Indústria 4.0: o que é, principais ferramentas e benefícios para a manutenção preditiva

A Indústria 4.0 está revolucionando o setor industrial, introduzindo uma nova era de automação e conectividade. 

Este conceito engloba uma ampla gama de tecnologias digitais que integram processos produtivos, otimizam operações e elevam a eficiência das indústrias. Embora a implementação dessas tecnologias varie, a adoção da Indústria 4.0 está em crescente expansão, impulsionada pela busca por inovação e competitividade.

Neste artigo, vamos detalhar o que é a Indústria 4.0, como ela evoluiu ao longo do tempo, destacar suas principais ferramentas e mostrar os inúmeros benefícios que traz para a manutenção preditiva e o monitoramento das atividades das máquinas.

O que é a Indústria 4.0?

A Indústria 4.0 nasceu na Alemanha, em 2011, durante a Feira de Hannover. O objetivo era aumentar a produtividade e a competitividade da indústria do país e recuperar a sua participação no valor agregado da indústria global.

Basicamente, a Indústria 4.0 é a continuação das evoluções tecnológicas ao longo dos anos, mas agora com a automação de processos industriais e manufaturas como nunca se viu.

Algumas ferramentas da Indústria 4.0 são: computação em nuvem, inteligência artificial, internet das coisas e robótica. Esses novos recursos possibilitam automatizar e conectar toda a linha produtiva, oferecendo benefícios expressivos à operação.

Como surgiu a Indústria 4.0 no Brasil?

A Indústria 4.0 no Brasil teve seu surgimento influenciado pelo contexto global de avanço tecnológico e digitalização dos processos industriais. A adoção e a compreensão desse conceito foram um processo gradual, começando a ganhar destaque a partir de 2013, quando as indústrias brasileiras começaram a considerar mais seriamente a digitalização de suas operações.

Embora o Brasil ainda esteja em um estágio inicial de adoção da Indústria 4.0, já se reconhece sua importância para a economia do país. Estima-se que a implementação de tecnologias relacionadas à IoT, por exemplo, possa gerar lucros significativos até 2030, contribuindo para o crescimento do PIB e a redução de custos industriais.

Porém, o país também enfrenta desafios significativos no avanço da Indústria 4.0. Entre eles estão o alto investimento necessário em tecnologia, a escassez de profissionais capacitados para lidar com as novas tecnologias e a necessidade de atualização das infraestruturas industriais. Além disso, o país enfrenta atrasos na adoção das tecnologias em comparação com outras nações mais desenvolvidas.

Princípios fundamentais da Indústria 4.0

A indústria 4.0 é caracterizada por uma série de princípios fundamentais que orientam sua implementação e funcionamento, promovendo eficiência, flexibilidade e inovação. Conheça-os abaixo!

Automação

A automação é um dos princípios fundamentais da Indústria 4.0, envolvendo a substituição de tarefas manuais por processos automatizados, por meio do uso de tecnologias como robótica, inteligência artificial e sistemas ciberfísicos, o que permite uma produção mais eficiente, flexível e adaptável às demandas do mercado.

Digitalização

A digitalização envolve a transformação de dados e processos analógicos em formatos digitais, incluindo a utilização de sistemas digitais para monitorar e controlar as operações industriais, bem como o armazenamento e análise de grandes volumes de dados para tomada de decisões baseadas em dados.

Interconexão

A interconexão refere-se à integração de máquinas, sistemas e processos industriais por meio da Internet das Coisas (IoT), redes de comunicação avançadas e computação em nuvem, possibilitando uma maior troca de informações entre os diversos componentes do sistema produtivo e permitindo uma coordenação mais eficiente e uma resposta mais rápida às mudanças no ambiente de produção.

Principais benefícios da Indústria 4.0

A Indústria 4.0 traz uma série de benefícios significativos para as operações industriais e para a economia como um todo. Essas vantagens combinadas contribuem para tornar as operações industriais mais competitivas, ágeis e preparadas para enfrentar os desafios do mercado globalizado da atualidade. Alguns dos principais benefícios incluem:

• Aumento da produtividade: a automação e a digitalização dos processos industriais possibilitam uma produção mais eficiente, reduzindo o tempo de ciclo e otimizando o uso de recursos;
• Redução de custos: a implementação de tecnologias pode resultar em uma redução significativa nos custos de produção, manutenção e energia, além de diminuir os desperdícios e retrabalhos;
• Melhoria da qualidade: a monitorização em tempo real e a análise de dados permitem identificar e corrigir problemas de qualidade de forma proativa, garantindo produtos finais de maior qualidade;
• Maior flexibilidade e personalização: os sistemas são mais flexíveis e adaptáveis, permitindo ajustes rápidos na produção para atender à demanda variável do mercado e possibilitando a personalização em massa de produtos;
• Integração da cadeia de suprimentos: a interconexão dos sistemas de produção e a troca de informações em tempo real ao longo da cadeia de suprimentos promovem uma maior colaboração entre os parceiros comerciais.

