AULA 1 MANUFATURA DIGITAL

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AULA 1 
MANUFATURA DIGITAL 
TEMA 1 – INTRODUÇÃO À 
MANUFATURA DIGITAL 1.1 Âmbito 
da Indústria 4.0 
A 4a Revolução Industrial se caracteriza pela 
evolução da tecnologia, em que tudo está 
conectado e a troca de informações se dá 
em tempo real, assim como tudo está on-line, 
pessoas e equipamentos. 
Com essa globalização digital, o mercado 
exige que as empresas atuem de forma mais 
rápida no lançamento de novos produtos, em 
contrapartida fazendo uma pressão pela 
redução dos preços e pelo aumento da 
qualidade. 
Para conseguir um diferencial competitivo 
sustentável, as indústrias precisam se 
atualizar tecnologicamente, tornando-se mais 
inteligentes, eficientes e produzindo com 
menos problemas e defeitos. Para isso, é 
necessário integrar as tecnologias de 
produção com as tecnologias de informação, 
sendo esta integração a principal 
característica da Indústria 4.0, termo que 
surgiu em 2011. 
A manufatura digital é um conceito já 
existente desde o final do século XX, 
contudo, vem ganhando força com a 
evolução da tecnologia e, de forma mais 
evidente, com os avanços promovidos pela 
4a Revolução Industrial. 
1.2 Manufatura digital 
Não há mais tempo para montar toda uma 
linha de produção para descobrir quais serão 
os problemas e dificuldades, então, tomar 
ações corretivas para estabilizar o processo 
e iniciar a produção. Deve-se realizar tudo 
certo desde a primeira vez. Nesse sentido, 
as tecnologias de manufatura digital 
permitem simular virtualmente todos os 
componentes e processos fabris, buscando 
eliminar todo e qualquer erro ou desperdício 
antes de se começar a trabalhar no ambiente 
real. Esses modelos virtuais inteligentes 
também são chamados de gêmeos digitais 
(digital twins), conforme o exemplo 
apresentado na Figura 1 da representação 
digital equivalente a uma parte de uma linha 
de produção. 
2 
Figura 1 – Representação digital de uma 
linha de produção 
Crédito: Borodatch/Shutterstock. 
E para garantir a agilidade de todo o 
processo, assim como a realimentação das 
informações em toda a cadeia produtiva de 
forma instantânea, tudo deve estar 
conectado em rede, não somente local, mas 
também pela internet. Qualquer informação 
deve estar disponível para qualquer pessoa 
ou sistema que precise dela em tempo real, 
portanto, as tecnologias de mobilidade 
conectada, entre smartphones e outros 
dispositivos, estão inseridas nas fábricas. 
A informação certa, no local certo e no 
momento certo é um diferencial competitivo 
para sair na frente em produtividade, 
qualidade e lucratividade. 
As empresas devem inovar para acompanhar 
as novas exigências do mercado e garantir o 
seu posicionamento. Do contrário, ficar onde 
está, usando as mesmas tecnologias e 
processos que estão funcionando bem há um 
tempo, pode acarretar um fracasso, muitas 
vezes, sem volta, pois a concorrência poderá 
estar um passo à frente. 
Neste cenário da globalização e da rápida 
evolução tecnológica, o investimento em 
inovação deve ser constante, para se poder 
responder na mesma velocidade às 
mudanças do mercado, fazendo o 
lançamento de novos produtos mais 
rapidamente, reduzindo o time to market, 
aumentando o volume de produção, 
melhorando a qualidade e reduzindo preços. 
No ambiente da manufatura, isso será 
possível garantindo que as atividades 
necessárias para fabricar qualquer tipo de 
produto sejam realizadas buscando a 
redução de desperdícios, assim como a 
assertividade nas tomadas de decisões. 
3 
1.3 Virtualização do meio fabril 
A manufatura digital é uma evolução 
tecnológica que permite transformar um 
ambiente real em digital, permitindo simular 
em um ambiente virtual controlado as tarefas 
de planejamentos, testes e validações. 
