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indústria 4.0

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AULA 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGIAS PARA A 
INDÚSTRIA 4.0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Gabriel Vergara 
 
 
 
2 
TEMA 1 – REALIDADE VIRTUAL 
Os pilares da indústria 4.0 promovem um novo cenário nos mais variados 
aspectos. Você, caro aluno, já parou para refletir, por exemplo, nos potenciais de 
utilização da realidade virtual? Quais seriam os conceitos que embasam essa 
tecnologia? Leia o material atentamente e busque constante aprofundamento. 
1.1 Reflexões 
Quando se aborda a realidade virtual, comumente verificamos que a 
respectiva expressão vem acrescida do termo aumentada. Será que realidade 
virtual e realidade aumentada querem dizer a mesma coisa? Seria, talvez, uma 
pequena diferença ou tecnologias que se complementam? 
De fato, quando se estuda sobre realidade virtual, deve-se criar um 
discernimento em relação à realidade aumentada por meio da leitura de artigos e 
livros científicos, no intuito de construir uma base conceitual sólida. Por meio das 
mais diversas leituras desta temática, observa-se uma grande quantidade de 
aplicações em várias áreas. 
Geralmente, quando se imagina a utilização da realidade virtual e da 
realidade aumentada, constrói-se uma imagem, por vezes, que parece ser 
distante do nosso dia a dia e que tais tecnologias somente podem ser encontradas 
em grandes indústrias ou mesmo fora do Brasil. No entanto, você já ouviu falar do 
jogo Pokémon GO? Então, o jogo em questão é exatamente uma aplicação de 
realidade aumentada. E, quanto a realidade virtual, você já fez algum tour virtual 
em algum estabelecimento como restaurantes e hotéis? Por meio de exemplos 
simples, podemos notar que estas tecnologias já estão em nosso cotidiano. 
Conforme exemplo anterior, referente ao tour virtual, observa-se uma 
possibilidade de implementação em nicho comercial, contudo, a realidade virtual, 
bem como a realidade aumentada, pode ser utilizada nos mais variados setores. 
O grande destaque nesse contexto é avaliar o grau de maturidade de seu negócio, 
uma vez que a tecnologia deve agregar valor, pela melhoria, por exemplo, em 
dado produto ou serviço. Por vezes, ainda, a implementação de novas 
tecnologias, entre elas as inerentes à indústria 4.0, promovem novas 
oportunidades de negócio. 
Dado o entendimento do contexto de implementação de novas tecnologias, 
como você, gestor, deve se portar? Este questionamento é bastante relevante e, 
 
 
3 
por tal motivo, será abordado em maiores detalhes nas próximas aulas. De 
antemão, deve-se conscientizar de que, embora o PMBOK traga diversas 
premissas, o cenário da indústria 4.0 promove novos cuidados, ou seja, tal 
revolução proporciona alterações desde cargos de origem operacional até os de 
alto escalão. 
1.2 O que é realidade virtual? 
Embora quando pensamos em realidade virtual nos remetamos a um futuro 
próximo quanto à sua criação ou mesmo à sua ideação, não é o que de fato 
ocorreu, visto que em 1931 já se introduziam os conceitos de filmes que envolviam 
toque, além de visão e som, contribuição esta dada por Aldous Huxley. Pouco 
anos depois, em 1935, Stanley Weinbaum apresentou uma ideia detalhada sobre 
realidade virtual em seu livro Pygmalion. 
Apesar destas iniciativas que ocorreram no início do século XX, a ideia 
somente saiu do papel em 1957 por meio de Morton Heilig, considerado por alguns 
o pai da realidade virtual, tendo contribuído com o Sensorama, que era uma 
máquina destinada a uma experiência virtual de andar de bicicleta. Embora o 
produto em questão represente um avanço significativo, não teve sucesso em vias 
comerciais (Sacomano, 2018). Por sua vez, em 1968, Ivan Sutherland 
desenvolveu um monitor montado na cabeça conectado a um ambiente virtual, o 
que ficou conhecido como The Sword of Damocles. Vale ressaltar aqui que as 
duas últimas invenções mencionadas permitiam ao usuário experimentar 
ambientes virtuais, contudo, não permitiam nenhuma interação com os 
respectivos ambientes, sendo esta uma premissa básica que veremos a seguir. 
Segundo Mihelj, Novak e Begus (2014), os primeiros ambientes que 
reagiram às ações do usuário foram desenvolvidos por volta de 1970 por Myron 
Krueger. Pela utilização de diversos sensores (de câmeras de vídeo a sensores 
de pressão no chão), o sistema de realidade virtual teve a capacidade de 
reconhecer as atividades dos usuários e mover objetos de acordo, ou seja, objetos 
virtuais agindo como objetos reais. A criação mais famosa de Krueger foi o 
ambiente Videoplace, que incluiu atividades artísticas, como desenhar objetos 
virtuais. Krueger também cunhou o termo realidade artificial, que descreve o 
reconhecimento das atividades do usuário e a geração de feedback que reforça a 
ilusão das atividades que ocorrem em um ambiente virtual. 
 
