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Indústria 4.0
By editefelgueiras@fibrenamics.com
6 Fevereiro, 2018
A quarta revolução industrial, apelidada de Indústria 4.0, consiste na fusão de métodos de produção com os mais recentes desenvolvimentos nas tecnologias de informação e comunicação. Este desenvolvimento é impulsionado pela tendência de digitalização da economia e da sociedade. A sustentação tecnológica deste desenvolvimento é possível graças a “sistemas ciber-físicos” inteligentes e interligados que permitirão que pessoas, máquinas, equipamentos, sistemas logísticos e produtos comuniquem e cooperem diretamente uns com os outros.
As “revoluções industriais” iniciaram-se no século XVIII, com a primeira máquina a vapor e entraram no século XX com as primeiras linhas de montagem. Já nos anos 70, a automatização da produção trouxe-nos a 3ª revolução industrial.
De facto, a nível global a indústria está a assistir a uma transformação digital que está a ser acelerada por novas tecnologias que apresentam uma evolução exponencial (e.g., robots inteligentes, drones autónomos, sensores, impressão 3D). O ritmo destas transformações reflecte a “Lei de Moore” na velocidade a que a mudança induzida por estas novas tecnologias ocorre. Desta forma, as empresas e respetivos processos industriais tem de se adaptar rapidamente a esta nova vaga, sob pena de obsolescência face ao seu contexto competitivo.
Estas tendências não têm analogia com o aumento do nível de automação dos processos de produção que tem ocorrido desde os anos 70 (3ª revolução industrial), com base na electrónica e nas tecnologias de informação. Com efeito, a utilização de uma forma universal das tecnologias de informação e comunicação por parte da indústria está a abrir a abordagens disruptivas no desenvolvimento de novos produtos, processos e serviços, assim como para os sistemas de produção e cadeia logística.
2. O conceito
De facto, as fronteiras entre o mundo real e o mundo virtual estão a esbater-se de forma acelerada. O mundo virtual na área industrial, conhecido como “sistemas de produção ciber-físicos” (CPPS – cyber-physical production systems) é, no fundo, o somatório de redes online de “máquinas” que estão organizadas de modo similar às “redes sociais”. De uma forma simples, estas redes ligam tecnologias de informação com componentes mecânicos e electrónicos, que comunicam entre si através da “rede”. O RDIF é, desde 1999, uma forma primária da aplicação desta tecnologia.
Neste contexto, as “máquinas inteligentes” partilham de forma constante informação sobre níveis de stock, problemas ou falhas, bem como alterações nas ordens de produção. Processos e prazos são coordenados com o objectivo de promover a eficiência e optimizar os tempos de processamento, promovendo a utilização da capacidade instalada e a qualidade nas áreas de desenvolvimento, produção, marketing e compras.
Os CPPSs não só interligam as “máquinas” entre si, como permitem também a criação de redes inteligentes de máquinas, activos físicos, sistemas de informação e comunicação, produtos inteligentes e pessoas através de toda a cadeia de valor e de todo o ciclo de vida do produto. Sensores e sistemas de controlo permitem às máquinas estarem ligadas a fábricas, frotas, redes e seres humanos.
As redes inteligentes são a base das fábricas inteligentes, as quais são em si a génese da indústria 4.0:
Ecossistema I 4.0
3. Industria 4.0 em Portugal
Fruto da digitalização da sociedade e da indústria, o cliente final é hoje mais informado e conectado com acesso a uma oferta global. Este fenómeno gera um ambiente mais competitivo mas com oportunidades para as empresas melhor preparadas. Com efeito, ao dispor das empresas estão tecnologias inovadoras ao nível do comércio, produção e logística que transformam a relação com o cliente final, os trabalhadores e entre empresas. O recurso às tecnologias disponíveis e uma abordagem focada no cliente ditam o sucesso do tecido empresarial na adaptação aos desafios dos mercados atuais.
Estudos recentes indicam que a percentagem de empresas a lançar iniciativas de transformação digital será de 50% em 2020 e que 67% dos CEO’s centrará a sua estratégia nessa transformação. O novo ambiente industrial irá caracterizar-se pela aposta na inovação colaborativa, em meios de produção conectados e flexíveis, em cadeias logísticas integradas e canais de distribuição e serviço ao cliente digitais. Em suma, um modelo de indústria inteligente e conectado.
