A digitalização da fabricação de produtos e da operação de serviços por meio de novas tecnologias abriu horizontes para a otimização de processos dentro das linhas de produção das empresas e fomentou o caminho para a implantação gradual, porém cada vez mais comum, da manufatura avançada.
Essa nova modalidade fabril consiste em transformar a operação das linhas de produção a partir da automatização dos processos, com o objetivo de aumentar a produtividade e o controle de qualidade.
As fábricas inteligentes se viabilizam graças a tecnologias como inteligência artificial, Internet das Coisas (IoT), big data e sistemas ciberfísicos, que substituem a mão de obra humana a serviço do melhor aproveitamento de recursos profissionais, financeiros e da integração de toda cadeia produtiva.
Entenda, neste post, por que e como a implementação da manufatura 4.0 na indústria pode revolucionar a forma como as empresas fabricam e distribuem seus produtos.
O que é manufatura avançada
O conceito de manufatura avançada tem como base a automatização dos processos de produção a partir do alinhamento entre as tarefas executadas por pessoas e máquinas, com o objetivo de otimizar a linha fabril a serviço da produtividade.
Na prática, esse modelo de fábrica inteligente utiliza da menor intervenção manual possível para atingir maiores níveis de confiabilidade no ciclo produtivo.
Com a inclusão de tecnologias que tornam as operações mais digitais, o processo de produção gera um grande volume de dados que permite aos gestores uma análise mais transparente sobre a estratégia de produção que pode auxiliar na tomada de decisões em benefício do negócio.
Essas informações coletadas podem ser utilizadas também para a evolução do ambiente fabril na manutenção de máquinas, e permite que as equipes prevejam eventuais falhas das máquinas com a atuação imediata e mais eficiente para mitigar os desvios do padrão de operação, aumentando a precisão dos processos.
Entre algumas características que definem o modelo de atuação da manufatura avançada estão:
Processos descentralizados
A partir de um conjunto de ferramentas e dispositivos tecnológicos que atuam de forma integrada e simultânea, as fábricas inteligentes permitem que as operações sejam realizadas de forma independente uma das outras, o que configura uma gestão de tarefas de forma mais flexível e dinâmica em cada etapa da produção.
Isso configura um módulo industrial descentralizado, pois a compilação de dados em nuvem pode tornar a análise dos processos mais ágil.
Produção modular
A possibilidade de customizar a produção por meio de ajustes na linha de fábrica, em conformidade com as demandas da produção, auxilia a empresa a fazer adaptações na cadeia produtiva em benefício de cada projeto em andamento. Essa qualidade fornece flexibilidade aos ciclos produtivos de acordo com os nichos de atuação das indústrias.
Operações virtuais
Com a implantação de dispositivos tecnológicos para controle da produção de forma remota, por meio da criação de modelos virtuais da planta produtiva em plataformas digitais, a manufatura avançada fornece ferramentas aos gestores para rastrear os processos, otimizar demandas e atuar junto às equipes no controle de qualidade e da manutenção da operação fabril.
Métricas de desempenho em tempo real
Com a premissa de analisar dados para basear a tomada de decisão mais eficiente dentro dos processos de produção, as fábricas inteligentes atuam por meio do aprendizado de máquina para aplicar, de forma instantânea, ações de melhoria e de medidas corretivas.
O grande ganho está em não precisar interromper a operação das máquinas na cadeia produtiva para obter relatórios de desempenho e executar atividades de medição da produtividade, e sim atuar em conjunto com a inteligência artificial na coleta e tratamento de dados em tempo real.
Portanto, o objetivo das fábricas inteligente é que elas sejam capazes de:
- Ter operações fabris mais otimizadas;
- Aumentar o desempenho de produtividade com eficiência dos recursos;
- Realizar a integração do ciclo produtivo por meio de áreas automatizadas;
- Padronizar os processos para maior controle de qualidade dos produtos e serviços;
- Fomentar a inovação no setor industrial por meio de novas tecnologias.
Desafios de mercado
O resultado do amadurecimento digital das empresas por meio da manufatura avançada é refletido também em uma melhor gestão de estoques, na possibilidade de prever manutenções e falhas no ciclo de produção e no fomento à aplicação de recursos financeiros de forma mais assertiva para o negócio.
