aula8 INDUSTRIA 4 0

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8ºAula
Indústria 4.0
Objetivos de aprendizagem
Ao término desta aula, vocês serão capazes de:
• entender o que é Indústria 4.0;
• saber quais são as principais tecnologias desse modelo de fabricação;
• conhecer exemplos de aplicação da Indústria 4.0.
Olá, alunos(as), chegamos a nossa última aula. Espero que, 
em sua jornada até aqui, possam ter agregado conhecimentos 
que os ajudem em sua vida profissional, e que tenham crescido 
enquanto engenheiros de produção. Nesta aula, iremos abordar 
a Indústria 4.0, considerada como a última evolução Industrial.
Bons estudos!
Projeto de Fábrica 54
1 - Indústria 4.0
2 - Tecnologias fundamentais
3 - Aplicação da Indústria 4.0
1 - Indústria 4.0
Como vimos na primeira aula, a indústria 4.0 é considerada 
a última das revoluções industriais. Daí a nomenclatura 4.0, 
em referência a uma 4ª revolução industrial. A palavra-chave 
neste novo modelo de produção é conectividade. Fazer com 
que as máquinas “conversem” entre si, isto é, que elas possam 
saber “quem” está fazendo o que, a qual velocidade e, se isto 
está conforme o padrão ou não. Desta maneira, existe não só 
o aproveitamento ideal de toda a cadeia produtiva (do pedido 
do cliente até a entrega do produto), como também uma 
economia na geração de estoque desnecessários e tempos de 
produção.
A expressão “Indústria 4.0” foi utilizada pela primeira 
vez durante uma feira de tecnologia na cidade de Hannover, 
no ano de 2011. Um grupo de pesquisadores defendeu em sua 
apresentação a criação de um modelo de indústria chamada 
“Smart Factories”, ou Fábricas inteligentes, em tradução 
livre, afi rmando que, ao utilizar modernas tecnologias nos 
processos produtivos, um novo modo de produzir seria 
determinado (SEBRAE, 2018).
Ela trata da integração dos mundos virtuais e físico. 
Podemos usar de exemplo uma empresa que utiliza seu 
histórico de vendas, aliado às vendas atuais, para gerar 
uma perspectiva de quais produtos serão demandados nos 
próximos meses. O próprio software já gera as ordens de 
compra de matéria-prima nas quantidades ideais e as ordens 
Seções de estudo
de produção para cada máquina, de acordo com o produto e 
tempos de produção.
Apesar dos elevados custos de investimento, que podem 
ser contornados por uma implantação em etapas, a indústria 
4.0 apresenta inúmeras vantagens em relação aos sistemas 
atuas, tais como estes elencados:
• Operação em tempo real: a coleta e a análise de 
dados precisos, mediante sistemas digitais, embasam 
uma tomada de decisões imediata e assertiva;
• Descentralização: a Máquina utiliza sua programação 
para encontrar soluções que irão ajustar a produção 
em busca de resultados otimizados;
• Modulação da produção: as fábricas se adaptam sua 
produção conforme a demanda ou a customização 
exigida pelo cliente, ainda por cima, de forma 
autônoma;
• Rastreabilidade e monitoramento remoto: 
tecnologias de vigilância todo o processo produtivo 
e permitem encontrar rapidamente a origem de 
possíveis falhas ou problemas na linha de produção;
• Maior segurança: a geração contínua de 
documentação digital, permite aumentar a segurança 
e a transparência da produção;
• Menos custos: redução do custo unitário de produção 
devido à otimização de processos, à automatização 
e à redução de custos com mão de obra (SEBRAE, 
2018).
Como observa-se no gráfi co (fi gura 8.1), existe uma 
retomada, de forma modernizada e efi ciente, dos conceitos 
iniciais de diversidade de produção em relação ao volume 
produzido. Esta mudança refl ete os novos comportamentos 
do mercado consumidor, onde o consumo consciente de 
produtos personalizados de alta efi ciência ganha cada vez 
mais espaço, em detrimento do consumo desenfreado e 
despreocupado com o meio ambiente.
Figura 8.1. Evolução dos modelos de produção ao longo do tempo.
Fonte: CNI, 2016.