 
4 
No intuito de aprimorar o processo de interação com o ambiente virtual, 
novos métodos de reconhecimento de movimento se fizeram necessários. Nesta 
trajetória, destaca-se o Grope I – III, Sayre Glove até o VPL Dataglove, que surgiu 
em 1987 e se popularizou como a primeira luva de reconhecimento de movimento 
disponível comercialmente. Em seguida, a VPL desenvolveu o primeiro sistema 
comercial de realidade virtual, Reality Built for Two. Por sua vez, nos anos 1990, 
um dos grandes avanços foi a CAVE (Cave Automated Virtual Environment), 
proposta que tem o objetivo de criar uma sala em que as paredes estão exibindo 
um ambiente virtual e óculos especiais para também poder dar uma ilusão de 
profundidade. A CAVE ganhou bastante popularidade e passou a ser usada por 
universidades no mundo todo. 
Após termos o entendimento da origem e de como essa tecnologia se 
desenvolveu, é de grande importância abordar o conceito da mesma. Segundo 
Steuer (1992), a realidade virtual (RV) é definida como um conjunto particular de 
hardware, que pode incluir computadores, headphones, óculos, luvas sensíveis a 
movimento e outros, com o objetivo de proporcionar a sensação de um ambiente 
real. 
Para Ong e Nee (2004), a RV pode ser descrita como uma simulação 4D 
do mundo real, incluindo o espaço da geometria 3D, o tempo 1D e a interface de 
interação imersiva ou semi-imersiva. Geralmente, a VR pode ser classificada 
como VR baseada em hardware e VR baseada em computador. Um sistema VR 
baseado em hardware depende de hardware VR especial, como uma tela 
montada na cabeça, luva VR, etc. Um sistema VR baseado em PC é 
implementado usando software em computadores pessoais (PCs). Ele usa 
periféricos de PC padrão como ferramentas de entrada e saída. Atualmente, um 
sistema VR baseado em hardware pode ser considerado uma cena virtual 
imersiva, enquanto um sistema VR baseado em PC é semi-imersivo. 
Trazendo um aspecto industrial, Ma et al. (2011) define que VR significa 
um ambiente tridimensional totalmente gerado por computador, no qual o 
engenheiro pode interagir e manipular uma representação realista do produto em 
tempo real. Em primeiro lugar, VR significa uma renderização realista da 
aparência do produto (material, superfície, cores) e comportamento. Em segundo 
lugar, a VR faz uso de tecnologias avançadas de exibição que permitem aos 
engenheiros experimentar o protótipo virtual como um verdadeiro. 
 
 
5 
As aplicações de VR em áreas relacionadas à mecânica são bem 
estabelecidas, por exemplo, design de layout virtual, prototipagem virtual, 
usinagem virtual baseada na Internet (Qiu et al. 2001; Ong et al. 2002; Zhou et al. 
2003), diagnóstico de falhas na web e sistema de aprendizagem (Ong et al 2001), 
entre outros. No entanto, um dos problemas de pesquisa em aplicativos de VR é 
o requisito conflitante de alta qualidade de renderização e interatividade quase em 
tempo real. 
1.3 Realidade virtual: contextualização 
Considerando o subtema imediatamente anterior, nota-se um potencial 
bastante significativo, contudo, sempre devemos buscar o entendimento do atualcenário de mercado, bem como da maturidade de negócio para se implementar 
tal tecnologia. 
Considerando o cenário macro (o de mercado), observa-se um 
comportamento altamente competitivo nos negócios, em especial nas indústrias 
de manufatura que enfrentam o constante desafio de desenvolver produtos 
inovadores com tempo reduzido para colocação no mercado. 
Segundo Ong e Nee (2004), a tendência crescente de ambientes de 
manufatura globalizados requer trocas de informações em tempo real entre os 
vários nós em um ciclo de vida de desenvolvimento de produtos, por exemplo, 
design, planejamento de instalação, programação de produção, usinagem, 
montagem etc., bem como a colaboração contínua de tarefas entre esses nós. 
Além de maior conscientização para o descarte do produto atrelada à respectiva 
legislação ambiental, tem-se a necessidade cada vez maior de atender à 
versatilidade demandada pelo cliente, promovendo a customização em massa. 
Desta forma, os processos de manufatura precisam ser mais sistemáticos na 
busca por eficiência e competitividade. Uma solução inovadora para esse fim é a 
utilização de realidade virtual e aumentada. 
Ainda, conforme Ong e Nee (2004), deve-se ressaltar que a combinação 
de tecnologia de informação (TI) e tecnologia de produção mudou bastante as 
indústrias tradicionais de manufatura. Muitas tarefas de fabricação foram 
realizadas como processamento de informações nos computadores. Por exemplo, 
engenheiros mecânicos podem projetar e avaliar uma nova peça em um sistema 
CAD 3D sem construir um protótipo real. Num viés mais amplo, significa a 
concepção de protótipos virtuais. 
 