As empresas que passam por essa fase de inclusão de metodologias inovadoras e investimento em ferramentas disruptivas de tecnologias podem oferecer serviços e produtos feitos sob medida para clientes que exigem a customização em projetos, soluções e nichos de mercado específicos.
Por outro lado, outro desafio que o setor industrial enfrenta é ter a clareza de que o processo de incorporação tecnológica nas linhas de produção exige a formação multidisciplinar das equipes de profissionais, além do estímulo de projetos de pesquisa e desenvolvimento que ampliem o acesso de pequenas e médias empresas à inovação técnica com baixos recursos.
A fim de se modernizar e ter uma melhor posição competitiva frente ao mercado de outros países, as empresas brasileiras precisam buscar por inovação por meio de programas de incentivo ao empreendedorismo tecnológico que visam o aumento da escala de produtividade, a gestão mais qualificada de dados e o acesso mais facilitado às tecnologias da Indústria 4.0.
Manufatura avançada: o que é fundamental?
Na prática, o fluxo de informações desde a fabricação até o cliente precisa estar o mais integrado possível, o que é viabilizado graças a tecnologias como Internet das Coisas (IoT), big data e aprendizado de máquinas.
Em fábricas adaptadas a esse conceito, as máquinas são capazes de identificar tendências, tomar decisões e comunicar-se umas com as outras. Algumas competências são utilizadas nesse processo rumo à manufatura avançada. Conheça abaixo os principais:
Fluxo de informações
A padronização da informação é o primeiro passo para qualquer fluxo de informações eficaz. Ele deve ser homogêneo, de ponta a ponta. Em empresas que trabalham com manufatura avançada, além da comunicação entre as máquinas, existem ferramentas para que as pessoas recebam as informações corretas nos momentos adequados.
A tecnologia é fundamental nesse caso, na medida em que é muito complexo orientar pessoas para trabalhar de forma linear.
Qualificação profissional
É fundamental não confundir trabalho linear e comunicação homogênea com mecanização da produção. O objetivo é qualificar os profissionais para que trabalhem de forma eficaz em contextos diferentes e em inúmeras situações. Para tornar isso realidade, as fábricas inteligentes demandam por mão de obra especializada e multidisciplinar.
Nesse cenário, além dos recursos de negócio para incentivar a formação das pessoas, a motivação por meio da criação de uma cultura de inovação é ingrediente determinante.
Inovação em produtos e processos
Para que uma fábrica trabalhe de forma autônoma e eficiente, os produtos precisam estar alinhados a este conceito. Muitas vezes é necessário reprojetar ou revisar produtos e serviços para que se adaptem aos novos dispositivos digitais.
Além de facilitar o manuseio pelas máquinas, o próprio produto deve se comunicar com a linha de produção sobre como montá-lo ou consertá-lo. O mesmo vale para as máquinas que trabalham nas fábricas. Elas também devem ser capazes de realizar a comunicação entre si, bem como a gestão sobre uso crítico e necessidades de manutenção preditiva. Dessa forma, os erros tendem a zero e o lucro da empresa cresce.
Produtividade com qualidade
No contexto da manufatura avançada, o aumento da produtividade está inversamente relacionado à baixa qualidade. A associação de produção em escala com baixo custo e com perda de qualidade é uma premissa que precisa ser combatida.
Nesse sentido, o aumento da produção é uma forma tornar as empresas mais competitivas no mercado. Contudo, quando a consequência disso é a perda de qualidade, a vantagem tende a não existir mais.
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Tecnologias e tendências da manufatura avançada
Nos pilares da manufatura avançada estão tecnologias que atuam como ferramentas para implementação de processos automatizados na linha de produção, ou seja, na migração de atividades realizadas de forma manual para processos digitalizados e amparados por coleta e tratamento de dados gerados por essas ferramentas.
A interconexão que essas tecnologias proporcionam entre as diversas áreas dentro da produção, sejam elas operacionais ou de gestão, atua para otimizar as operações, direcionar a mão de obra humana para processos mais estratégicos e reduzir custos operacionais com insumos e manutenção.