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A indústria que surge desse novo ciclo é fruto da 
utilização de modernas tecnologias e de sua consequente 
interação dos meios digital, biológico e físico. É uma indústria 
super conectada, que se comunica, se gerencia e trabalha de 
forma efi ciente e autônoma, aumentando em grande escala as 
possibilidades de criação de produtos e serviços, possibilitando 
a expansão e diversifi cação dos mercados consumidores.
Desta maneira, pode-se caracterizar este tipo de indústria 
pela sua descentralização do controle dos processos produtivos, 
que conseguem se comunicar e trabalhar de maneira autônoma. 
Esses sistemas podem também se auto ajustar automaticamente, 
prevendo falhas e correções, de forma a evitar prejuízos à 
produção. Outra característica importante da Indústria 4.0 é 
sua capacidade de aproximar-se ainda mais do consumidor. A 
automação favorece o aumento da produtividade, garantindo 
maior volume e menor tempo na produção em massa dos 
bens de consumo. Ao mesmo tempo, abre portas para que as 
indústrias possam atender com a mesma efi ciência e rapidez 
nichos específi cos de mercado, mediante a produção de bens 
customizados e com maior valor agregado (SEBRAE, 2018).
Além disso, o aumento da fl exibilidade das linhas de 
produção, por sua vez, viabiliza a customização em massa: 
a comunicação instantânea entre diferentes elos da cadeia 
produtiva e o desenvolvimento de sistemas de automação 
altamente fl exíveis, possibilitando a produção de bens 
customizados de acordo com as preferências/necessidades de 
diferentes consumidores em um grau de efi ciência que, até 
pouco tempo, só era possível com a fabricação massifi cada de 
bens (CNI, 2016).
Dentre as principais tecnologias habilitadoras por trás 
dessa revolução, podemos citar: internet das coisas, big data, 
computação em nuvem, robótica avançada, inteligência 
artifi cial, novos materiais e as novas tecnologias de manufatura 
aditiva (impressão 3D) e manufatura híbrida (funções aditivas 
e de usinagem em uma mesma máquina). Sendo a implantação 
das mesmas caracterizada pela integração e controle da 
produção a partir de sensores e equipamentos conectados 
em rede e da fusão do mundo real com o virtual, criando os 
chamados sistemas ciberfísicos e viabilizando o emprego da 
inteligência artifi cial (CN, 2016I).
2 - Tecnologias fundamentais
2.1 Internet das coisas
A internet permite que as pessoas e organizações 
conectem-se entre si por todo o mundo. Neste sentido, 
atribuiu-se o nome de IoT (Internet of Things) ou Internet das 
coisas, quando essa interação acontece com uma máquina ou 
equipamento que se comunica com o usuário ou com outras 
máquinas. Já conhecemos no cotidiano, geladeiras que dizem 
o que está faltando, lâmpadas e televisores que podem ser 
controlados pelo celular ou mesmo aquecedores que se regulam 
automaticamente de acordo com sua programação prévia. 
Tal conectividade foi levada para os maquinários da 
indústria, gerando uma infi nidade de alternativas para seu uso, 
tornando o papel das pessoas é cada vez menos fundamental 
nos tradicionais processos produtivos. Os dados fornecidos 
pela interação entre as máquinas irão garantir que os processos 
Industriais sejam conduzidos de forma mais controlada, que 
se realizem análises mais detalhadas e que se tomem decisões 
mais dinâmicas e efi cazes (SIEMENS, 2017).
Assim, é fácil entender como a IoT leva a automação para 
outro nível, com as máquinas alimentando constantemente 
outras máquinas (M2M) com informações e comandos, 
utilizando softwares inteligentes para realizar a tomada de 
decisão de forma automática e fazer com que o sistema seja 
autossufi ciente.
 
2.2 Big data
O modo de vida digital com as redes sociais, arquivos 
em nuvem, jogos, etc. gera uma quantidade absurda de 
informações, dados. Por exemplo, apenas medidores 
inteligentes de energia geram em torno de 350 bilhões de 
medições por ano. Desta maneira, surgiu o Big Data, como 
um conceito que descreve esse grande volume de dados 
estruturados e não estruturados que são gerados a cada 
segundo (SANTOS, 2018).
O diferencial do Big Data é a possibilidade de cruzar 
esses dados por meio de diversasfontes, sendo que a exigência 
dos consumidores e o aumento da competitividade fez a 
importância do trabalho sobre este volume de dados ser ainda 
maior, já que ele fornece informações preciosas de toda a cadeia 
produtiva. Quais os anseios e insatisfações do cliente, onde 
está o produto na cadeia logística, como está o desempenho 
da máquina, qual a situação do estoque de matéria-prima 
etc. Todas essas informações estão interligadas e sendo 
consideradas para que o próprio software tome as decisões 
mais acertadas de produção, logística, compra e venda.