Com a virtualização do meio fabril, é possível 
validar novas ideias de processos produtivos, 
com o domínio sobre as variáveis e sem 
necessidade de investimentos em materiais 
ou insumos reais. Na aplicação virtual, como 
uma maquete digital, pode-se encontrar 
problemas e, então, solucioná-los com 
mudanças na estratégia previamente ao 
início das atividades de forma real. Pode- se 
analisar diversos cenários, testar vários 
métodos de fazer algo para que um novo 
processo de produção seja implantado 
efetivamente de maneira correta desde a 
primeira vez, evitando despesas e atrasos 
desnecessários. 
Todas as ferramentas de digitalização da 
manufatura trazem vantagens para o auxílio 
nas tomadas de decisões, proporcionando a 
escolha da melhor opção em todos os 
requisitos para se alcançar os objetivos 
esperados. 
1.4 Contexto na indústria 
O termo manufatura digital também pode ser 
abordado como manufatura virtual, fábrica 
digital, ou pode estar relacionado à 
manufatura integrada por computador (CIM), 
sempre no contexto de virtualizar o ambiente 
da produção. 
Dentro de uma indústria há diversos setores, 
com seus respectivos profissionais. A 
manufatura digital está inserida na 
engenharia de processos, em que são 
definidos todos os procedimentos, recursos e 
necessidades para a fabricação de um 
produto. Há também uma interface com o 
setor de tecnologia da informação, no que diz 
respeito ao dimensionamento de 
infraestrutura e recursos de hardware e 
software necessários, assim como uma 
interface colaborativa com a engenharia de 
produto e os designers, de forma que o que 
foi idealizado e projetado possa se tornar 
realidade, ou seja, que tenha condições de 
ser realmente produzido. 
De modo geral, mesmo considerando a 
manufatura digital como uma inovação 
tecnológica, os processos tradicionais da 
engenharia de produção continuam a ser 
utilizados no ambiente real, portanto, a 
manufatura digital considera nas ferramentas 
computacionais de desenvolvimento essas 
técnicas 
4 
convencionais, como análise de fluxo de 
materiais, otimização de layout, tempos e 
métodos etc. 
Um conceito mais abrangente dentro da 
manufatura é o PLM (Product Lifecycle 
Management), que cuida do gerenciamento 
do ciclo de vida de um produto, desde a sua 
concepção até o seu descarte. Portanto, a 
manufatura digital está inserida como parte 
do PLM. Muitas ferramentas de software 
aplicadas à manufatura digital fazem 
referência à sigla PLM. 
Em suma, a manufatura digital é o uso de 
ferramentas computacionais que permitem a 
reprodução virtual e a visualização em 3D 
(três dimensões) do ambiente real da fábrica, 
a criação de protótipos virtuais, simulações e 
análises para dar suporte às definições dos 
processos de manufatura, alinhadas aos 
requisitos de produto e objetivos da 
corporação, assim como de posicionamento 
no mercado. 
No âmbito das pesquisas científicas em 
manufatura digital, Shinohara et al. (2015) 
apresentam como uma revisão de literatura 
uma compilação de publicações relacionadas 
à manufatura digital, que se iniciam no ano 
de 1999, enfatizando os termos digital 
manufacturing e digital factory como 
palavras-chave, trazendo um material bem 
abrangente e de diversos países, assim 
como de diferentes setores da indústria, 
abordando as características e os benefícios 
da manufatura digital. 
TEMA 2 – REVISÃO DAS 
METODOLOGIAS CONVENCIONAIS 
– 1a PARTE 
É importante contextualizar as metodologias 
convencionais da engenharia de produção 
para que se possa, na sequência, abordar a 
aplicação dos recursos tecnológicos da 
manufatura digital a esses conceitos 
elementares do ambiente fabril. 
2.1 Lean manufacturing 
A manufatura enxuta, traduzido do inglês 
lean manufacturing, também chamada de 
produção enxuta, consiste em estratégias 
para reduzir desperdícios. 
Consideram-se oito tipos de desperdícios: 
1. Defeito: produto fora das especificações 
desejadas, que necessita ser retrabalhado. 
5 
2.Espera: tempo gasto esperando pessoas, 
materiais, máquinas e equipamentos. 
3. Movimentação: deslocamento do 
recurso humano que não agrega valor 
ao produto. 