Veja quais são as principais inovações que estão na base da manufatura avançada:
Inteligência Artificial (IA)
Também chamada de machine learning ou aprendizado de máquina, a IA é a combinação da utilização de softwares em dispositivos ou braços mecânicos que, de forma autônoma por meio de algoritmos, simulam as operações do comportamento humano na conversão de dados para informações relevantes dentro da linha de produção.
Ela direciona a automação robótica a serviço da gestão de diferentes áreas, desde logística, transporte e distribuição até setores que envolvem recursos financeiros.
Internet das coisas (IoT)
Por meio da atribuição de processos independentes a objetos com conexão à Internet, ou seja, de forma remota, essa tecnologia permite que esses equipamentos funcionem e compartilhem dados por meio do controle operacional realizado à distância.
Ela também abre caminho para que sistemas fabris sejam virtualizados e máquinas atuem de forma autônoma sem que haja interrupção das ações operacionais das fábricas em turnos alternados, ou que precisem da presença física de profissionais.
Big data
Mais uma tecnologia que atua na premissa da manufatura avançada, ter uma big data consistente por meio da coleta, tratamento e utilização de dados é fundamental para basear a construção das estratégias de produção do negócio.
É o tratamento de informações úteis para o negócio que converte esse dados advindo de fontes como clientes, fornecedores, fabricantes e o próprio mercado em tendências internas e ações relevantes no contexto da fábrica para a tomada de decisões.
Manufatura aditiva
Por meio de impressoras 3D que modulam em camadas modelos virtuais e transformam insumos em produtos, a manufatura aditiva é um processo de fabricação que tem permitido a criação de projetos cada vez mais customizados e feitos sob medida para clientes e nichos de mercado específicos.
Sua utilização tem aplicação em linhas de produtos que atuam com formatos e funcionalidades mais complexas de forma mais economicamente viável e sem desperdício de matéria-prima.
Simulação virtual ou gêmeos digitais
Ao possibilitar a previsão de cenários em projetos piloto, softwares alinhados a braços mecânicos reproduzem em ambiente virtual o desempenho de processos produtivos da fábrica e de suas variáveis, permitindo, por meio da simulação digital, a avaliação de viabilidade e a projeção de impactos em toda cadeia produtiva.
Essa ferramenta é especialmente útil em projetos de soluções que podem despender alto investimento em maquinário ou matéria-prima, e auxilia também na maturação de recursos de segurança dos profissionais envolvidos, bem como na redução de desperdícios.
Vantagens da manufatura avançada
Empresas que atuam com ferramentas digitais no ambiente de fábrica ou que estão inseridas no curso da implantação contínua de recursos tecnológicos nas linhas de produção conseguem se posicionar de forma mais competitiva no segmento em que atuam.
Além do maior alcance produtivo e da customização da produção por meio da utilização de novos materiais, processos e técnicas, o uso de tecnologias digitais impacta sobretudo em um melhor controle de qualidade e na ampliação da capacidade de retorno às demandas por inovação em produtos, serviços e atendimento aos clientes.
Entre as vantagens com as quais as empresas que atuam com a manufatura avançada estão dispostas, algumas se sobressaem. Confira abaixo:
Prever tendências
O rastreio imediato da produção interligada por meio de conexões remotas, das respostas mais assertivas via Internet das Coisas e da utilização de ambientes virtuais com os gêmeos digitais impacta na previsibilidade de possíveis aumentos da produção em razão de demandas sazonais, falhas eventuais, manutenções preditivas ou falta de recursos em estoques.
Monitorar indicadores de desempenho
As tecnologias que atuam como pilares do modelo industrial inteligente, além de permitirem maior otimização dos processos, estão intimamente ligadas ao uso de dados para em benefício de uma análise mais fiel dos indicadores de produtividade e performance que balizam a gestão de fábrica.
Monitorar essas informações é fundamental para compreender critérios que influenciam na satisfação dos clientes, na implementação de soluções mais inovadoras e na perspectiva do mercado.
Controle do padrão de qualidade
Se a padronização de processos internos impacta na gestão do controle de qualidade, a automação trazida pelas tecnologias da manufatura inteligente leva a consequências relacionadas à maior confiabilidade da entrega final, na medida em que está amparada por processos otimizados e uma big data robusta.
