses conceitos aplicados aos relatórios de logística e painel são muito importantes, pois geram e analisam em tempo quase real. Portanto, painéis de indicadores-chave de negócios estão disponíveis imediatamente, o que permite que os tomadores de decisão percebam o estado atual dos negócios e tomem decisões inteligentes sobre quais ajustes são necessários e respondem mais rapidamente ao processo industrial e às necessidades do cliente.

Princípios de Design da Indústria 4.0

Um dos princípios básicos do Industry 4.0 é conectar sistemas, máquinas e unidades de trabalho para criar redes inteligentes ao longo da cadeia de valor que podem trabalhar separadamente e controlar umas às outras de forma autônoma, mas de maneira coesa.

A Indústria 4.0 possui seis princípios de design identificados que os fabricantes ou produtores usam em seus esforços de automação ou digitalização para seus processos de produção.

Interoperabilidade: O processo de produção não segue simplesmente um conjunto predeterminado de métodos ou etapas e envolve apenas as pessoas, máquinas e processos que estão diretamente envolvidos. A interoperabilidade requer um ambiente inteiro com interação fluida e colaboração flexível entre todos os componentes. Por exemplo, as estações de montagem não são separadas dos produtos criados ou das pessoas que estão trabalhando neles. Interoperabilidade refere-se à capacidade de todos os componentes se conectarem, comunicarem e operarem juntos através da Internet das Coisas. Isso inclui os humanos, as fábricas inteligentes e as tecnologias relevantes.

Virtualização: O monitoramento dos processos reais e das máquinas ocorre no mundo físico e, retornando os dados do sensor, será vinculado a modelos virtuais ou modelos criados por meio de simulação. Os engenheiros e designers de processos podem personalizar, alterar e testar alterações ou atualizações em completo isolamento, sem afetar os processos físicos virtualizados. Produtores na configuração do Industry 4.0 usarão a criação de um 'virtual twin' da Fábrica Inteligente, para aumentar consideravelmente os processos e produtos existentes e reduzir o desenvolvimento de produtos, modelagem, criação de um processo de produção e, portanto, reduzir o tempo de lucro de novos produtos .

Descentralização: A Indústria 4.0 apóia a descentralização, que permite que os diferentes sistemas dentro da Fábrica Inteligente tomem decisões de forma autônoma, sem se desviar do caminho para a meta organizacional única e definitiva.

Capacidade em Tempo Real: Os esforços da Indústria 4.0 também são centrados no sentido de tornar tudo em tempo real, isto requer que, dentro do processo de produção, a coleta de dados e o feedback e monitoramento dos processos sejam alcançados em tempo real.

Orientação ao serviço: A Internet das Coisas cria serviços potenciais, que outros podem consumir e, portanto, os serviços internos e externos ainda serão necessários pelas Fábricas inteligentes, e é por isso que a Internet de Serviços é um componente tão importante da Indústria 4.0.

Modularidade: A flexibilidade também é outro princípio de design do Industry 4.0, de modo que as Fábricas inteligentes podem se adaptar facilmente às mudanças de circunstâncias e requisitos. Ao projetar e construir produtos, sistemas de produção e até mesmo as correias transportadoras que são modulares e ágeis, a Fábrica Inteligente é flexível para mudar na produção. Os produtores podem garantir que as linhas de produtos individuais possam ser substituídas, expandidas ou aprimoradas com o mínimo de interrupção para outros produtos ou processos de produção.

Blocos de Construção da Indústria 4.0

Há nove tendências tecnológicas identificadas que são consideradas primordiais para a produção industrial.

Big Data e analytics: Atualmente, o setor manufatureiro encontra-se inundado com uma quantidade crescente de dados de várias fontes, e há uma necessidade de reunir todos esses dados, agrupá-los e organizá-los de maneira coerente e usar as análises fornecidas. por esses conjuntos de dados para apoiar a tomada de decisões da administração. As empresas não podem ignorar os dados que entram, pois podem ser muito úteis quando se trata de otimizar a qualidade e o serviço dos produtos, reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência no processo de produção.

Por exemplo, os dados podem ser coletados nas várias fases do processo de produção. Essas grandes quantidades de dados serão analisadas em correlação entre si para identificar fases com processos redundantes que podem ser simplificados.