 
6 
Figura 1 – Estrutura de prototipagem virtual 
 
Fonte: Ma, D. et al.,2011. 
A figura 3 tem por finalidade mostrar a estrutura ideal de prototipagem 
virtual. Os sistemas 3D-CAD são basicamente usados para modelar o formato das 
peças. A decomposição do produto em suas peças e montagens é representada 
pela estrutura do produto. Portanto, é necessário configurar um Gerenciamento 
de dados do produto (PDM). A forma das peças individuais em conjunto com a 
estrutura do produto é usada para desenvolver um design baseado na forma do 
produto, o que chamamos de Digital Mock Up (DMU), que representa a 
composição espacial de todas as peças e montagens do produto (Ma et al., 2011). 
Por sua vez, para analisar o comportamento de um dado componente, pode 
utilizar, por exemplo, o FEA para análise estrutural de um eixo automotivo e/ou 
CFD para análise de um escoamento dentro de uma tubulação. 
1.4 Características da realidade virtual 
Após compreender o contexto de mercado e o que se tem por trás da 
realidade virtual, é de grande valia também ter um norte em relação às 
características dessa tecnologia. 
Segundo Mihelj, Novak e Begus (2014), a realidade virtual é composta por 
uma simulação de computador interativa, que detecta o estado e a operação do 
usuário e substitui ou aumenta as informações de feedback sensorial para um ou 
mais sentidos, de forma que o usuário tenha a sensação de estar imerso na 
simulação (ambiente virtual). Podemos, assim, identificar quatro elementos 
 
 
7 
básicos da realidade virtual: ambiente virtual, presença virtual, feedback sensorial 
(como resposta às ações do usuário) e interatividade. 
De acordo com Sherman e Craig (2003), tais elementos básicos podem ser 
definidos da seguinte forma: 
• Ambiente virtual: é o conteúdo de determinado meio. Pode existir apenas 
na mente de seu autor ou ser transmitido de forma que possa ser 
compartilhado com outras pessoas. Um ambiente virtual pode existir sem 
ser exibido em um sistema de realidade virtual, ou seja, uma coleção 
integrada de hardware, software e conteúdo, reunidos para produzir 
experiências de realidade virtual. Esse conteúdo é exibido por meio de 
várias modalidades (visual, auditiva e tátil) e percebido pelo usuário através 
da visão, audição e toque. 
• Presença virtual/imersão: pode ser dividida em presença física (sensorial) 
e mental. Representa a sensação de realmente "estar" em um ambiente; 
isso pode ser um estado completamente psicológico ou alcançado através 
de algum meio físico. A presença virtual física é a característica básica da 
realidade virtual e representa o corpo entrando fisicamente no meio 
(imersão). Por sua vez, a presença virtual mental de um usuário, conforme 
Mihelj, Novak e Begus (2014), pode ter vários graus de intensidade: os 
usuários podem perceber uma conexão com o computador; os usuários 
podem ignorar o mundo real e se concentrar em interagir com o mundo 
virtual enquanto ainda sabem a diferença entre os mundos real e virtual; ou 
os usuários podem até ficar tão imersos no ambiente virtual que esquecem 
que é virtual. 
• Feedback sensorial: componente essencial à realidade virtual. O sistema 
VR fornece feedback sensorial direto aos participantes com base em sua 
posição física. Na maioria dos casos, é o sentido visual que recebe 
feedback, apesar de existirem ambientes de realidade virtual que exibem 
exclusivamente experiências hápticas (toque). Obter feedback interativo 
imediato requer o uso de um computador de alta velocidade como um 
dispositivo de mediação. 
• Interatividade: para que a realidade virtual pareça autêntica, ela deve 
responder às ações do usuário, ou seja, ser interativa. A interatividade vem 
mais facilmente com a adição do computador à equação. Realidades 
alternativas suportadas por computadores incluem jogos, simulações de 
 
 
8 
fenômenos naturais e não naturais e simulação de voo. A capacidade do 
usuário de afetar ambientes gerados por computador representa uma 
forma de interação. Outra possibilidade é alterar a localização e o ângulo a 
partir dos quais o usuário visualiza o ambiente. 
Após exposição dos quatro elementos básicos da realidade virtual, pode-
se visualizar tal tecnologia num aspecto macro, por meio dos seguintes fatores 
dispostos na figura 4: ambiente virtual (virtual environment), usuário (user), 
interface com o usuário (user interface), resultando em uma experiência de 
realidade virtual imersiva. 
Em suma, se temos por objetivo criar uma experiência em realidade virtual 
(um CAVE, por exemplo), deve-se ter um cuidado especial em como representar 
pensamentos, ideias e informações em formas visuais, de áudio e hápticas. 
Figura 2 – Integração de múltiplos fatores para experiência de realidade virtual 
 
Fonte: Mihelj, Novak e Begus, 2014. 
TEMA 2 – REALIDADE AUMENTADA 
A realidade aumentada difere da realidade virtual, mas você, caro aluno, 
saberia dizer qual seria essa diferença? Ainda, você saberia responder 
prontamente qual seria uma aplicação que está facilmente em nosso dia a dia? A 
 
