AULA 1 IMPLEMENTACAO DE SISTEMAS 4 0

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AULA 1 
IMPLEMENTAÇÃO DE 
SISTEMAS 4.0 
INTRODUÇÃO 
Implementação de sistemas 4.0 
O termo indústria 4.0 vem sendo discutido e 
pesquisado pelo setor industrial há algum 
tempo e já existe um consenso de que a 
adoção de suas tecnologias é crucial para a 
competitividade da indústria nacional. Quais 
os caminhos e como planejar essa 
transformação? A presente disciplina aborda 
as metodologias utilizadas para auxiliar o 
setor industrial e esta aula tem como 
objetivos: 
• Apresentar as Revoluções Industriais e 
suas principais características; 
• Elencar as principais justificativas para 
o surgimento da indústria 4.0; 
• Apresentar os planos e/ou ações dos 
países industrializados; 
• Revisar as tecnologias que compõem a 
indústria 4.0; 
• Comparar e analisar as Revoluções 
Industriais; 
• Introduzir as principais metodologias 
para a análise da maturidade 
industrial. 
TEMA 1 – REVOLUÇÕES 
INDUSTRIAIS 
A implantação de tecnologias 
associadas à indústria 4.0 está 
intrinsicamente relacionada à análise da 
maturidade industrial. A compreensão 
sobre os diferentes estágios das 
tecnologias e os modos de produção 
pode ser facilitada quando é feito um 
estudo comparativo entre as 
Revoluções Industriais. Cada 
Revolução Industrial é caraterizada por 
marcos históricos, como invenções, tipo 
de fonte de energia usada e alterações 
no modo de vida da sociedade. 
Até a Primeira Revolução Industrial, a 
produção era artesanal, feita em 
pequenas quantidades, e os artesãos 
estavam estruturados em guildas 
(corporações de ofício medievais). Nas 
guildas, havia um mestre que detinha 
todo conhecimento acerca do modo de 
produção, matéria-prima e mercado 
consumidor. Era ele quem ensinava os 
aprendizes, os quais, por sua vez, 
levavam anos até atingir o mesmo 
estágio do mestre (Sacomano et al., 
2018). 
2 
Figura 1 – Guildas ou corporações de ofício 
Crédito: Bildarchiv Hansmann/Interfoto/Fotoarena. 
Dessa forma, é possível identificar as 
seguintes características relacionadas ao 
modo de produção desse período: 
• Baixo volume de produção; 
• Ausência de padronização nos 
produtos; 
• Alto custo de produção; 
• Baixa qualidade dos produtos; 
• Alto nível de qualificação dos 
profissionais. 
Em 1767, o inglês James Hargreaves 
criou a primeira máquina de fiar e, em 
1769, outro inventor inglês, Richard 
Arkwright, criou o tear hidráulico (Figura 
2). 
 