Resumindo, existem 6 C's em big data e analytics em relação ao ambiente Industry 4.0. Eles são:

Conexão, que se refere a sensores e redes;

Computação em nuvem;

Cyber, que envolve modelo e memória;

Conteúdo / Contexto;

Comunidade, ou partilha e colaboração entre as partes interessadas; e

Costumização.

Robôs autônomos: O uso de robôs no processo de fabricação não é mais novo; no entanto, os robôs também estão sujeitos a melhorias e evolução. Os criadores desses robôs estão projetando-os para serem autossuficientes, autônomos e interativos, de tal forma que eles não são mais apenas ferramentas usadas por humanos, mas eles já são unidades de trabalho integrais que funcionam ao lado dos humanos.

Simulação: anteriormente, se os fabricantes quisessem testar se um processo estava funcionando de maneira eficiente e eficiente, eram necessários testes e erros. O Industry 4.0 usa a virtualização para criar gêmeos digitais que são usados para modelagem e teste de simulação e desempenharão papéis mais importantes na otimização da produção, bem como na qualidade do produto.

Integração de sistemas horizontal e vertical: Ter sistemas OT e IT totalmente integrados é algo que a Industry 4.0 almeja. O objetivo é criar um cenário em que engenharia, produção, marketing e pós-vendas estejam intimamente ligados. Da mesma forma, as empresas da cadeia de suprimentos também serão mais integradas, dando origem a redes de integração de dados, colaboração nos níveis de automação e cadeias de valor totalmente automatizadas.

A Internet das Coisas (IoT) industrial: Computação e rede incorporadas conectarão transdutores e dispositivos, e esses são uma parte essencial do Industry 4.0. A Internet das Coisas industrial tornará isso possível, desde transdutores e dispositivos de campo projetados para a IoT e equipados com rede de rádio de baixa potência para permitir que eles interajam e comuniquem entre si, conectando-se também a um gateway para uma camada de controle e gerenciamento. vai se tornar onipresente em toda a Smart Factory e cadeia de suprimentos.

Segurança cibernética: Os sistemas industriais estão se tornando cada vez mais vulneráveis a ameaças, como pode ser visto pelos recentes ataques a alvos industriais em 2015. Para lidar com isso, medidas de segurança cibernética precisam ser implementadas para reconhecer as novas vulnerabilidades e desafios que integram processos e sistemas de controle industrial. com a Internet produz.

A nuvem: os grandes conjuntos de dados envolvidos na Indústria 4.0 significam que o compartilhamento de dados não será apenas desejável, mas também imperativo aproveitar todas as possibilidades dentro da cadeia de valor. No entanto, poucas fábricas terão capacidade de armazenamento para armazenar e analisar a grande quantidade de dados coletados. Felizmente, os provedores de serviços em nuvem têm capacidade e podem criar nuvens privadas adequadas para o armazenamento e processamento de dados de fabricação.

Manufatura aditiva: A manufatura aditiva, como a impressão 3D, permite que os fabricantes criem protótipos e projetos de prova de conceito, o que reduz bastante o tempo e o esforço do projeto. A manufatura aditiva também permite a produção de pequenos lotes de produtos personalizados que oferecem mais valor aos clientes ou usuários finais, ao mesmo tempo em que reduzem as ineficiências de custo e tempo para o fabricante.

Realidade aumentada: as empresas estão cada vez mais buscando reduzir as despesas gerais de manutenção e treinamento associadas à produção, marketing e suporte pós-venda. Os fabricantes estão recorrendo a sistemas baseados em realidade aumentada para aprimorar seus procedimentos de manutenção, ao mesmo tempo em que reduzem os custos de ter especialistas no local.

Arquitetura de referência do Industry 4.0

Como o ambiente da Indústria 4.0 não é considerado como sendo tipicamente apenas uma grande empresa, mas uma coleção de PMEs com suas disciplinas exclusivas formando parcerias da cadeia de suprimentos, a arquitetura de referência deve refletir isso. O que isso significa é que o modelo de arquitetura é que ele deve ser um modelo geral que cada empresa pode implantar para permitir uma abordagem comum a protocolos de dados e estruturas, máquinas, dispositivos e interfaces de comunicação.