 
9 
realidade aumentada possui um potencial de aplicação bastante grande, o que 
pode significar forte potencial para novas oportunidades de negócios ou ainda o 
aprimoramento dos que já existem. Desta forma, recomenda-se atenta leitura e 
posterior aprofundamento por meio das leituras apontadas no decorrer deste 
tema. 
2.1 O que é realidade aumentada? 
A realidade aumentada ou simplesmente RA é uma nova forma de 
interação homem-máquina que sobrepõe informações geradas por computador 
no ambiente do mundo real (Reinhart e Patron, 2003). Diferente da Realidade 
Virtual (RV), a Realidade Aumentada (RA) aprimora o ambiente existente ao invés 
de substituí-lo. A RA pode se aplicar a todos os sentidos humanos, como ouvir, 
tocar e até cheirar (Azuma, 1997). Além de criar objetos virtuais, também pode 
remover objetos reais de um ambiente percebido. A exibição de informações e a 
sobreposição de imagens são sensíveis ao contexto, o que significa que elas 
dependem dos objetos observados. Essa nova técnica pode ser combinada com 
as habilidades humanas para beneficiar muito as tarefas de fabricação e 
manutenção (Ong e Nee, 2004). 
Ainda conforme os últimos autores citados, as tecnologiasde RA são 
intensivas em hardware e software, sendo necessários equipamentos especiais, 
como dispositivos montados na cabeça, equipamentos de computação vestíveis, 
sistemas de posicionamento global etc. Vale ressaltar ainda que o rastreamento 
e o cálculo em tempo real são essenciais por motivos de sincronização do mundo 
real e virtual. 
A realidade aumentada é definida como o aumento de uma imagem do 
mundo real (vista pelo usuário) com uma imagem gerada por computador, que 
aprimora a imagem real com informações adicionais. Além de combinar os 
mundos real e virtual, um sistema de realidade aumentada também deve permitir 
a interação em tempo real e rastrear objetos reais e virtuais no espaço 
tridimensional. 
 
 
 
10 
Figura 3 – Aplicação de realidade aumentada 
 
Crédito: Zapp2Photo/Shutterstock. 
Embora essa tecnologia apresente um grande potencial de aplicação e, 
consequentemente, oportunidades de negócio, ela também apresenta uma série 
de desafios a serem solucionados, entre eles: registro, latência, calibração e 
fatores humanos. Segundo Ong e Nee (2004), o registro de informações precisas 
é fundamental para o correto entendimento do usuário, entretanto, para isso é 
necessário que o ambiente virtual e o real estejam devidamente alinhados. Por 
sua vez, em relação à latência, por vezes denominada de erro dinâmico, 
representa o atraso do sistema de rastreamento e processamento de sinal. Esse 
rastreamento tem por intuito localizar constantemente os objetos do ambiente 
proposto, sendo que a predição de movimento e a oscilação entre vários modelos 
é um meio de reduzir esse erro (Chai et al., 1999). Outro desafio vem a ser a 
calibração que deve ser realidade extensivamente no propósito de garantir alta 
precisão no registro de informações. Atualmente, existem renderizadores sem 
calibração, sistemas de autocalibração para medição automática e compensação 
de parâmetros de calibração variáveis (Azuma et al., 2001). Por fim, pode-se citar 
os fatores humanos, sem deixar de reforçar o aumento de produtividade que esta 
tecnologia proporciona, por exemplo, na manutenção de equipamentos. 
 
 
 
 
11 
Figura 4 – Aplicação de RA na manutenção industrial 
 
Crédito: Zapp2Photo/Shutterstock. 
Dentre os fatores humanos, pode-se citar: a atenção do usuário no sentido 
de se manter focado apenas na área atendida e às custas de outras áreas, 
podendo eliminar perigos potenciais no trabalho (Tang et al. 2003), fadiga e 
cansaço visual devido a displays de RA desconfortáveis e o uso prolongado, bem 
como dificuldade em se ajustar à visão normal após longos períodos de utilização 
do equipamento de RA. 
2.2 Realidade aumentada: objetivo 
Segundo Mihelj, Novak e Begus (2014), o objetivo da realidade aumentada 
é melhorar a percepção do usuário e aumentar sua eficácia por meio de 
informações adicionais. O usuário, por sua vez, mantém a consciência do mundo 
real, contudo, em uma realidade aumentada ideal não seria capaz de diferenciar 
informações entre o mundo real e o virtual. 
Para que as informações sejam combinadas com sucesso, os objetos 
virtuais devem agir de maneira fisicamente apropriada. Se um objeto real e um 
virtual colidem, ambos devem reagir adequadamente. Além disso, objetos virtuais 
devem bloquear a exibição de objetos reais e projetar sombras sobre eles. Tudo 
isso só pode ser alcançado com um modelo preciso do ambiente real e virtual 
(Mihelj, Novak e Begus, 2014). 
 
 
12 
Nesse contexto, cinco aspectos-chave devem ser levados em consideração 
conforme Craig (2013): 
• O mundo físico é acrescido por informações digitais por meio de 
sobreposição. 
• As informações são exibidas no registro no mundo físico. 
• As informações exibidas dependem da localização do mundo real e da 
perspectiva física da pessoa no mundo físico. 
• A experiência de realidade aumentada é interativa, ou seja, uma pessoa 
pode sentir as informações e fazer alterações se desejado. O nível de 
interatividade pode variar da simples mudança da perspectiva física (por 
exemplo, de um ponto de vista diferente) à manipulação e até à criação de 
novas informações. 
2.3 Realidade aumentada versus realidade virtual 
Após exposição do que vem a ser realidade aumentada, sendo esta 
precedida pela realidade virtual no texto de aula, é de grande valia realizar um 
comparativo no intuito de fortalecer os respectivos conceitos. 
Segundo Ma et al. (2011), a realidade virtual (RV) e a realidade aumentada 
(RA) são tecnologias chave da prototipagem virtual. Tais tecnologias propõem 
interfaces de fácil entendimento entre usuário e espaço de design virtual, o que 
facilita uma exploração interativa da funcionalidade de um novo produto, por 
exemplo. 
A Figura 7 tem como intuito mostrar a transição da realidade (o real Range 
Rover) para o RA (mistura do mecanismo real com o objeto gerado por 
computador para fins de manutenção) para o RV (um modelo 3D realista do carro). 
 