3 
Figura 2 – Tear hidráulico de Arkwright 
Crédito: Lerner Vadim/Shutterstock. 
No mesmo ano, James Watt aperfeiçoou a 
máquina a vapor (Figura 3), que impulsionou 
a criação das tecelagens industriais na 
Inglaterra, dando início à Primeira 
Revolução Industrial. 
Figura 3 – Máquina a vapor – Primeira 
Revolução Industrial 
Crédito: Robert H. Thurston/PD. 
Surgiram as primeiras fábricas e a produção, 
até então artesanal, passou a ser 
padronizada, produzida por trabalhadores 
(surgimento da classe operária), por longos 
períodos (jornada de trabalho exaustiva) e 
empregando até mesmo adolescentes e 
crianças. 
Este período representa o início do sistema 
capitalista, com o aumento dos lucros devido 
ao aumento da produção, e o surgimento de 
novas relações de 
4 
trabalho. A principal fonte de energia utilizada 
era o carvão. As principais características da 
Primeira Revolução Industrial são: 
• Início na Inglaterra; 
• Surgimento das “fábricas” – 
principalmente a produção têxtil; 
• Alteração do processo produtivo 
(artesanal para máquinas); 
• Surgimento do trabalho assalariado 
(novas relações de trabalho); 
• Surgimento da classe operária; 
• Início do sistema capitalista. 
Saiba mais 
O site do Museu da Ciência e Indústria de 
Manchester mostra vários objetos da 
Primeira Revolução Industrial. Disponível em: 
<https://
www.scienceandindustrymuseum.org.uk/
objects-and- stories/manchester-worlds-first-
industrial-city>. Acesso em: 30 jul. 2020. 
A Segunda Revolução Industrial ocorreu 
no século XIX, graças ao aumento da 
produção do aço que propiciou a fabricação 
de equipamentos e máquinas mais robustas, 
o que, aliado ao uso da energia elétrica, 
impulsionou a manufatura de forma 
significativa (Figura 4). Outro fator relevante 
foram as estradas de ferro que permitiram a 
expansão do mercado consumidor, 
estimulando desta forma o progresso 
(Sacomano et al., 2018). 
As indústrias passam a adotar a divisão e 
especialização do trabalho, inspiradas pelo 
livro A Riqueza das Nações, de Adam Smith, 
gerando a produção em massa. A energia 
elétrica é a nova fonte de energia. Ainda na 
Segunda Revolução Industrial, Frederick 
Taylor propôs a racionalização do trabalho e 
a divisão em múltiplas etapas. Esta nova 
forma de organização da produção foi 
adotada por Henry Ford na produção de 
veículos. As principais características da 
Segunda Revolução Industrial são: 
• Produção em massa; 
• Redução do custo dos produtos; 
• Uso do aço em vez de ferro; 
• Eletricidade como fonte de energia; 
• Uso do petróleo no lugar do carvão; 
5 
• Aumento da produção de alimentos; 
• Pouca preocupação com qualidade. 
Figura 4 – Indústria têxtil da Segunda 
Revolução Industrial (Estados Unidos) 
Crédito: Travelview/Shutterstock 
A Terceira Revolução Industrial é 
marcada pelo final da Segunda Guerra 
Mundial, período caracterizado pela 
escassez em alguns países, como o 
Japão. Nesses países, não era possível 
adotar a produção em massa, pois era 
necessário combater o desperdício. 
Para se tornar competitiva, a Toyota 
criou o sistema de produção enxuta (em 
inglês, lean manufacturing), cujos 
objetivos são pautados na redução de 
desperdício, baixo estoque, produção 
sob demanda, uso da sistemas 
automatizados para a redução do tempo 
de produção (Sacomano et al., 2018). 
 
6 
Figura 5 – Sistema Toyota de Produção 
Crédito: AF Studio/Shutterstock. 
Outra característica marcante da Terceira 
Revolução Industrial é o rápido 
desenvolvimento da eletrônica que, por sua 
vez, impulsionou vários segmentos. Em 
1960, surgiu o primeiro controlador lógico 
programável (conhecido pela sigla CLP), que 
facilitou a disseminação e implementação de 
sistemas automatizados. As 
telecomunicações e a informática também 
foram impulsionadas pela eletrônica. As 
principais características da Terceira 
Revolução Industrial são: 
• Rápido desenvolvimento da eletrônica; 
• Sistemas de automação industrial; 
• Robótica; 
• Preocupação com o meio ambiente; 
• Produção enxuta; 
• Telecomunicações; 
• Internet; 
• Globalização; 
• Uso de múltiplas fontes de energia. 
TEMA 2 – QUARTA 
REVOLUÇÃO INDUSTRIAL – 
COMO COMEÇOU? 
Desde a década de 1970, o bloco de 
países conhecidos como tigres asiáticos 
aumentou a participação no valor 
agregado industrial global (Figura 6), 
cujo foco era a exportação de bens 
duráveis. Em razão disso, muitas 
indústrias de países desenvolvidos e 
industrializados começaram a migrar 
suas fábricas para o Oriente (Firjan, 
2016). 
 