Quais são as tecnologias utilizadas na Indústria 4.0?

Ao falar sobre o que é a Indústria 4.0, é impossível não imaginar a inteligência artificial. Basicamente, todas as ferramentas dessas tecnologias podem ser aplicadas no campo industrial como forma de otimização e produtividade de máquinas. Veja, a seguir, alguns exemplos.

Machine learning

Machine learning (aprendizado de máquinas) é uma tecnologia que usa algoritmos para coletar dados e aprender com eles. Esse sistema é capaz de modificar o seu comportamento autonomamente, tendo como base a sua própria experiência.

Assim, em vez de implementar rotinas de software manualmente, a máquina é programada para usar uma quantidade grande de dados e algoritmos que dão a ela a habilidade de aprender como executar as tarefas.

Dados em nuvem

A coleta e a análise de dados estão entre os pontos principais da manutenção na Indústria 4.0. O big data é uma estrutura sistematizada e digitalizada capaz de extrair informações, avaliar o desempenho das máquinas e oferecer relatórios sobre o panorama atual, de modo preciso e imediato.

Internet of things

A internet das coisas (internet of things) permite conectar equipamentos por meio da internet, para integrar o funcionamento de seus periféricos em um único lugar, por meio de sensores e softwares. 

Com essa tecnologia, dispositivos e máquinas podem conversar entre si e ser acessados remotamente, proporcionando maior agilidade nas linhas de montagem, maior facilidade de manutenção das máquinas e uma maior integração em toda a cadeia de suprimentos.

Análise de Big Data

A análise de Big Data envolve a coleta, processamento e análise de grandes volumes de dados para extrair dados e informar decisões estratégicas na indústria. Essa tecnologia permite identificar padrões, tendências e anomalias que podem ser utilizados para otimizar processos, prever falhas e melhorar a eficiência operacional.

Realidade Aumentada (RA)

A Realidade Aumentada (RA) combina elementos virtuais com o mundo real, proporcionando uma experiência interativa e imersiva aos usuários. Na indústria, a RA é utilizada para oferecer suporte visual durante operações de manutenção, treinamento de funcionários e design de produtos, aumentando a eficiência e a precisão das tarefas.

Inteligência artificial

A inteligência artificial (IA) refere-se à capacidade das máquinas de realizar tarefas que normalmente exigiriam inteligência humana, como aprendizado, reconhecimento de padrões e tomada de decisões. No cenário industrial, a IA é empregada em sistemas de controle de produção, manutenção preditiva, análise de dados e automação de processos.

Cibersegurança

A cibersegurança é essencial na Indústria 4.0 para proteger os sistemas e dados industriais contra ameaças cibernéticas, o que inclui a implementação de medidas de segurança, como firewalls, criptografia, detecção de intrusões e gerenciamento de acesso, para garantir a integridade, confidencialidade e disponibilidade das informações.

Robótica avançada

A robótica avançada envolve o uso de robôs equipados com sensores, inteligência artificial e capacidades de aprendizado para realizar uma variedade de tarefas na indústria, desde a montagem de produtos até a logística de armazéns. Essa tecnologia aumenta a automação e a eficiência dos processos industriais.

Manufatura digital

A manufatura digital utiliza tecnologias, como modelagem 3D, simulação e prototipagem virtual, para projetar, testar e otimizar produtos e processos industriais antes da produção física. Ela reduz o tempo de desenvolvimento, os custos e os desperdícios, ao mesmo tempo que aumenta a qualidade e a inovação.

Manufatura aditiva

A manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, permite a fabricação de peças complexas e personalizadas diretamente a partir de modelos digitais. Essa tecnologia oferece maior flexibilidade de design, redução de custos e tempos de produção, e possibilita a criação de componentes leves e otimizados.

Integração de sistemas

A integração de sistemas possibilita a conexão e comunicação entre diferentes sistemas de produção e controle, permitindo uma coordenação eficiente das operações industriais, incluindo a integração de máquinas, sensores, softwares e sistemas de gerenciamento para garantir uma produção sincronizada e adaptável.

Sistemas de simulação

Além de viabilizar a análise e otimização de desempenho, custos e recursos antes da implementação física, os sistemas de simulação permitem a modelagem virtual de processos industriais e sistemas de produção, o que ajuda a reduzir riscos, custos e tempo de desenvolvimento de novos produtos e processos.