 
 
13 
Figura 5 – Comparativo entre realidade virtual e realidade aumentada 
 
Fonte: Ma et al., 2011. 
Como pode ser observado na figura 7, a realidade aumentada e a realidade 
virtual são reflexos inversos um do outro com o que cada tecnologia procura 
proporcionar ao usuário. De fato, a realidade virtual entrega uma recriação digital 
de um cenário da vida real, por sua vez, a realidade aumentada provê elementos 
virtuais como uma sobreposição para o mundo real. 
É de grande valia também se atentar ao fato de que tais tecnologias podem 
ser utilizadas de forma independente. No entanto, elas frequentemente são 
combinadas no intuito de proporcionar uma experiência ainda mais imersiva. 
Pode-se citar aqui a inclusão de feedback tátil, por exemplo, o de vibração, que 
representa uma realidade aumentada acrescida de um ambiente virtual, como 
ocorre com simuladores de voo. 
 
 
 
14 
Figura 6 – Especialistas testando simulador de voo 
 
Crédito: Aleksandra Suzi/Shutterstock. 
2.4 Realidade aumentada: aplicações 
A referida tecnologia possui diversas aplicações, sejam elas acrescidas de 
realidade virtual ou não. Algumas são nos campos da educação, navegação, 
medicina, indústria e aplicativos de dispositivos móveis. 
Por exemplo, quando estamos viajando, a realidade aumentada pode nos 
ajudar a alcançar nossa meta fornecendo informações adicionais. O sistema de 
realidade aumentada encontra marcos conhecidos na imagem e os utiliza para 
determinar o melhor caminho a seguir. Se viajar de carro, a realidade aumentada 
pode ser projetada diretamente no para-brisa e fornecer ao motorista informações 
como condições da estrada e do tempo. 
Figura 7 – Navegação acrescida de realidade aumentada 
 
Crédito: Zapp2Photo/Shutterstock. 
 
 
15 
A realidade aumentada tem sido amplamente utilizada também na medicina 
para treinar futuros médicos. Além disso, é uma ferramenta valiosa mesmo para 
médicos experientes, pois pode oferecer informações adicionais em situações 
críticas. Por exemplo, durante a cirurgia, o computador pode projetar uma imagem 
dos órgãos internos do paciente na superfície da pele e, assim, ajudar a 
determinar a localização exata de uma incisão. Durante os procedimentos de 
diagnóstico, o computador também pode projetar órgãos internos na pele, 
permitindo ao médico examinar melhor os pontos críticos e estimar a saúde do 
paciente (Mihelj, Novak e Begus, 2014). 
Figura 8 – Aplicação de RA na medicina 
 
Crédito: Gorodenkoff/Shutterstock. 
Na área de jogos, a realidade aumentada (RA) e a realidade aumentada 
especialmente móvel oferecem oportunidades únicas. Ao contrário dos 
videogames tradicionais, os jogos de realidade aumentada para celular não são 
presos no espaço da tela, mas proporcionam interação com o mundo que nos 
rodeia. Eles incorporam locais e objetos reais no jogo, aproveitando, portanto, um 
conjunto de pensamentos, emoções e experiências da vida real pré-existentes deseus jogadores (Wetzel et al., 2011). 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
Figura 9 – Jogos em RA 
 
Crédito: Matthew Corley/Shutterstock. 
TEMA 3 – SIMULAÇÃO 
A simulação representa outro importante pilar da indústria 4.0, uma vez que 
proporciona maior acesso às informações e, consequentemente, um melhor 
embasamento para a tomada de decisão. Neste tema, caro aluno, você terá a 
oportunidade de vislumbrar outra tecnologia que possui um potencial bastante 
significativo para as indústrias e para um novo negócio, visto que exige uma mão 
de obra especializada e ao mesmo tempo abrangente pela pluralidade das 
atividades. 
3.1 Simulação: conceito 
Segundo a CNI, a definição de simulação (ou virtualização) é a reprodução 
virtual de ambientes e processos de desenvolvimento e manufatura nas fábricas. 
É uma prática que possibilita a reprodução digital e fiel do funcionamento das 
plantas industriais, abrangendo equipamentos, funções operacionais e de 
funcionários. 
Por sua vez, segundo a Siemens (S.d.), 
a simulação de projeto ajuda os fabricantes a verificar e validar a função 
pretendida de um produto em desenvolvimento, bem como a capacidade 
de manufatura do produto. A palavra "simulação" é normalmente usada 
como um termo genérico para Engenharia Auxiliada por Computador 
(CAE). Várias abordagens de simulação de projeto tornaram-se 
componentes padrão de desenvolvimento de produtos em muitos 
setores e continuam a expandir em importância, uma vez que 
 