7 
Figura 6 – Participação dos países asiáticos 
na indústria global em 2011 
Fonte: Firjan, 2016, p. 5 
Para recuperar a participação no valor 
agregado industrial global, o governo alemão 
introduz o conceito de indústria 4.0 na Feira 
de Hannover em 2011. A estratégia do 
governo alemão consistia em aumentar a 
produtividade e a competitividade por meio 
da inovação e tecnologia (Firjan, 2016). 
Seguindo o exemplo do governo alemão, 
outros países também adotaram algumas 
iniciativas, a exemplo de Estados Unidos, 
China e países europeus. 
Em 2011, os Estados Unidos lançaram o 
programa Advanced Manufacturing 
Partership (AMP), cujos objetivos consistem 
na união de esforços do governo, 
universidades e indústrias em tecnologias 
emergentes, para treinar mão de obra 
altamente qualificada e aumentar a 
competitividade da indústria norte-americana 
no mercado global. 
Em 2015, a China lançou o programa Made 
in China 2025, com foco na atualização 
tecnológica de suas indústrias, não sóa 
manufatura avançada, mas também as 
indústrias tradicionais. Outro ponto-chave é o 
foco no sistema de normas internacionais. 
Saiba mais 
Acesse o site do Instituto de Estudos para o 
Desenvolvimento Industrial (IEDI) para ler o 
documento Carta IEDI que trata da indústria 
4.0 e o Made in 
8 
China. Disponível em: <https://iedi.org.br/
cartas/carta_iedi_n_827.html>. Acesso em: 
30 jul. 2020. 
Em 2013, a União Europeia lançou o plano 
Factories of the Future, também com o 
objetivo de tornar as fábricas mais 
competitivas com a adoção de tecnologias 
inovadoras. 
Note que há um consenso entre todos os 
países: a adoção das tecnologias 
pertencentes à indústria 4.0 aumentam a 
eficiência produtiva e tornam as indústrias 
mais competitivas no mercado global. 
TEMA 3 – QUARTA REVOLUÇÃO 
INDUSTRIAL – TECNOLOGIAS 
Muitos autores definem o conceito de 
indústria 4.0 como sendo a junção entre os 
mundos físico e virtual por meio da internet. 
De acordo com Sacomano et al. (2018), 
devido à diversidade de aplicações na 
indústria e em serviços e às alterações na 
sociedade, o termo deveria ser alterado, 
extrapolando os limites da indústria. Os 
autores estruturam o conceito em: 
• Elementos-base ou fundamentais; 
• Elementos estruturantes; 
• Elementos complementares. 
Figura 7 – Elementos formadores da 
indústria 4.0 
Fonte: Sacomano, 2018, p. 39. 
 
