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<p>DESCRIÇÃO</p><p>A descrição das principais características e das tecnologias que permitiram a revolução da</p><p>Indústria 4.0.</p><p>PROPÓSITO</p><p>Entender os princípios que diferenciam a atual revolução industrial, e como as características</p><p>das tecnologias utilizadas podem ser usadas como recursos nesta indústria, primordial para</p><p>sedimentar a formação do profissional para a nova Indústria 4.0.</p><p>OBJETIVOS</p><p>MÓDULO 1</p><p>Discutir os princípios da Indústria 4.0 e suas características mais importantes</p><p>MÓDULO 2</p><p>Descrever tecnologias emergentes para a Indústria 4.0 na manipulação de dados e na visão de</p><p>máquina</p><p>MÓDULO 3</p><p>Discutir as principais características e a aplicação dos métodos de inteligência artificial e</p><p>simulação nos processos da Indústria 4.0</p><p>MÓDULO 4</p><p>Examinar as ferramentas para criação de ambientes de simulação, considerando os cuidados</p><p>necessários para a segurança dos ambientes virtuais</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>O termo “Indústria 4.0” se popularizou a partir de 2011, na Alemanha, durante uma feira de</p><p>negócios, a Hannover Messe. Alguns pesquisadores e líderes da indústria cunharam o termo</p><p>no artigo Industrie 4.0: Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution.</p><p>O termo já havia sido mencionado na mesma feira em 2006, com o governo alemão</p><p>apresentando a “Estratégia de alta tecnologia”, em que explicava como visava impulsionar a</p><p>inovação, não apenas na questão de inovação tecnológica, mas também na “inovação social”.</p><p>Isso conduziu as pesquisas e o desenvolvimento em uma relação clara com o advento da</p><p>Quarta Revolução Industrial, impulsionada pela Internet das Coisas.</p><p>Cada uma das três revoluções industriais anteriores carrega algumas características marcantes</p><p>e vitais para o período.</p><p>A Primeira Revolução Industrial começou com o início da geração de energia com água, vapor</p><p>e carvão. A Segunda deu início à produção de eletricidade em massa, e a Terceira introduziu a</p><p>eletrônica e a tecnologia da informação. A Quarta Revolução Industrial está afetando as</p><p>empresas profunda e exponencialmente.</p><p>As novas tecnologias permitem a fusão do mundo físico e do mundo digital. Ao adotar essas</p><p>novas ferramentas, as empresas também devem continuar a aproveitar os avanços da Terceira</p><p>Revolução Industrial. Isso inclui computação inteligente, sistemas autônomos alimentados por</p><p>grandes quantidades de dados (Big Data) e aprendizado de máquina (Machine Learning).</p><p>A Indústria 4.0 tem foco adicional na segurança e no impacto sobre o trabalho, o emprego e a</p><p>sustentabilidade.</p><p>MÓDULO 1</p><p> Discutir os princípios da Indústria 4.0 e suas características mais importantes</p><p>Um dos principais pilares da Quarta Revolução Industrial é a fusão de tecnologias para</p><p>economizar tempo, possibilitar certas decisões e reduzir erros, permitindo que a manufatura</p><p>digital cresça de forma rápida e ampla.</p><p>Essas tecnologias têm características semelhantes, resumidas em pelo menos quatro</p><p>princípios (interoperabilidade, modularidade, descentralização e sustentabilidade), servindo</p><p>essencialmente como parte da visão da Indústria 4.0 e para tornar as diretrizes mais claras</p><p>para empresas que desejam entender, identificar e implementar projetos com essa</p><p>metodologia.</p><p>INTEROPERABILIDADE</p><p>A Indústria 4.0 tornou-se mais prevalente devido ao desenvolvimento da Internet das Coisas</p><p>(IoT), com a variante Internet das Coisas Industrial (IIoT), além dos sistemas físicos</p><p>cibernéticos e a manufatura inteligente. Isso permite que diversos dispositivos e tecnologias,</p><p>como redes de sensores sem fio, sistemas em nuvem, sistemas embarcados e robôs</p><p>autônomos, sejam interconectados.</p><p>A interconexão dessas aplicações permite a coleta em tempo real de dados de produção de</p><p>dispositivos, do nível chão de fábrica ou do campo, para níveis superiores nas aplicações</p><p>corporativas.</p><p> VOCÊ SABIA</p><p>Tempo real, no jargão, refere-se a fazer algo enquanto as pessoas estão assistindo ou</p><p>esperando, ou seja, um intervalo considerado curto para a observação.