 
17 
computadores econômicos e mais rápidos e softwares de simulação de 
projeto acessíveis e fáceis de usar permitem que os usuários tratem de 
novas tecnologias e aplicativos. Os modelos de simulação são conjuntos 
de equações matemáticas que representam o comportamento do 
sistema em um domínio físico de interesse. A complexidade da 
matemática depende da disponibilidade de dados e varia em função dos 
aplicativos e do estágio de projeto. 
A simulação por computador (ou em termos mais técnicos: simulação de 
eventos discretos), permite a experimentação, buscando as opções que oferecem 
melhores resultados. Apesar de os programas de modelagem disponíveis no 
mercado demandarem consideráveis investimentos, os avanços obtidos resultam 
numa economia consistente de recursos, dando-se destaque para empresas de 
grande porte. De toda forma, o rápido desenvolvimento tecnológico tem permitido 
que mesmo médias e pequenas indústrias possam utilizar ferramentas de 
simulação. 
Inclusive, como profissional da área, tive a oportunidade de atuar numa 
empresa nacional de pequeno de porte que tinha por objetivo prestar serviços de 
simulação de processos fabris para indústrias de grande porte. Isso proporcionou 
uma rica experiência em otimização de processos por meio da identificação de 
possíveis problemas, como a identificação de gargalos de produção. Além da 
identificação de possíveis pontos de melhoria, considerando inclusive as 
atividades dos colaboradores da linha de produção, o software utilizado para a 
simulação também possui a finalidade de prototipagem virtual, ou seja, permite a 
concepção de novas linhas de produção conforme as restrições informadas pelo 
cliente, como o layout de fábrica. 
Em suma, um projeto de simulação apresenta estratégia semelhante ao 
Lean, pois alguns verbos se fazem presentes, entre eles: testar, avaliar, melhorar, 
implementar e monitorar. 
3.2 Simulação na Indústria 4.0 
A indústria 4.0, conforme Vieira et al. (2017), inclui vários conceitos 
tecnológicos, como interoperabilidade entre diferentes sistemas, semântica entre 
máquinas, descentralização, sistemas ciberfísicos, virtualização, automação e 
outros. Ao implementar esses conceitos, espera-se que a fábrica inteligente seja 
uma realidade, em que vários campos do conhecimento possam contribuir para 
esse fim, como: robótica, materiais, informações, informática, manufatura, entre 
 
 
18 
outros, incluindo a simulação de eventos discretos (DES), ou simplesmente 
simulação virtual, que podem desempenhar um papel muito relevante. 
Segundo a FlexSim, um ponto crucial na Indústria 4.0 vem a ser a 
simulação virtual de sistemas, uma vez que por meio dela o sistema real é 
modelado de maneira virtual, alimentado constantemente pelos dados 
provenientes da fábrica. A partir da realidade virtual, as técnicas de otimização 
são aplicadas e as melhores decisões são escolhidas, testando seu impacto antes 
mesmo que a ação entre em vigor na planta física. 
De fato, de acordo com Jahangirian et al. (2010), a simulação é a segunda 
técnica mais utilizada para lidar com o gerenciamento de operações nos 
processos de manufatura e de negócios. Sua aplicação pode ir de problemas de 
logística interna a linhas de produção, entre outros. Como pode ser visto, o DES 
é uma técnica sólida com muitos anos de aplicação e aborda muitos problemas 
diferentes. 
A simulação na indústria 4.0 possui aplicação ainda mais pertinente e 
consistente se comparada à etapa anterior (indústria 3.0), visto que existem 
práticas de maior modularização dos arranjos fabris, permitindo maior 
maleabilidade na busca por otimização de produção. Ainda, deve-se levar em 
consideração que o que denominamos hoje como fábricas inteligentes possui 
elevada conectividade em relação aos equipamentos e máquinas integrantes de 
dado sistema. Tal advento proporciona a alimentação constante de dados, que, 
inserida num ambiente virtual, irá permitir testar diferentes configurações por meio 
de simulações virtuais. No entorno desta temática, dois termos são bastante 
difundidos, sendo eles: manufatura digital (Digital Manufacturing) e gêmeo digital 
(Digital Twin). Basicamente, o gêmeo digital é o resultado do uso das ferramentas 
de manufatura digital, visto que a intenção da manufatura digital é fazer um 
modelo virtual equivalente ao real. 
3.3 Manufatura digital: conceito 
Segundo a Siemens, manufatura digital é o uso de um sistema integrado 
baseado em computador, composto por ferramentas de simulação, visualização 
3D, análise e colaboração para criar simultaneamente definições de produtos e 
processos de manufatura. 
Por sua vez, segundo Zhou, Xie e Chen (2012), a manufatura digital é um 
processo de fabricação que, com o apoio de tecnologias como realidade virtual, 
 