9 
Os elementos-base ou fundamentais 
descrevem as tecnologias que são 
fundamentais para que se tenha a indústria 
4.0. São eles: 
• Sistemas ciberfísicos: trata-se de uma 
forma de implantar sistemas de 
informação e automação, possibilitando 
a troca de dados em tempo real, 
permitindo a supervisão e controle do 
processo industrial, de forma local ou 
remota. Enquadram-se nesta categoria 
os softwares para simulação (por 
exemplo, Digital Twins); 
• Internet das coisas (IoT): a internet é o 
meio de comunicação para a troca de 
dados entre objetos, máquinas, 
sistemas e pessoas. Suas aplicações 
são as mais diversificadas: cidades 
inteligentes, monitoramento de 
pacientes, entre outros. 
• Internet de serviços (IoS): a internet 
possibilitou a criação de novos serviços, 
tais como aulas e compras on-line, 
solicitação de serviços de transporte 
compartilhado, entre outros. 
Os elementos estruturantes são aqueles 
que dão suporte às aplicações da 
Indústria 4.0: 
• Automação: o primeiro passo para 
que uma fábrica implemente as 
tecnologias da indústria 4.0 é ter a 
automação já estabelecida. Boa 
parte da coleta de dados do chão 
de fábrica será enviada por 
equipamentos de automação. 
• Inteligência artificial (IA): são 
técnicas que procuram identificar 
padrões e atuar da mesma forma 
que um ser humano. Apesar de 
não ser uma tecnologia tão 
recente, ganhou destaque na 
indústria 4.0 graças à capacidade 
de processamento dos 
computadores atuais, bem como, à 
coleta de dados proveniente do 
IoT. 
• Big data analytics: o uso de IoT e 
IoS somados à coleta tradicional 
de dados na indústria geram um 
grande volume de dados – o 
chamado big data. A análise destes 
dados combinada com o uso de 
inteligência artificial possibilita a 
identificação de padrões e análises 
críticas de sistemas. 
• Computação em nuvem: ocorre 
quando há a contratação de 
serviços ou armazenamento e não 
se sabe a localização dos 
servidores. 
10 
• Segurança cibernética: com um volume 
tão grande de dados e integração entre os 
sistemas, é imprescindível tomar precauções 
contra intrusões do sistema. 
Os elementos complementares são as 
tecnologias que acrescentam funcionalidades 
e geram agilidade em vários processos. 
Essas tecnologias são etiquetas de RFID, 
QR code, realidade aumentada, realidade 
virtual e manufatura aditiva (impressão 3D). 
As etiquetas de RFID são etiquetas de 
identificação por radiofrequência, muito 
utilizadas para a rastreabilidade dentro da 
fábrica (Figura 8). 
Figura 8 – Etiqueta de RFID 
Crédito: 4ndrei/Shutterstock 
O QR code é um código bidimensional que 
pode ser escaneado por qualquer celular ou 
tablet que tenha câmera e o software 
instalado. Consegue armazenar mais 
informações se comparado ao código de 
barras. 
Figura 9 – QR code 
 
Crédito: Atkwork/Shutterstock 
11 
A realidade aumentada sobrepõe objetos 
virtuais a objetos do mundo real. Pode ser 
utilizada para auxiliar a manutenção 
industrial. 
Figura 10 – Realidade aumentada 
Crédito: Zapp2photo/Shutterstock 
A realidade virtual é quando alguns 
equipamentos (óculos, luvas etc.), somados 
a um software de simulação, criam uma 
realidade. Este tipo de tecnologia é bastante 
usado para treinamentos e simulações de 
novos produtos. 
Figura 11 – Realidade virtual 
Crédito: Gorodenkoff/Shutterstock 
12 
A manufatura aditiva (impressão 3D) consiste 
na fabricação de peças por meio de uma 
impressora 3D. Utiliza materiais específicos e 
a peça é produzida em camadas. 
Figura 12 – Impressão 3D 
Crédito: Andrey Suslov/Shutterstock 
TEMA 4 – ANÁLISE COMPARATIVA 
DAS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS 
A comparação entre as Revoluções 
Industriais possibilita uma análise criteriosa 
em relação ao uso de tecnologias, formas de 
gestão, entre outros. Este tipo de análise 
auxilia a compreensão a respeito da 
maturidade industrial de cada indústria. 
De acordo com Brehm et al. (2019), são 
pontos relevantes sobre a Quarta Revolução 
Industrial: 
• As três primeiras revoluções estavam 
ligadas a algum “marco histórico”, ou 
seja, alguma invenção que foi aplicada 
ao setor industrial. No caso da Quarta 
Revolução Industrial, não há uma 
descoberta significativa e é a primeira 
vez que estabelecem uma revolução 
industrial a priori; 
• A indústria 4.0 representa uma 
mudança de paradigma: a produção 
que antes era centralizada passa a ser 
descentralizada; 
• As máquinas e o produto trocam 
informações entre si, estabelecendo 
quais ações deverão ser tomadas. 
 