Por conta desta característica, passou-se a 
considerar fundamentais um sistema capaz de comportar 
satisfatoriamente os 3 V´s do Big Data: Volume: quantidade 
de dados; Variedade: variedade, complexidade e localização 
dos dados dentro da rede; Velocidade: ser capaz de manter a 
agilidade na análise e no fl uxo de informações.
Na indústria 4.0 todos os dados coletados precisam 
ser tratados e armazenados. Essas bases de também são 
alimentadas com informações de outras fontes. Por exemplo: 
A sua aplicação de Big Data está recebendo dados do chão da 
fábrica referente à produção do produto A na cor vermelha, 
mas ao mesmo tempo está analisando o Twitter, onde os 
consumidores estão mostrando preferência para o produto A 
na cor roxa. Se o setor de planejamento de produção analisar 
essa informação, é possível reajustar a produção para o 
produto A na cor roxa em vez de vermelho (SANTOS, 2018).
Figura 8.2 Complexidade do uso de dados na Indústria 4.0.
Fonte: https://brasil.uxdesign.cc/ux-iot-e-a-pr%C3%B3xima-
revolu%C3%A7%C3%A3o-Industrial-9f5689499bfa. Acesso em: 29.04.2020.
Projeto de Fábrica 56
2.3 Computação em nuvem
Com a computação em nuvem, os usuários podem 
acessar qualquer aplicativo ou informação remotamente 
pela internet, ao invés de utilizar bancos de dados locais em 
servidores ou computadores fi xos e restritos à um local na 
empresa, mantendo uma gestão de dados mais fl exível, segura 
e ágil. A computação em rede divide-se em três modelos: IaaS 
(Infraestrutura enquanto serviço) que abrange o hardware e 
a gestão da infraestrutura de TI; Paas (Plataforma enquanto 
serviço) que fornece as ferramentas para a realização de 
desenvolvimentos; SaaS (que permite o acesso aos programas 
e aplicações instalados num servidor) (SIEMENS, 2017).
2.4 Robótica avançada e Inteligência 
artifi	cial
O desenvolvimento e avanço da robótica para o sucesso 
das inovações na indústria se faz fundamental neste novo 
movimento. De nada adianta gerar milhares de terabytes de 
informações, máquinas conectadas, softwares inteligentes e 
velozes, se a produção não acompanhar. É neste momento 
que a robótica se faz fundamental, com avanços absurdos em 
poucos anos, ela foi capaz de reduzir os tempos de produção 
nas linhas de montagens, aliado a um aumento na qualidade 
dos produtos à níveis inimagináveis até poucos anos. 
Desta forma, estes robôs de alta efi ciência e precisão, 
aliados à sistemas inteligentes, capazes de tomar decisão 
de forma autônoma, são os motores propulsores da alta 
produtividade deste novo modelo de indústria. Seus requisitos, 
custo e benefícios devem, impreterivelmente, ser considerados 
na concepção de qualquer projeto de indústria moderno. Isso 
fi ca ainda mais evidente, por exemplo, quando se olha para os 
valores estimados da receita gerada por sistemas que utilizam 
Inteligência artifi cial, como pode ser visto na fi gura 8.3.
Figura 8.3 Receitas estimadas obtidas com o uso de 
Inteligência Artifi cial no mundo.
Fonte: https://www.bancoinvest.pt/destaques/allianz-
global-artifi cial-intelligence. Acesso em: 29.04.2020.
2.5 Impressão 3D e Realidade 
Virtual 
O processo de desenvolvimento de novos produtos não 
acontece do dia para noite, ele é lento, trabalhoso e custa caro, 
envolvendo diversos testes em bancada e escala, muitas vezes 
sendo necessário utilizar o antigo método de tentativa e erro. 
Mas, tudo isso fi cou para trás quando a Indústria 4.0 trouxe 
para dentro de seus laboratórios a tecnologia de impressão 
3D e a Realidade Virtual (VR), que permitiram a criação de 
protótipos e peças em escala de forma rápida, precisa e barata, 
mantendo boa parte das características fi nais do produto 
original. No caso da VR, ainda se tem a criação de uma 
nova interface clientes – empresa e técnicos – indústria. Por 
exemplo, quando um técnico através de um sistema de câmeras 
e realidade virtual pode realizar a manutenção a distância em 
uma máquina ou equipamento de alta complexidade.