 
19 
redes de computadores, prototipagem rápida e banco de dados, baseia-se na 
demanda do cliente para analisar, organizar e recombinar as informações do 
produto, do processo e dos recursos, implementar o design do produto e a 
simulação de funções, bem como a criação de protótipos rápidos e, em seguida, 
executar uma produção rápida para atender aos padrões de qualidade e demanda 
dos clientes. 
3.4 Manufatura digital: contextualização 
A manufatura digital evoluiu a partir de iniciativas de manufatura, como 
design para manufatura (DFM), manufatura integrada por computador (CIM), 
manufatura flexível e manufatura enxuta, que destacam a necessidade de design 
colaborativo de produtos e processos. 
Segundo a Wiley Metal (2018), a manufatura digital trata de ter os dados 
necessários no lugar certo e no momento apropriado. Essencialmente, vincula 
melhor departamentos e processos para impactar positivamente o ciclo de vida 
do produto. Quando implementada corretamente, a manufatura digital afeta o ciclo 
como um todo, partindo desde o design e refletindo até na manutenção. Tal prática 
promove um acúmulo de dados de grande potencial, simplificando o 
gerenciamento da cadeia de valor e ocasionando satisfação ao cliente. 
3.5 Digital Twin: conceito 
Segundo a Siemens, digital twin ou gêmeo digital é uma representação 
virtual de um produto ou processo físico usado para entender e prever as 
características de desempenho do equivalente físico. Os gêmeos digitais são 
usados em todo o ciclo de vida do produto para simular, prever e otimizar produto 
e o sistema de produção antes de investir em ativos e protótipos físicos.Segundo Negri, Fumagalli e Macchi (2017), o Digital Twin (DT) ou gêmeo 
digital é o equivalente virtual e computadorizado de um sistema físico, que pode 
ser usado para simulá-lo para vários propósitos, explorando uma sincronização 
em tempo real dos dados detectados provenientes do campo. Essa sincronização 
é possível graças às tecnologias capacitadoras da Indústria 4.0 e, como tal, o DT 
está profundamente ligada a ela. O DT nasceu no campo aeroespacial e só 
recentemente foi adotado em contextos de fabricação. Esse termo é usado em 
ambientes industriais e em iniciativas de pesquisa governamentais, no entanto, a 
 
 
20 
literatura científica que descreve a contextualização do conceito no domínio da 
fabricação ainda está engatinhando. 
3.6 Digital Twin: contextualização 
Apesar de ser uma tecnologia ainda prematura, sabe-se que ela funciona 
como um espelho daquilo que se deseja testar e inclui software de simulação, 
internet das coisas, cloud computing, big data, analytics e machine learning. 
Em geral, modelos virtuais de objetos físicos são criados de maneira digital 
para simular seus comportamentos em ambientes do mundo real (Hochhalter et 
al.,2018). Portanto, segundo Grieves (2014), o gêmeo digital é composto de três 
componentes, que são as entidades físicas no mundo físico, os modelos virtuais 
no mundo virtual e os dados conectados que unem os dois mundos. O gêmeo 
digital reflete o mapeamento dinâmico bidirecional de objetos físicos e modelos 
virtuais. Especificamente, é a virtualização de entidades físicas. O processo de 
operação física é julgado, analisado, previsto e otimizado em meios virtuais. 
Estando dentro dos conformes, ocorrerá a materialização do processo virtual. 
TEMA 4 – INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS 
A indústria 4.0 traz como base nove pilares, sendo a integração de sistemas 
um dos constantes desafios, uma vez que a indústria inserida nesta era deve 
possuir total integração das mais diversas tecnologias e meios. Tal finalidade 
possibilita maior foco em atividades que agregam valor e na prevenção de 
desperdícios. Desta forma, caro aluno, esta frente é essencial para a 
competitividade de cada negócio. 
4.1 Conceito 
Segundo Sacomano e Sátyro (2018), todo o sistema precisa estar integrado 
para permitir o funcionamento da Indústria 4.0 em sua plenitude. Ainda, afirma 
que muito esforço vem sendo aplicado nesta área no intuito de superar essa 
barreira, sendo um desses meios a constante existência de congressos 
internacionais que versam frequentemente sobre essa temática. 
Conforme Stock e Seliger (2016), a integração de sistemas, além de ser 
um dos paradigmas da indústria 4.0, pode ser compreendida em três aspectos: 
integração horizontal em toda a rede de criação de valor, engenharia de ponta a 
 
 
21 
ponta em todo o ciclo de vida do produto, bem como integração vertical e sistemas 
de manufatura em rede. 
A integração horizontal em toda a rede de criação de valor descreve a 
interligação inteligente inter-empresas e intra-empresa, bem como a digitalização 
de módulos de criação de valor em toda a cadeia de valor de um ciclo de vida do 
produto e entre cadeias de valor de ciclos de vida adjacentes. A engenharia de 
ponta a ponta em todo o ciclo de vida do produto descreve a interligação 
inteligente e a digitalização em todas as fases do ciclo de vida do produto: da 
aquisição da matéria-prima ao sistema de fabricação, uso do produto e fim de sua 
vida útil. 
Por fim, a integração vertical e os sistemas de manufatura em rede 
descrevem a interligação inteligente e a digitalização nos diferentes níveis de 
agregação e hierarquia de um módulo de criação de valor das estações de 
manufatura por células, linhas e fábricas de manufatura, integrando também as 
atividades associadas da cadeia de valor, como marketing e vendas ou 
desenvolvimento de tecnologia (Acatech, 2015). 
4.2 Contextualização 
Segundo Pederneiras (2019), cada processo da dinâmica fabril gera e é 
abastecido com dados. Em um ambiente sem integração, existe o trabalho de 
captar todas as informações geradas por uma etapa do processo de manufatura 
e abastecer a próxima, isso é feito muitas vezes de forma manual, ineficiente e 
analógica. A falta de sistemas integrados faz com que, também, os níveis de 
gestão tenham um trabalho muito maior em analisar se o que está sendo fabricado 
está dentro dos conformes. 
Para o futuro da produção, acadêmicos e profissionais vislumbram ganhos 
significativos de eficiência, principalmente por meio da consequente integração 
digital e inteligente dos processos de fabricação. Consequentemente, a integração 
precisa ocorrer no eixo horizontal (em todos os participantes de toda a cadeia de 
valor) e no eixo vertical (em todos os níveis organizacionais). Fábricas, máquinas 
e produtos totalmente integrados e em rede precisam, então, agir de maneira 
inteligente e parcialmente autônoma, o que requer intervenções manuais mínimas 
(Erol et al., 2016). Ainda, deve ser ressaltada a importância do papel da 
engenharia em todo o ciclo de vida do produto. 
 