13 
O quadro a seguir apresenta uma análise 
das tecnologias e pontos-chave sobre as 
Revoluções Industriais. 
Quadro 1 – Comparação entre as 
Revoluções Industriais 
Mecânica Elétrica Informática Automação avançada 
Tipo de produção 
Primeira Revolução 
Carvão mineral em máquinas a vapor 
Segunda Revolução 
Eletricidade Petróleo 
Terceira Revolução 
Eletrônica 
CLP Telecomunicações Robótica Automação CAD/
CAM 
Quarta Revolução 
Área 
Exemplos 
Tear mecânico Máquina a vapor 
Motor elétrico Lâmpada Motor 
IoT 
R.A. 
Cobots 
Big Data Computação em Nuvem 
IA 
Machine Learning Impressão 3D 
 
 
Fontes de energia 
Produtos e produção padronizados Quadro 
hierárquico rígido 
Produção em massa Linhas de montagem Conceito 
de produtividade 
Produção puxada (Toyotismo) Manufatura integrada 
por computador Evolução do processo de qualidade 
Controle e supervisão em tempo real 
Eletricidade Petróleo Energia nuclear 
Customização de produtos Virtualização da fábrica 
Simulação 
 
Eletricidade Petróleo Energia nuclear Fontes 
renováveis de energia 
 
 
Fonte: Elaborado com base em Brehm et al., 2019. 
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TEMA 5 – MATURIDADE 
INDUSTRIAL – METODOLOGIAS 
A implantação das tecnologias da indústria 
4.0 é imprescindível para assegurar a 
competitividade e eficiência industrial no 
mercado global. Existem várias ações para 
incentivar a adoção destas tecnologias por 
parte do governo brasileiro, como comitê de 
estudos e pesquisa, linhas de crédito e 
incentivo para cursos técnicos. Quando uma 
indústria decide se atualizar rumo à indústria 
4.0, encontra uma série de obstáculos: 
• Carência de mão de obra qualificada; 
• Falta de conhecimento sobre o assunto; 
• Poucos fornecedores preparados para 
atender este tipo de demanda. 
O primeiro passo é realizar um 
diagnóstico das tecnologias existentes, 
da capacidade de investimento e quais 
as expectativas após a implementação. 
Alguns pontos cruciais são: 
• Diagnóstico das tecnologias e 
automação já implementados; 
• Definir a capacidade de investimento;• Alinhar objetivos e expectativas entre 
setores da indústria; 
• Elencar indicadores de desempenho 
para acompanhar a evolução da 
implementação; 
• Definir equipes de trabalho e 
capacitação técnica. 
De acordo com Brehm et al. (2019), 
existem várias metodologias propostas 
para mensurar a maturidade em relação 
às tecnologias da indústria 4.0. São 
elas: 
• Acatech Industrie; 
• Maturity modelbased planning of cyber-
physical systems in the machinery 
and plant engineering industry; 
• SIMMI 4.0 – System Integration Maturity 
Model Industry 4.0; 
• A maturity model for assessing Industry 
4.0 readiness and maturity of 
manufacturing enterprises; 
• Impuls industrie 4.0 Readiness; 
• Deloitte Digital Maturity Model; 
• DREAMY (Digital REadiness 
Assessment MaturitY model). 
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REFERÊNCIAS 
BREHM, M. A.; FILHO, F. do R. B.; ARAÚJO, 
C. H. C. Por onde começar? Estudo de caso 
de medição de índice de maturidade "i4.0" 
em uma indústria de tecnologia eletrônica. 
Paraná Chapter, Curitiba, 2019. 
FIRJAN – Federação Das Indústrias Do 
Estado Do Rio. Panorama da inovação: 
Indústria 4.0. Rio de Janeiro: Firjan, 2016. 
SACOMANO, J. B.; GONÇALVES, R. F.; 
SILVA, M. T. DA; BONILLA, S. H.; SÁTYRO, 
W. C. Indústria 4.0: conceitos e 
fundamentos. São Paulo: Blucher, 2018. 
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