A gestão da qualidade possibilita obter o inventário mais transparente dos estoques e uma cadeia de suprimentos mais integrada.
Competitividade de mercado
O contexto da Indústria 4.0 e as novas possibilidades trazidas pela inclusão de tecnologias na linha de produção abrem caminhos para que as empresas brasileiras se posicionem de forma mais competitiva frente aos players mundiais.
Isso inclui a escalada das indústrias do mercado interno em comparação às suas concorrentes ainda inseridas em processos tradicionais de produção, e que ainda utilizam ferramentas, metodologias e processos pouco amadurecidos digitalmente.
Produção eficiente
A melhora dos índices de eficiência é advinda de recursos de engenharia que são adotados visando o pleno funcionamento do processo fabril, de forma que seu desempenho seja mais fluido, prolongado e previsível. Isso inclui estratégias de monitoramento e manutenção que asseguram a vida útil de equipamentos e da própria produção.
Entre as tecnologias que atuam para assegurar o controle e a precisão física dentro da produção eficiente estão técnicas avançadas de prototipagem, fundição e modelagem computacional.
Produção inteligente
O conceito de produção inteligente não está relacionado somente ao uso de tecnologias para aumento da produtividade ou da otimização dos processos, mas sobretudo à adoção de dispositivos, softwares e de aprendizado de máquinas orientados ao desempenho autônomo.
Ou seja, sem que haja necessidade do monitoramento físico das equipes, que podem ser deslocadas para atribuições mais estratégicas de gestão desses mesmos processos, por meio de sistemas virtualizados, simulação digital e técnicas de manufatura 3D.
Organização efetiva
Quando a cadeia de produção é estruturada de forma a ter um alinhamento entre os recursos físicos, como instalações, equipamentos, tecnologias e linha fabril, e os recursos intelectuais, como gestão e equipes multidisciplinares, os processos industriais são elevados a um novo nível de capacidade de resposta relacionada à eficiência do negócio. A sinergia que uma organização efetiva proporciona impacta na performance de mercado.
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Como implementar a manufatura avançada?
É importante destacar que, apesar de haver muitos pontos em comum, cada empresa possui peculiaridades que tornarão o processo de migração para a manufatura avançada singular.
Avançar nos investimentos em diferentes tecnologias dentro da operação, como a compra de robôs para automação industrial, softwares de análise de dados ou sistemas de integração em nuvem demandam avaliações embasadas nas necessidades estratégicas do negócio.
Antes de chegar a esse nível de amadurecimento digital, outros fatores são importantes e a implementação pode ocorrer gradualmente e de forma adaptada à realidade dos recursos, do porte da empresa e da capacidade das equipes de assumirem o controle digital dos processos.
Algumas competências envolvem os seguintes requisitos:
Modelagem da operação fabril
Tem como objetivo criar sistemas de coleta na linha de produção que permitam visualizar indicadores do status de produção dentro da fábrica. A partir da gestão da modelagem das operações fabris, é possível visualizar informações relevantes e agir rapidamente para solucionar com assertividade, as possíveis falhas no processo.
Testagem e análise de mercado
Transformar a planta industrial de uma fábrica tradicional e adaptá-la aos conceitos da manufatura avançada envolve investimentos que precisam ser embasados em testes. A recomendação é que essa transformação seja feita em setores específicos, balizados por meio de métricas e análise de demanda da absorção do mercado às inovações propostas em processos, produtos e serviços.
O uso de laboratórios-fábrica e parcerias com incubadoras em programas de pesquisa e desenvolvimento são escolhas que permitem a testagem das alterações estruturais nas fábricas, antes que as mudanças sejam implementadas de forma definitiva.
Integração de produtos
Essa competência acompanha a premissa da manufatura avançada em que os produtos precisam comunicar-se com o processo. Por meio de softwares personalizados, cada item produzido pode ter um histórico completo com sistemas com instruções de montagem informatizadas, o que garante maior agilidade na montagem manual.
Com eles, é possível também integrar tecnologias de identificação e localização para todas as etapas do processo produtivo. Essas competências servem para capacitar as empresas e fazê-las avançar rumo à manufatura avançada.
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