A dificuldade é que cada empresa na parceria tem uma percepção diferente, e estas podem ser do ponto de vista de fabricação, software, engenharia ou rede. Por exemplo, de uma perspectiva de fabricação, o foco será nas funções de processo e transporte. Considerando que, uma perspectiva de software de TI consideraria o tipo de aplicativo e software de gerenciamento de sistema que cada parceiro usa. Suas Interfaces são necessárias entre ERP, Gerenciamento de Negócios, aplicativos de software para permitir a logística entre empresas e o planejamento de gestão de negócios. Do lado da rede, a perspectiva é nos dispositivos e como eles se conectam. A lista de dispositivos que precisam ser levados em consideração é vasta, pois podem ser sensores, atuadores, servidores, roteadores, PLCs, Fieldbus, Profinet, tablets ou laptops. A perspectiva da engenharia é mais sobre o gerenciamento de estilo de vida do produto. Consequentemente, o uso de padrões existentes é um requisito dentro da arquitetura Industry 4.0.

O uso de padrões existentes é importante para a conectividade em toda a cadeia de valor e para permitir que as empresas interconectem e participem de forma autônoma ou semi-autônoma, o que é parte do valor da Indústria 4.0.

Fabricação Inteligente

A manufatura enxuta, que tem sido uma estratégia popular de aprimoramento de processos ao longo da última década, teve como objetivo produzir iniciativas para projetar sobrecargas, inconsistências e desperdícios. O objetivo da manufatura enxuta era produzir mercadorias de maneira suave e consistente. A manufatura inteligente é semelhante, pois também é uma iniciativa de melhoria de processos, mas seus objetivos são mesclar os mundos digital e analógico ao projetar em conectividade e orquestração para fornecer processos aprimorados que forneçam mercadorias de forma suave e consistente.

Portanto, Lean e Smart são estratégias complementares de melhoria de processos que veremos trabalhando lado a lado nas fábricas do futuro.

No entanto, antes de podermos perceber a colaboração da manufatura enxuta e inteligente, precisamos abordar algumas desconexões dentro da manufatura inteligente e como ela será implantada no local de trabalho.

Equipamento

O primeiro problema com a fabricação inteligente será com a conexão de todas as máquinas, equipamentos. CPS e sensores avançados juntos e para sistemas que podem controlar e orquestrar o processo de produção, detectando a condição do produto em produção. Para tirar proveito dessa conectividade, será necessário coletar e processar dados em tempo real do maquinário, do CPS e dos sensores para analisar e determinar o status de cada produto. No entanto, muitas empresas ainda não dispõem de estruturas técnicas e de tomada de decisão suficientes para obter benefícios dos processos conectados e dos dados que produzem. Um exemplo desse tipo de falha é a manutenção preditiva do maquinário e o planejamento estratégico do serviço para reduzir o tempo de inatividade efetivo de uma linha de produção.

Redefinir a força de trabalho

As pessoas são tão importantes quanto o Smart Manufacturing quanto as máquinas, pois conectam os clientes ao processo de fabricação e também garantem que a linha de produção esteja funcionando sem problemas. Como resultado, os técnicos, inspetores e operadores de processo precisam estar conectados por meio de aplicativos específicos da função. Os gerentes também exigem conectividade com o processo de fabricação por meio de painéis dinâmicos em tempo real que exibem status, tendências e alertas. E não pense que, como todas essas máquinas e sistemas inteligentes estão automatizando a maioria das decisões mundanas, não haverá necessidade de pessoas, pois elas também acionam exceções e anomalias baseadas em ações que exigem uma análise especializada. Conseqüentemente, a força de trabalho do futuro provavelmente exigirá generalistas multidisciplinares com habilidades de engenharia mecânica e de computação. Isso ocorre porque esses funcionários terão que operar através de muros multidisciplinares, conectar fábricas inteligentes, recuperar e interpretar dados de análises e até proteger cadeias de suprimentos contra ameaças de segurança e intrusões.