4. Transporte: deslocamento de materiais 
que não agregam valor ao produto. 
5. Inventário: excesso de matéria-primaou 
de peças em processamento. 
6. Excesso de produção: excesso de 
produto acabado ocasionado pela 
produção acelerada e descontrolada. 
7. Processamento desnecessário: etapas 
ou uso de ferramentas de forma 
desnecessária que não agregam valor 
na produção do produto. 
8. Criatividade não aproveitada: má 
utilização do potencial da capacidade 
do 
recurso humano. 
Ferramentas são utilizadas para atingir 
os objetivos da manufatura enxuta 
de forma a se realizar uma melhoria 
contínua. Algumas dessas ferramentas são: 
1. 5S: são os cinco sensos, cujo objetivo é 
a organização do ambiente de trabalho. 
É assim chamada devido às cinco 
palavras japonesas seiri, seiton, seiso, 
seiketsu e shitsuke, que significam, 
respectivamente, senso de utilização, 
senso de organização, senso de 
limpeza, senso de saúde e senso de 
autodisciplina. 
2. Controle visual: seu objetivo é implantar 
indicadores visuais para auxiliar na 
identificação das condições do 
processo, permitindo a fácil visualização 
e identificação de problemas. 
3. Padronização de processos: consiste na 
elaboração de documentos para 
padronizar as tarefas, operações e 
atividades realizadas na manufatura. 
Com isso, permite que operações e 
métodos de trabalho sejam reutilizados. 
4. Mapeamento da cadeia de valor: 
consiste na visualização do fluxo do 
processo em operação, para analisar a 
situação atual das atividades, 
permitindo que futuros processos sejam 
melhor planejados e implementados. 
5. Kanban: tem o objetivo de buscar um 
fluxo do processo em que o produto é 
produzido de acordo com a 
necessidade do cliente. Por meio de 
cartões, identifica e requisita os 
produtos, insumos ou matérias-primas 
necessários para a atividade ao longo 
da cadeia de produção, somente 
quando houver necessidade. 
6 
6. Kaizen: é uma melhoria contínua dos 
processos, em que os próprios 
colaboradores responsáveis pelas 
atividades de manufatura buscam 
encontrar formas de aperfeiçoá-la e de 
eliminar desperdícios que podem ser 
encontrados ao longo dos processos da 
manufatura. 
7. Just-in-time (JIT): visa à minimização de 
gastos com estoques de acordo com a 
demanda exigida pelo cliente. 
8. Jidoka: é uma automação parcial do 
sistema de manufatura, constituindo 
uma forma mais econômica que a 
automação total. Permite que 
problemas ou falhas ocasionem a 
parada automática da atividade para 
identificar problemas de qualidade e os 
corrijam imediatamente. 
A manufatura enxuta busca, por meio 
dos seus conceitos, técnicas e 
ferramentas relacionadas, evitar qualquer 
tipo de desperdício, de forma a atender ao 
cliente com o menor custo, menor tempo de 
entrega do produto e maior qualidade 
possíveis. 
2.2 Trabalho padronizado 
Consiste em definir procedimentos para a 
realização do trabalho de cada um dos 
operadores em um processo de produção, 
com base nestes três elementos: 
1. Tempo takt: é a taxa na qual os 
produtos devem ser produzidos para o 
atendimento à demanda do cliente. 
2. Sequência: ordem exata de trabalho em 
que um operador executa suas tarefas 
no tempo takt. 
3. Estoque padrão: insumos, considerando 
os itens nas máquinas, exigidos para 
que o processo seja mantido operando 
suavemente. 
O trabalho padronizado, uma vez 
determinado e exposto nas estações de 
trabalho, é o objeto da melhoria contínua por 
meio da ferramenta kaizen. Seus benefícios 
incluem a documentação do processo 
corrente para todos os turnos, reduções nas 
variações, treinamento facilitado para os 
operadores mais recentes, redução de riscos 
e acidentes, assim como uma base comum 
para as atividades de melhoria. 
Três documentos básicos são habitualmente 
usados na criação do trabalho padronizado. 