De acordo com o Digital Economy & Society Index 2016 da Comissão Europeia, Portugal coloca-se acima da média UE ao nível da competitividade digital. A pontuação portuguesa cresceu a um ritmo mais rápido do que o da média EU nos últimos anos, ocupando atualmente a 15º posição. De acordo com este estudo, Portugal deverá focar-se na melhoria das competências digitais da população (metade da população não tem competências digitais básicas e 28% nunca utilizaram a internet).
Um outro estudo, da UBS, indica Portugal acima da média e como a 23ª economia mais preparada a adotar a Indústria 4.0 de um conjunto de 45 países analisados, sendo de destacar as suas infraestruturas, competências gerais e capacidade de inovação.
Estas classificações remetem para um razoável grau de preparação que contrasta com a competitividade atual, na qual Portugal alcança um 35.º lugar em 40 economias analisadas de acordo com o Manufacturing Global Competitiveness Index. Ou seja, Portugal tem ainda um processo de adaptação a seguir por forma a tirar o máximo partido desta revolução industrial. A título de exemplo, Portugal tem apenas cerca de um terço de robôs por cada 10.000 empregados face a Espanha.
De uma forma geral, podemos assim concluir que Portugal tem um melhor grau de preparação do que competitividade atual, revelando que a 4ª Revolução Industrial, pela integração e aproximação de mercados e integração de cadeias de valor que proporciona, é uma clara oportunidade para esbater as típicas barreiras à competitividade do país, tais como a falta de escala de mercado interno e a localização periférica.
Esta é, com efeito, uma revolução que poderá transformar os presentes vencedores em futuros vencidos. A título exemplificativo, o estudo da Deloitte revela uma expectativa de que em 2020 os Estados Unidos da América ultrapassarão a China em competitividade industrial graças à digitalização da indústria e ao investimento nos programas de Advanced Manufacturing.
Urge então a Portugal impulsionar também a adoção acelerada deste paradigma tecnológico emergente e ambicionar um papel de maior liderança no seu desenvolvimento.
Os Materiais Avançados na Indústria 4.0
By editefelgueiras@fibrenamics.com
6 Fevereiro, 2018
Nos últimos anos temos assistido a evoluções significativas nas tecnologias de informação, comunicação e localização (TICLs) que têm servido de base ao aparecimento do conceito de reindustrialização nos países ocidentais, que implementaram, durante muitos anos, políticas de desindustrialização com deslocalização acentuada da produção para países com custos de mão-de-obra mais baixos.
Trata-se, no entanto, de um retorno à indústria com premissas completamente diferenciadas das utilizadas anteriormente. Este novo conceito envolve, sobretudo, a utilização em grande escala dos sistemas digitais integrados em todas as fases do ciclo produtivo, incluindo desenho, projeto, prototipagem, fabrico de componentes, montagem e embalagem, permitindo que os produtos possam ser planeados e executadas com baixos níveis de intervenção humana.
Esta 4ª Revolução Industrial coloca enorme desafios, não só às empresas, mas também às instituições de geração de conhecimento que se obrigam a desenvolver as tecnologias mais avançadas que possam permitir a implementação dos conceitos desta Indústria 4.0, sem o comprometimento de fatores de qualidade, fiabilidade, durabilidade, rentabilidade, entre outros.
Os materiais e estruturas fibrosas, pelas suas caraterísticas peculiares, podem desempenhar um papel importante nesta transição industrial, possibilitando a hibridização entre o mundo físico e o mundo digital através da incorporação de sensores e sistemas embebidos que possam monitorizar diferentes parâmetros como deformações, níveis de humidade, níveis de toxicidade, localização, entre muitos outros.
Nesta edição da Newsletter Fibrenamics temos a honra de contar com a Deloitte, entidade que tem estado na base da implementação da Indústria 4.0 em Portugal, e com a Bosch Innovative Car HMI que tem levado a cabo projetos verdadeiramente inovadores neste domínio em parceria com a Universidade do Minho. Por outro lado, mostramos como a equipa de investigação Fibrenamics está a encarar o papel dos materiais nesta área, através do projeto Smart Composites. Na rubrica Fibrenamics Azores desvendam-se alguns dos projetos que estão na calha com diversas entidades da região, e na rubrica Fibrenamics Green fazemos o resumo do workshop recentemente realizado na Oliva Creative Factory.
Fibre the Future!
Raul Fangueiro