Há muitas etapas manuais necessárias para que possamos criar um encadeamento digital que tenha os links e as traduções entre o processo de design 3D e a configuração das máquinas de manufatura física e dos processos de inspeção. Por exemplo, se considerarmos a impressão 3D, o segmento digital nesta instância está relacionado aos links entre o design do produto e o processo real de impressão 3D. As etapas podem incluir a simulação do produto virtual em colaboração com parceiros e clientes antes que qualquer coisa seja realmente configurada ou as especificações da cadeia de suprimentos sejam produzidas ou revisadas. Ao criar simulações em 3D e modelos de prova de conceito, pode economizar muito tempo e dinheiro, garantindo que o produto esteja exatamente como deveria estar antes de os processos de fabricação começarem. Outro benefício do segmento digital é que os processos reais de fabricação podem ser simulados para garantir que eles também sejam executados com segurança e eficiência, eliminando qualquer dúvida ou tentativa e erro do processo.

Produtos

Um dos objetivos da manufatura inteligente é que as peças e componentes devem ser identificáveis e inteligentes, por exemplo, eles devem ser capazes de se identificar e conter informações importantes. Ao utilizar etiquetas RFID que estão incorporadas no produto ou na embalagem, as máquinas inteligentes poderão identificar o componente e ler suas informações de status, além de reconhecer a configuração de cada produto ao atravessar a linha de produção. Ao fazer isso, as máquinas podem carregar as peças e programas corretos para lidar com cada componente, dependendo de sua configuração. Um exemplo disso é uma linha de produção, enchendo frascos de xampu. Cada garrafa pode ser uma versão diferente de uma marca e requer diferentes cores ou perfumes adicionados em um estágio específico. Se a máquina puder ler uma etiqueta RFID incorporada na garrafa, que identifica sua variedade de marca, a máquina poderá adicionar automaticamente a cor e o perfume corretos para esse produto em particular. Esse é um exemplo muito simplista, mas o ponto é que, se cada parte da linha de produção tiver seu identificador e um registro de sua própria história, as decisões de produção podem ser tomadas de maneira inteligente durante o processo de fabricação. Isso permite a personalização de produtos durante a fabricação, o que pode levar a uma produção lucrativa de lotes pares de um.

Naturalmente, há um pequeno problema aqui, pois os processos de negócios exigem um fluxo de tarefas, com a saída de uma tarefa sendo a entrada da próxima tarefa. Tradicionalmente, em uma linha de produção que seria relativamente simples e um exercício de papel. No entanto, agora com a fabricação inteligente, e peças e produtos inteligentes que podem influenciar as ações da linha de produção, a construção dos processos de negócios se torna mais complexa.

Processos de Negócios

Os processos de negócios industriais da Internet precisarão atender ao processamento paralelo, respostas em tempo real ao controle de processos e máquinas colaborativas (CPS) na linha de produção. Isso leva à automação de processos, o que é ideal, pois reduz as despesas gerais relacionadas à manutenção de várias maneiras de obter o mesmo resultado, por exemplo, linhas separadas para cada versão do shampoo no exemplo anterior.

Otimizando a cadeia de suprimentos

O exercício tradicional de gerenciamento de cadeias de suprimentos não é mais eficiente o suficiente para suportar o processo de fabricação inteligente. Portanto, em vez de compradores que trabalham fora telefonando, enviando por e-mail, levantando documentos e enviando pedidos por fax, o processo deve ser automatizado e digitalizado. Os fornecedores não só precisam se conectar através de canais de comunicação business-to-business, mas também desenvolver um modelo orientado pela demanda que reduza o estoque e reabasteça o material com base no movimento e nas contagens de estoque de peças detectadas.