São utilizados pelos supervisores e 
engenheiros para projetar o 
7 
processo, também pelos operadores para 
realizarem melhorias em suas próprias 
tarefas: 
1. Quadro de Capacidade do Processo: é 
usado para determinar a capacidade de 
cada máquina em processos 
conectados (normalmente uma célula), 
a fim de comprovar a capacidade real, 
detectar e eliminar os gargalos, 
determinando certos fatores, como o 
tempo de ciclo das máquinas, o tempo 
de set-up e interrupção para troca da 
ferramenta e os tempos dos trabalhos 
manuais. 
2. Tabela de Combinação do Trabalho 
Padronizado: mostra a combinação do 
tempo de trabalho manual, o tempo de 
caminhada e o tempo de 
processamento da máquina para cada 
operador em uma sequência de 
produção. A tabela em sua totalidade 
mostra as interações de operadores e 
máquinas em um processo e, então, 
permite que seja recalculado o 
conteúdo de trabalho de um operador, 
conforme o tempo takt se contrai ou se 
expande. 
3. Diagrama de Trabalho Padronizado: 
mostra a movimentação do operador e 
a localização do material com relação à 
máquina e ao layout do processo como 
um todo. O diagrama deve mostrar os 
três elementos que representam o 
trabalho padronizado: tempo takt atual 
(e o tempo de ciclo das máquinas) para 
o trabalho, a sequência de trabalho e a 
quantidade de estoque padrão 
requerida para assegurar a suavidade 
das operações. Os diagramas de 
trabalho padronizado são comumente 
expostos nas estações de trabalho 
como uma ferramenta para a gestão 
visual e para o kaizen. São 
constantemente revisados e 
atualizados, sempre que as condições 
da estação de trabalho se modificam. 
Estes documentos de trabalho 
padronizado são comumente utilizados 
em 
conjunto com duas outras ferramentas: 
1. Folha de padrões de trabalho: concentra 
uma diversidade de documentos que definem 
como produzir o produto de acordo com as 
especificações de engenharia. Geralmente, 
apresenta os requisitos de operação precisos 
que devem ser seguidos para assegurar a 
qualidade do produto. 
2.Folha de instruções de trabalho: também 
chamada de folha de detalhamento do 
trabalho ou folha dos elementos de trabalho, 
é utilizada para treinar os novos operadores. 
Lista todos os passos do trabalho, 
8 
detalhando as habilidades especiais 
requisitadas para a realização do trabalho 
com qualidade, segurança e eficiência. 
TEMA 3 – REVISÃO DAS 
METODOLOGIAS CONVENCIONAIS 
– 2a PARTE 3.1 Tempos e métodos 
São dois conceitos que se complementam 
para a redução de operações 
desnecessárias. Consistem em fazer um 
estudo dos tempos e dos métodos de um 
processo, para torná-lo simples, funcional e 
otimizado. 
O estudo dos métodos decompõe as 
operações de um processo para encontrar a 
melhor forma de realizar uma determinada 
tarefa. 
O estudo dos tempos busca estipular o 
tempo padrão para realizar um processo. É 
feita a mensuração do tempo de cada 
operação de uma linha de produção por meio 
da cronoanálise, documentando-se os 
diversos tempos da atividade. Ajuda a 
estimar e otimizar cada processo de trabalho, 
assim como a estabelecer metas para 
incentivar a produtividade. Serve ainda para 
estimar o custo de um produto. 
3.2 Arranjo físico 
O estudo do arranjo físico com a distribuição 
e localização dos recursos pertinentes ao 
processo ou atividade da manufatura dentro 
de determinado espaço ou área estipulada. 
São analisadas as possíveis configurações 
referentes ao espaço disponível, de forma a 
permitir um fluxo adequado das atividades, 
buscando o aumento da produtividade, assim 
como o bem-estar dos trabalhadores. 
Busca-se eliminar o desperdício e tudo o que 
não agrega valor ao produto. Na elaboração 
de um layout de arranjo físico, uma premissa 
é a minimização das distâncias, de modo a 
evitar movimentações e transportes 
desnecessários, possibilitando um fluxo 
contínuo das operações. 
Em função das constantes mudanças do 
mercado e da evolução dos processos 
produtivos, o arranjo físico deve permitir uma 
flexibilidade que possibilite uma fácil e rápida 
reconfiguração para atender qualquer 
modificação necessária. 