Na produção de produtos em pequeno volume com alto 
índice de customização, a impressão 3D vem se apresentando 
cada vez mais como uma alternativa economicamente viável 
e rápida para atuar de forma competitiva neste mercado. Um 
setor onde a impressão 3D cresce a passos largos, é na área 
médica, cujos produtos exigem uma qualidade e especifi cidade 
elevada e apresentam um grande valor agregado.
A Impressão 3D também pode ser chamada de 
manufatura aditiva, que faz referência a um processo no qual 
um objeto é construído com um material específi co (resina 
plástica ou metal), através da disposição do mesmo em 
camadas, como uma impressora que imprime uma imagem, 
linha sobre linha, para a obtenção de um objeto tridimensional. 
A grande vantagem deste processo é não haver a necessidade 
da construção de um molde (onde é depositada a matéria-
prima do produto), ou da moldagem de uma peça bruta 
através de processos de usinagem (como pela remoção de 
material com um torno mecânico), sendo possível, portanto, 
produzir peças de maneira precisa e rápida (MORAES, 2018).
Imagine, por exemplo, que uma empresa pretenda 
descontinuar uma linha de refrigeradores, mas existem 
milhares de unidades ainda no período de garantia, que 
ainda deve se estender por muitos anos. Manter um estoque 
de peças de reposição para eles ou trocar ferramentais para 
produzi-los sob demanda, representaria um custo muito 
alto. Não fornecer estas peças pode desgastar a imagem 
da empresa junto ao mercado consumidor. Neste cenário, 
manter os arquivos com os projetos das peças de reposição 
e imprimi-las em Impressoras 3D de acordo com a demanda, 
apresentaria um processo que iria equilibrar custo e qualidade, 
além de manter a satisfação do cliente.
2.6	Manufatura	híbrida
A usinagem de peças metálicas tradicional vem sofrendo 
uma grande mudança com o surgimento da impressão 3D 
de metais, ao aliar esta nova tecnologia com processos de 
usinagem tradicional, surge a manufatura híbrida, um processo 
que vem ganhando muita força principalmente quando a 
matéria-prima metálica é muito cara (como aço inox 316L) 
devido à grande economia de material no processo.
Outro grande benefi ciado deste processo é o meio 
ambiente, visto que não é mais necessário usinar grandes 
blocos metálicos para obter peças de tamanhos específi cos, 
já que o material pode ser depositado utilizando a manufatura 
aditiva.
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Nesse contexto, tais equipamentos inteligentes são 
integrados entre si, trocando informações de forma autónoma, 
funcionando em colaboração com o mundo físico ao seu 
redor. Além das tecnologias já mencionadas, os produtos 
podem ser identifi cados através de chips RIFD (Radio-Frequency 
Identifi cation), fornecendo informações em tempo real sobre 
sua localização, histórico, status e rotas. Essas informações 
permitem que as estações de trabalho acompanhem as etapas 
de fabricação e se adaptem para executar uma tarefa específi ca 
que se faça necessária. Tudo isso é facilitado pela IoT, que 
conecta todos esses dispositivos a uma rede de internet e, 
com a ajuda dos Big Data e Computação em nuvem, ainda é 
possível realizar a coleta, armazenagem e avaliação abrangente 
dos dados de diversas fontes e clientes para apoiar a tomada 
de decisões, otimizar operações, economizar energia e 
melhorar o desempenho do sistema. Por exemplo, utilizando 
IoT é possível realizar o monitoramento da performance de 
equipamentos Industriais. A partir de informaçõesgeradas 
pelos equipamentos, problemas invisíveis como degradação 
da máquina, desgaste de componentes etc. (SANTOS, 2018).
3 - Aplicação da Indústria 4.0
Em uma sondagem da indústria realizada pela CNI em 
2016, descobriu-se que o empreendedor espera obter como 
principais objetivos ao investir em tecnologias da indústria 4.0, 
a redução de custos operacionais, o aumento de produtividade, 
seguido da otimização de processos de automação e aumento 
da efi ciência energética. Também fi ca clara a expectativa com 
a melhora da qualidade e customização dos produtos (CNI, 
2016). 