Os fabricantes estão sofrendo mais pressão dos clientes à medida que as tendências mudam de fabricação para estoque, para uma ordem de produção mais eficiente, configuração sob pedido ou até mesmo engenharia sob encomenda. Essas novas tendências em logística e gestão de estoques sobrecarregam as linhas tradicionais de produção. Anteriormente, as linhas de produção eram configuradas e configuradas para fazer grandes tiragens, por exemplo, 500.000 camisas, e isso era econômico e prático para dedicar uma linha transportadora inteira a esse pedido do cliente. No entanto, quando o cliente muda de local para pedido, como a Dell Computers e a Cisco fizeram no início dos anos 2000, isso cria um problema. Para a Dell Computers, provavelmente havia pedidos de consumo suficientes para manter a linha de produção do fabricante ocupada, mas com alguns dos equipamentos altamente especializados e caros da Cisco, seria necessária uma linha de produção de parada inicial. Isso ocorreu porque as linhas de produção precisavam ser configuradas e configuradas para diferentes produtos e não são ágeis e flexíveis para serem alteradas em pouco tempo. É nesse ponto que a máquina inteligente oferece um benefício real, já que ela pode ser reconfigurada dinamicamente, simplesmente fazendo o upload do software de processo, modelos e peças.

A orquestração de cadeias de suprimento multicamadas não é uma tarefa trivial e requer processos complexos que estão conectados à documentação do produto de projeto e, muito importante, ao processo de gerenciamento de mudanças. Em muitas ocasiões, engenheiros, projetistas e engenheiros de processo, ao trabalharem em colaboração com parceiros e clientes, concordaram em uma função de controle de alterações que alterou as especificações dos componentes sem instruir a cadeia de suprimentos, com resultados calamitosos.

clientes

Na Internet Industrial, a avaliação dos clientes sobre o produto é tudo, é denominada experiência do cliente. Seja pela avaliação do produto ou simplesmente pela experiência de usar o produto, o cliente ganhou valor e um produto satisfatório e o produtor ganhou uma boa reputação.

No entanto, a experiência do cliente é muito difícil de avaliar, sim, podemos ter pesquisas e fazer as perguntas relacionadas a um produto. No entanto, vimos que nem sempre funciona. Um bom exemplo é o de um distribuidor global de refrigerantes de cola. Esta empresa decidiu que a concorrência estava se mostrando agressiva e que suas campanhas publicitárias estavam atrapalhando seus mercados tradicionais. Como resultado, eles mudaram sua fórmula, a fim de revitalizar sua marca. Infelizmente, eles não conseguiram entender foi que mudar a receita também mudou não só o sabor, mas o mais importante – a marca. O resultado foi uma enorme mudança de seu produto tradicional para seus concorrentes.

Agora, por que isso aconteceu? Afinal, não faz sentido que assim sempre. No entanto, parece que o incentivo foi baseado na experiência do cliente. A Cola Company fez uma pesquisa maciça em pesquisas de sabor do público que considerou o novo produto melhor saboroso, mas bombardeou quando liberado.

É por isso que big data e análise aprofundada são tão importantes que não se trata mais de um CEO ou sua equipe determinar o futuro de um produto, é sobre pesquisa profunda em mineração e números de vendas que resultam em números reais, para vendas e clientes experiência.

A análise de Big Data é extremamente importante, pois pode produzir informações específicas de negócios e produzir conhecimento vital para o design de produtos e a experiência do cliente.

Por que a experiência do cliente é importante – bem, é por isso que você faz negócios, além disso, é devido à experiência positiva do cliente que você obtém lucro.

Experiência do cliente

A experiência do cliente relaciona-se com a aceitação do indivíduo de que o produto que comprou é valioso. A aceitação é baseada na qualidade do produto, na adequação ao uso e no custo em relação aos produtos da concorrência. No entanto, a experiência do cliente também está relacionada à maneira como o cliente se relaciona com os produtos, o vendedor e como eles se sentem e confiam no relacionamento entre as partes. Por exemplo, os vendedores de segundo carro têm reputações atrozes. No entanto, isso não significa que cada carro que eles vendem seja um fracasso, a maioria dos carros que eles vendem realmente tem valor pelo dinheiro, de modo que a experiência do cliente é boa – se não fosse, eles não voltariam.

Agora, se tomarmos um exemplo: digamos que você compre um smartphone, ele custa US $ 500 e, em seguida, você descobre que todos os aplicativos que você precisa tem que ser comprados através do fabricante, você seria feliz. O resultado é uma experiência ruim do cliente.

Então, como fabricamos apenas produtos que nossos clientes querem?

Bem, é através de fabricação inteligente e design inteligente e, portanto, a exigência de fábricas inteligentes.