TEMA 4 – REVISÃO DAS 
METODOLOGIAS CONVENCIONAIS 
– 3a PARTE 
9 
4.1 Estatística de fábrica 
Visa monitorar, coletar e armazenardados 
dos processos produtivos para gerar 
controles, distribuições estatísticas, 
probabilidades, entre outros indicadores 
relativos à manufatura e à produtividade, que 
caracterizam o desempenho ou a 
performance da indústria, conhecidos pela 
sigla KPI (Key Performance Indicators). Com 
a análise desses dados, é possível 
acompanhar os processos e verificar se 
estão estáveis ou oscilando, permitindo 
melhores tomadas de decisões, por exemplo, 
fazer a análise da vida útil dos equipamentos 
e controlar os momentos de manutenção 
desses equipamentos. Com os dados 
estatísticos é possível identificar a melhor 
alternativa para que um objetivo seja 
alcançado. 
Entre os dados estatísticos estão a curva de 
tempo de chegada de materiais e insumos, a 
tolerância de peças e produtos, o tempo 
médio entre falhas, o tempo médio de reparo 
etc. Esta base de dados estatísticos ainda 
pode ser usada para auxiliar na elaboração 
de novos processos e monitorar ou melhorar 
os processos já existentes. 
Nem sempre o entendimento desses dados 
estatísticos dos processos é simples. 
Portanto, o sucesso na utilização dessas 
informações está na sua interpretação para 
uma ação a ser tomada de forma a chegar 
no objetivo desejado. Assim, o uso de 
ferramentas computacionais para tabular e 
analisar esses dados é de suma importância, 
principalmente, dentro do contexto da 
manufatura digital. 
TEMA 5 – CONCEITO DE 
SIMULAÇÃO VIRTUAL DA 
MANUFATURA 5.1 Fábrica inteligente 
A fábrica digital, ou fábrica inteligente (smart 
factory), consiste em um conjunto de 
tecnologias que integram virtualmente 
diversas informações, possibilitando a 
simulação, a análise e a tomada de decisão. 
As tecnologias de simulação englobam as 
áreas de produto, meios de produção, 
infraestrutura, logística, predial, entre outras. 
A busca é pela redução de custos e aumento 
da produtividade, consequentemente, uma 
melhoria no processo produtivo. Portanto, a 
manufatura digital vai do planejamento dos 
processos até as simulações de processos 
de 
10 
montagem e até a simulação da fábrica de 
todos os segmentos de manufatura, incluindo 
o produto final. É como fazer um mockup 
digital. 
5.2 Simulação de linha de montagem 
A Figura 2 exemplifica uma renderização em 
3D de uma linha de montagem com células 
de produção que utilizam braços robóticos, 
podendo-se visualizar ao fundo uma 
empilhadeira, máquinas CNC (Comando 
Numérico Computadorizado) e uma estrutura 
de estoque. 
Figura 2 – Renderização em 3D de uma linha 
de produção 
Crédito: Chesky/Shutterstock. 
A simulação da linha de montagem permite 
otimizar tanto a engenharia de processos 
quanto o processo de fabricação e 
montagem, permitindo simular e validar o 
planejamento do processo de fabricação 
quando necessário. 
5.3 Simulação de layout de fábrica 
Na Figura 3, visualiza-se todo o layout de 
uma fábrica, em que é possível fazer uma 
análise de interferências entre máquinas e 
pessoas, peças e ferramentas, componentes 
e equipamentos, um estudo de fatores 
ergonômicos, de tempos e métodos, 
operações humanas etc. 
 
11 
Figura 3 – Layout de fábrica digital 
Crédito: Elenabsl/Shutterstock. 
As alterações de processos e layouts 
necessitam ser validadas fisicamente. Com 
ferramentas de simulação essa validação é 
possível de maneira virtual. 