Indústria 4.0 e manutenção preditiva: principais benefícios

Um dos principais benefícios da manutenção preditiva na indústria 4.0 é a capacidade de evitar paradas não planejadas na linha de produção. Ao prever falhas com antecedência, as organizações podem agendar intervenções de manutenção de forma proativa, evitando interrupções na produção e reduzindo os custos associados à manutenção corretiva.

Confira outros benefícios da Indústria 4.0 na manutenção preditiva.

Evita paradas na linha de produção

A análise preditiva determina previamente a necessidade de intervenções, eliminando a necessidade de desmontar as máquinas para inspeções. Essa estratégia evita paradas dispendiosas na linha de produção, garantindo, assim, a continuidade das operações e reduzindo os custos de manutenção.

Para fazer uma analogia, é como se fizéssemos um investimento em um plano de saúde. Em vez de esperar a máquina quebrar, essa tecnologia fornece dados e informações que indicam qual é a probabilidade de a máquina falhar e qual é o possível problema. Desse modo, a fábrica pode atuar antes que essa máquina quebre.

Maior precisão com o uso de dados

Na manutenção preditiva, os dados gerados permitem a realização de análises sobre as condições das máquinas, utilizando ferramentas de mineração de dados, ciência de dados e estatísticas. Essa abordagem proativa e preventiva acusa a necessidade de reparos nas máquinas e oferece relatórios mais completos e eficientes.

Os algoritmos de inteligência artificial da SEMEQ, por exemplo, contam com um banco de dados que vem sendo construído há mais de 15 anos, com mais de 60 mil equipamentos analisados por mês. Juntos, o sensor de vibração e o sensor de análise de circuito de motores elétricos cobrem a maioria das falhas.

Monitoramento on-line via sensores

Os sensores inteligentes para a Indústria 4.0 podem ser utilizados para monitorar bombas, ventiladores, compressores, motores elétricos, turbinas, entre outros. Esses dispositivos possibilitam monitoramento mais preciso e maior previsibilidade de falhas.

Os sensores inteligentes de vibração on-line da SEMEQ têm altíssima sensibilidade e são capazes de detectar diversos modos potenciais de falhas elétricas e mecânicas, além de terem bateria com durabilidade média de 3 anos, podendo ser trocada depois. Com isso, é possível monitorar o desempenho de equipamentos 24/7.

Redução de custos operacionais

A implementação da manutenção preditiva na Indústria 4.0 resulta em uma significativa redução nos custos operacionais. Os avanços tecnológicos permitem uma gestão mais eficiente dos recursos e uma maior previsibilidade das falhas, contribuindo para a diminuição dos custos em diversas áreas.

Conforme a pesquisa do Departamento de Energia dos EUA, é possível economizar em custos de energia e manutenção até 30% dos recursos com a manutenção preditiva, além de eliminar interrupções em até 45%.

Como utilizar a indústria 4.0 para melhorar o seu parque industrial?

A Indústria 4.0 oferece diversas oportunidades para melhorar o desempenho e a eficiência dos parques industriais. Por meio da automação de processos, é possível otimizar tarefas repetitivas e aumentar a produtividade. A integração de robôs e máquinas autônomas para realizar atividades de montagem, embalagem e transporte contribuem para reduzir o tempo de ciclo e minimizar erros.

Além disso, a implementação de sensores inteligentes em equipamentos e máquinas permite o monitoramento em tempo real de seu desempenho e condição. Utilizando análise de dados e algoritmos de inteligência artificial, é possível identificar padrões, prever falhas e realizar manutenção preditiva.

A digitalização de processos também desempenha um papel fundamental na melhoria dos parques industriais. Sistemas digitais como MES e ERP integram dados e informações em toda a cadeia de suprimentos, melhorando a visibilidade e a coordenação das operações. Isso permite uma gestão mais eficiente e eficaz dos recursos disponíveis.

Outro aspecto importante é a otimização energética. Por meio de sistemas de monitoramento e controle de energia, é possível reduzir o consumo e os custos energéticos. Assim, ao adotar práticas e tecnologias da Indústria 4.0, os parques industriais podem melhorar significativamente seu desempenho, eficiência e competitividade, garantindo um futuro mais sustentável e próspero.

Como aplicar a manutenção prescritiva na sua planta industrial?

Agora que você já sabe a importância da Indústria 4.0, é hora de trazer essa revolução tecnológica para a sua empresa.

A SEMEQ é uma empresa líder de serviço de preditiva on-line. Ela faz o monitoramento on ou off-line da manutenção preditiva e assume toda a responsabilidade pela manutenção das máquinas.

Com base em nossa experiência, a SEMEQ conhece os requisitos exatos para fazer o monitoramento remoto de suas máquinas e garantir a continuidade de sua linha de produção, fale com os nossos consultores.

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