Transformação digital: Indústria 4.0 e fábrica inteligente

A tecnologia da informação e comunicação (TIC) está passando por um rápido desenvolvimento. Muitas tecnologias disruptivas, como computação em nuvem, Internet of Things(IoT), análise de Big Data e inteligência artificial surgiram e estão permeando a indústria de manufatura, fundindo os mundos físico e virtual por meio de sistemas cyber-físicos (CPS), o que marca o advento da quarta revolução industrial, chamada de indústria 4.0.

A indústria 4.0 descreve um CPS orientado para a produção, que possibilita o estabelecimento de redes de criação de valor global. Para implementar essa nova indústria, são considerados três fatores: a integração horizontal por meio de redes de valor, que facilitam a colaboração entre empresas; a integração vertical de subsistemas hierárquicos dentro de uma fábrica, que cria sistema de manufatura flexível e reconfigurável; e a integração de engenharia de ponta a ponta em toda a cadeia de valor, a fim de suportar a personalização do produto. Acredita-se que a fábrica inteligente seja capaz de produzir produtos customizados e de pequenos lotes com eficiência e lucratividade.

Dentro de uma estrutura de fábrica inteligente existem quatro camadas tangíveis. A primeira é a camada de recurso físico, composta por artefatos inteligentes que se comunicam uns com os outros, resultando em um sistema auto-organizado e autônomo baseado na rede industrial e mecanismo de negociação inteligente. Já a camada de rede industrial forma uma infraestrutura que permite a comunicação entre artefatos e conecta a camada de recursos físicos com a camada de nuvem, que suporta a fábrica inteligente, fazendo com que até a internet possa ser virtualizada. A nuvem fornece uma solução muito elástica para aplicação de Big Data, com espaço de armazenamento e capacidade de computação dimensionados sob demanda. Os dados massivos podem ser transferidos para a nuvem por meio do cloud-assisted industrial wireless network (IWN) para sistemas de informação, e a análise do Big Data pode suportar o gerenciamento e a otimização do sistema.

A camada de supervisão e controle liga as pessoas à fábrica inteligente por meio de terminais, como PCs e smartphones, dando acesso às estatísticas e à aplicação de configurações diferentes e execução de diagnósticos e manutenção, mesmo remotamente.

A fábrica inteligente é uma implementação específica do CPS baseada na ampla e profunda aplicação de tecnologias de informação para a fabricação, o que é um passo importante para promover a indústria 4.0.

No protótipo de fábrica inteligente do Centro Alemão de Pesquisa de Inteligência Artificial (DFKI), em Kaiserslautern, a gigante de produtos químicos BASF SE produz xampus e sabonetes líquidos personalizados. Quando um pedido de teste é colocado online, o frasco de sabonete vazio é anexado com a tag de identificação por radiofrequência (RFID), que comunica às máquinas de produção que tipo de sabonete, fragrância, cor da tampa do frasco e rotulagem requer. Cada garrafa tem o potencial de ser totalmente diferente da próxima. O experimento depende de uma rede sem fio, onde máquinas e produtos conversam entre si, com a única entrada humana vinda da pessoa que está colocando a ordem da amostra.

A fábrica inteligente ajuda a implementar o modo de produção sustentável para lidar com os novos desafios globais, podendo levar a novos modos de negócios e até afetar nosso estilo de vida. Embora sua implementação ainda esteja enfrentando alguns desafios técnicos, ela está no caminho certo, aplicando simultaneamente as tecnologias existentes e promovendo avanços técnicos de enorme valor para a sociedade.

*Débora Morales é mestra em Engenharia de Produção (UFPR) na área de Pesquisa Operacional com ênfase a métodos estatísticos aplicados à engenharia e inovação e tecnologia, especialista em Engenharia de Confiabilidade (UTFPR), graduada em Estatística e em Economia. Atua como Estatística no Instituto das Cidades Inteligentes (ICI).