5.4 Abrangência da simulação 
A simulação da manufatura permite atuar na 
etapa de planejamento do processo, 
envolvendo os processos de seleção de 
operações e sequenciamento de operações 
(considerando a capacidade de buffer e mix 
de produção), na etapa de gerenciamento de 
recursos (investimentos) envolvendo o layout 
de fábrica (planta baixa 2D e visão 3D, 
incluindo a parte predial e de infraestrutura) e 
requisitos de mão de obra (análise de 
processos com manequins humanos 
considerando a ergonomia). Também na 
etapa de programação das máquinas, 
envolvendo os centros de usinagem e 
robótica, assim como na etapa de validações 
envolvendo as discretas e as ergonômicas. 
Entre as técnicas cobertas pela manufatura 
digital, tem-se a simulação de eventos 
discretos (SED), que considera uma 
sequência de eventos por um determinado 
período. Entre seus componentes, por 
exemplo, pode haver como entidades as 
máquinas, peças, operadores; como 
atributos, a dimensão de peças, velocidade 
de transporte; como eventos, a parada de 
máquina, setup, mudança de turno; como 
atividades, a operação, transporte de peças; 
como variáveis de estado, o status das 
máquinas, podendo ser ocupadas, em 
espera ou vazias. 
5.5 Ferramentas da fábrica digital 
12 
As ferramentas de manufatura digital 
atendem ao desenvolvimento de produto 
(árvore do produto) com aplicativos CAD 
(Computer Aided Design), a virtualização e 
simulação da manufatura com aplicativos em 
2D e 3D, a prototipagem rápida com 
aplicativos que atuam em conjunto com 
impressoras 3D, a usinagem com aplicativos 
CAM (Computer Aided Manufacturing), que 
atuam em conjunto com máquinas CNC, o 
processo de montagem de um produto com 
aplicativos de modelagem 3D, assim como 
os processos de análise da qualidade e 
desempenho com a simulação dos 
procedimentos de medição e metrologia com 
aplicativos CAE (Computer Aided 
Engineering). De um modo geral, as 
ferramentas da manufatura digital se inserem 
no ciclo de vida do desenvolvimento de um 
produto como um todo, ou seja, no PLM. 
Com o uso das ferramentas de manufatura 
digital, vai sendo gerado um histórico de 
documentações, como bibliotecas de 
desenhos 3D e padrões estabelecidos, 
permitindo cada vez mais uma agilidade 
maior em novos processos, assim como a 
reutilização de meios produtivos e o facilitado 
estudo comparativo entre modelos novos e 
anteriores. Para isso é necessário organizar 
a cadeia de informações e atividades de 
diferentes grupos de trabalho, tanto internos 
quanto externos (fornecedores), por meio da 
implantação de sistemas de tecnologia de 
informação que viabilizam toda essa 
integração e a gestão de mudanças. 
Portanto, a fábrica digital inteligente consiste 
em uma indústria que utiliza os recursos da 
manufatura digital para se tornar mais ágil e 
competitiva, utilizando não somente 
ferramentas de simulação da manufatura, 
mas também toda uma infraestrutura de 
tecnologia de informação para gestão das 
informações e integração de todas as 
ferramentas computacionais, incluindo os 
sistemas CAD, CAE e CAM dentro do CIM, 
os sistemas de PCP (Planejamento e 
Controle da Produção) e ERP (Planejamento 
de Recursos Corporativos), não somente em 
âmbito local, mas em âmbito global, 
alinhados com os avanços da Indústria 4.0, 
que incluem computação em nuvem, big data 
e internet das coisas. 
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REFERÊNCIAS 
AGOSTINHO, D. S. Tempos e métodos: 
aplicados à produção de bens. Curitiba: 
InterSaberes, 2015. 
CARDOSO, R. C. M. Caminhos da 
manufatura uma abordagem à manufatura 
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LEAN INSTITUTE BRASIL. O que é 
Trabalho Padronizado? Disponível em: 
<www.lean.org.br/conceitos/126/o-que-e-
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SHINOHARA, A. C.; ROCHA, L. M.; SILVAE. 
H. D. R.; LIMA, E. P.; DESCHAMPS, F. 
Análise de estudos na área de manufatura 
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Simpep – Simpósio de Engenharia de 
Produção. 9 a 11 de novembro. Bauru – SP, 
2015. 
SLACK, N.; BRANDON-JONES, A.; 
JOHNSTON, R. Administração da 
Produção. São Paulo: Atlas, 2018. 
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