 
22 
Diante do exposto no presente subtema, é interessante respaldar a 
temática da integração de sistemas, trazendo de que maneira ela é importante, 
sendo tais pontos listados por Lowe (2014): 
• melhoria da qualidade e da confiabilidade do projeto de integração; 
• responsabilização por tempo e recursos; 
• conhecimento e aplicação dos padrões atuais da indústria em segurança, 
meio ambiente e tecnologia moderna; 
• fornecimento de documentação adequada para referência futura; 
• escolha do melhor hardware e software para um aplicativo. 
4.3 Abrangência 
As premissas da indústria 4.0 apontam uma forte tendência da substituição 
da mão-de-obra humana pelas máquinas, o que ocasiona a necessidade de nova 
capacitação desses profissionais. Tal fato ocorre porque as tecnologias advindas 
da quarta revolução industrial promovem maior inteligência e precisão nos 
processos fabris. Essa inteligência promovida pela tecnologia faz-se consistente 
mediante a integração de sistemas e, para tanto, algumas tecnologias estão 
presentes, como big data e análise de dados, robôs, IoT, computação em nuvem 
e manufatura aditiva. 
A plena integração de sistemas aliada à digitalização implica também em 
uma automação da comunicação e cooperação, especialmente ao longo de 
processos padronizados. Nesse contexto, ressalta-se novamente a necessidade 
de nova capacitação de profissionais, visto que os colaboradores serão 
responsáveis por um escopo mais amplo do processo e precisam compreender 
as relações entre processos, fluxos de informação, possíveis interrupções bem 
como possíveis soluções. Portanto, novas habilidades serão requisitadas, entre 
elas, a criatividade e a tratativa de problemas complexos. 
4.4 Problemática 
Como bem frisado anteriormente e reforçado por Sacomano (2018), a 
integração de sistemas é um dos principais desafios da implantação da Indústria 
4.0. Isso ocorre porque o sistema desenvolvido por um fabricante geralmente não 
“conversa” com o elaborado por outro. Quais seriam as possíveis formas de 
solucionar esta questão? Leia o artigo abaixo e reflita sobre essa questão: 
 
 
23 
• SONY, M. Industry 4.0 and lean management: a proposed integration 
model and research propositions. Journal Production & Manufacturing 
Research, 2018. 
TEMA 5 – ESTUDO DE CASO 
Durante esta aula, foram expostas algumas tecnologias que estão 
enquadradas como pilares da indústria 4.0, entre elas, a realidade virtual, que 
apresenta forte aplicação em diversos setores do mercado, promovendo 
experiências de imersão. No intuito de se aprofundar nessa tecnologia, segue um 
interessante estudo de caso: 
• Aplicação: utilização de realidade virtual (RV) em multinacional sueca. 
• Descrição: empresa multinacional sueca desenvolvedora de produtos e 
serviços focados em produtividade e eficiência energética.• Desafio: melhorar seu processo de vendas e reduzir seu ciclo de vendas 
para a organização mundial de distribuidores de vendas e milhares de 
vendedores. Também havia necessidade de vendedor para selecionar um 
compressor, planejar visualmente o layout em tempo real, fornecer uma 
cotação completa e gerar uma lista de materiais. Qualquer solução 
implantada era necessária para atualizar continuamente pela internet. 
• Limitações: 
o Matemática - para configurar corretamente um sistema, a queda de 
pressão e o fluxo de ar precisam ser calculados e as alterações no 
layout afetam isso, levando à necessidade de recalcular o sistema. 
Isso requer habilidades especializadas e/ou suporte de engenharia, 
o que leva a um ciclo de vendas mais longo. 
o Catálogo com diversas configurações 
• Solução: uma empresa norte-americana com foco em realidade virtual 
desenvolveu uma ferramenta de configuração para o produto de tubulação 
e equipamento de compressor. 
o A ferramenta permite que usuários (gerentes de contas, instaladores 
e técnicos, por exemplo) configurem uma solução inteira em um 
ambiente on-line fácil de usar. 
o Todos os produtos da multinacional sueca, totalizando mais de 
1.000 até o momento, são convertidos do CAD, permitindo 
 
 
24 
carregamento e configuração dinâmicos instantâneos diretamente 
da nuvem ou da memória do dispositivo. 
o O planejador também contém um algoritmo que calcula 
automaticamente parâmetros críticos de projeto, como queda de 
pressão e fluxo de ar livre, conforme o layout é construído. 
• Resultados: 
o Ciclo de vendas reduzido. 
o Catálogo disponível ao cliente para inclusão na ferramenta 
desenvolvida. 
o Aumento das vendas. 
 
 
 
25 
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European Journal of Operational Research, 2010. 
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Volume 1, Issue 6, 2014. 
 
 
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MIHELJ, M.; NOVAK, D.; BEGUS, S. Virtual Reality Technology and Application. 
Springer, 2014. 
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