Mas, por que não vemos a indústria 4.0 sendo 
implementada em larga escala no Brasil? A resposta para 
isso é simples: custo e falta de conhecimento. Nesta mesma 
pesquisa fi ca evidente que as empresas brasileiras não só 
colocam o elevado custo de implantação como principal 
barreira para investir no setor, como também deixam claro 
que ainda possuem muitas dúvidas quanto ao funcionamento 
e real retorno sobre o investimento realizado (CNI, 2016). 
Isso é plenamente justifi cável, visto que não existe um 
consenso sobre o que é e como deve ser implementada a 
indústria 4.0. Por tratar-se de um processo ainda em construção, 
seus protocolos ainda não estão defi nidos e encontram-se em 
constante alteração em busca de um equilíbrio. Isto refl ete nos 
cálculos de retorno sobre o custo de investimento, visto que 
uma tecnologia adquirida hoje, com sua durabilidade estimada 
para 10 anos, pode estar obsoleta em apenas um ano.
Ainda assim, grandes empresas ou grupos, principalmente 
aqueles que atuam nos setores de tecnologia, já investem 
pesado em tecnologias, buscando o estabelecimento da 
Indústria 4.0 em suas unidades de fabricação. A CNI (2016) 
lista alguns deles. Vejamos:
Siemens, Amberge - Alemanha
As máquinas operam 24 horas por dia, com 1.000 variantes 
diferentes de CLP (Controlador Lógico Programável), que são 
encomendados automaticamente pelo sistema. A automação 
extrema leva a um baixíssimo índice de defeitos: 12 peças com 
defeito a cada um milhão produzido.
Rolls-Royce, Inglaterra
Esta fábrica de motores está se preparando para usar a 
tecnologia de impressão 3D para produzir componentes para 
os seus motores. Normalmente, a produção de algumas peças 
pode levar até 18 meses devido ao processo de ferramental 
envolvido. A tecnologia de impressão 3D pode encurtar este 
processo consideravelmente e, também, tornar possível a 
fabricação de peças mais leves.
Embraer, Brasil
A empresa passou a treinar de forma virtual, em 3D, o que 
os trabalhadores fariam no chão de fábrica um ano antes do 
início da produção. O projeto teve 12 mil horas de testes antes 
das aeronaves decolarem. Defeitos que, normalmente, seriam 
detectados somente com o avião no ar, foram resolvidos ainda 
na fase de preparação. Na linha de montagem, os operários 
usam computadores e tablets com tecnologia de realidade 
aumentada e, em caso de dúvida, há sempre um vídeo para 
explicar como realizar a operação. Com todos os ganhos da 
digitalização, o tempo de montagem caiu 25%.
LABelectro, Florianópolis - Brasil
O laboratório desenvolveu o Sistema de Gerenciamento 
de Informações de Chão de Fábrica, sistema de arquitetura 
de software estruturada em 4 módulos (Módulo Serviço 
de chão de fábrica, Módulo Serviço da Qualidade, Módulo 
Fábrica Visual e Módulo-Mensageiro) implementados para a 
completa rastreabilidade de processos produtivos através de 
funcionalidades e controles de manufatura.
Retomando a aula
Ao	fi	nal	desta	oitava	aula,	vamos	recordar	sobre	o	que	
aprendemos até aqui.
1 - Indústria 4.0
Vimos um dos muitos conceitos da Indústria 4.0, sua 
origem na necessidade de evolução constante do cenário 
competitivo industrial e a importância que a mesma parece 
ter no cenário cada vez mais digital e conectado da indústria 
mundial.
2 - Tecnologias fundamentais
Conhecemos as principais tecnologias atuantes neste novo 
modelo de indústria e aprendemos que as mesmas devem ser 
consideradas ao realizar-se um projeto de fábricas que queira 
abordar um processo produtivo moderno e efi ciente.
3 - Aplicação da Indústria 4.0
Observamos um pouco do cenário nacional e 
Projeto de Fábrica 58
internacional da indústria 4.0 no ano de 2016. Vimos quais 
são as expectativas e receios dos empresários brasileiros diante 
deste novo modelo de fabricação e conhecemos exemplos 
reais de aplicação da indústria 4.0.
CNI. Desafi os para a indústria 4.0 no Brasil. Confederação 
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Vale a pena assistir
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Minhas anotações
59
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