</p><p>Não confundir com o termo da ciência da computação, em que tempo real é uma expressão</p><p>que se refere a sistemas em que o tempo de execução de uma tarefa é determinístico e</p><p>independente da carga do sistema.</p><p>Embora o conceito da Indústria 4.0 tenha sido formulado e expandido desde 2011, não há uma</p><p>definição acordada entre os especialistas da indústria.</p><p>No entanto, a integração foi identificada como um dos principais requisitos para concretizar a</p><p>visão da Indústria 4.0. Para que o objetivo de integração seja alcançado, a interoperabilidade</p><p>global é um requisito necessário.</p><p>A IEEE define interoperabilidade como:</p><p>“A CAPACIDADE DE DOIS OU MAIS SISTEMAS OU</p><p>COMPONENTES TROCAREM INFORMAÇÕES E</p><p>USAREM AS INFORMAÇÕES QUE FORAM</p><p>TROCADAS”.</p><p>A função declarada de interoperabilidade na Indústria 4.0 precisa sintetizar componentes de</p><p>software, processos de negócios e soluções de aplicativos por meio de um procedimento</p><p>diversificado, heterogêneo e autônomo.</p><p>Para que a Indústria 4.0 seja implementada, ela requer a agregação de dados de várias fontes</p><p>heterogêneas de forma imediata. Isso apresenta um desafio em estabelecer uma infraestrutura</p><p>de gerenciamento de informações eficiente e confiável.</p><p>Para atingir esse nível de interoperabilidade, será necessário organizar padrões complexos e</p><p>parcialmente concorrentes em uma infinidade de níveis de comunicação, como:</p><p>INTEGRAÇÃO DE DISPOSITIVO.</p><p>PROCESSAMENTO DE EVENTOS.</p><p>ANÁLISE DE GERENCIAMENTO DE DADOS.</p><p>OPERAÇÕES EM NUVEM.</p><p>Embora os desafios de estabelecer interoperabilidade ainda estejam em andamento, houve</p><p>progresso no estabelecimento de padrões uniformes globais, havendo várias organizações com</p><p>a tarefa de desenvolver arquiteturas de referência para implementar esses padrões.</p><p>Assim, a interoperabilidade envolve o acesso a dados de forma imediata, que conduzem a uma</p><p>nova abordagem de como as empresas podem melhorar suas operações de produção. Ela</p><p>permite que os parceiros de fabricação (incluindo clientes, fornecedores e outros</p><p>departamentos) e suas máquinas compartilhem informações com precisão e rapidez, tornando</p><p>as operações mais eficazes e confiáveis.</p><p>O objetivo da Indústria 4.0 é alcançar eficiência com baixo custo, aproveitando a automação.</p><p>Nesse novo paradigma, a cadeia de suprimentos e os processos de manuseio de materiais</p><p>também se integram em toda a empresa, criando um sistema de manufatura enxuta eficiente e</p><p>flexível, tudo auxiliado pela comunicação aberta habilitada pela IoT e interoperabilidade de</p><p>dados.</p><p>Um obstáculo óbvio para a interoperabilidade é o desafio de conectar diferentes sistemas de</p><p>processos de negócios ou, para empresas menores, a falta de qualquer sistema. Mas, apesar</p><p>dos obstáculos, a interoperabilidade entre dispositivos e ativos está sendo usada por cada vez</p><p>mais fábricas.</p><p>Vendo os benefícios, muitos estão modernizando suas fábricas e instalações para terem</p><p>métodos padronizados de comunicação, dados, análise e segurança. O impulso para a</p><p>verdadeira conectividade se tornou até mesmo um denominador comum para equipamentos</p><p>industriais baseados em nuvem, com recursos de aprendizado de máquina em dispositivos</p><p>conectados agora sendo uma realidade.</p><p>O uso final dessas informações como ferramenta de gerenciamento pode se estender além da</p><p>eficiência operacional no chão de fábrica, com benefícios em outras áreas, como</p><p>gerenciamento de estoque e otimização da cadeia de suprimentos.</p><p>As empresas de manufatura que estabelecerem a infraestrutura para permitir a</p><p>interoperabilidade de dados são capazes de atender melhor seus clientes e otimizar suas</p><p>operações, com o benefício adicional de uma visibilidade mais ampla em todo o seu negócio.</p><p> RESUMINDO</p><p>A interoperabilidade não se trata apenas de conectar máquinas. É um método de apoiar uma</p><p>tomada de decisão que melhora a maneira como os fabricantes operam. A tecnologia servirá</p><p>apenas para tornar o estabelecimento da interoperabilidade para os fabricantes mais fácil e</p><p>seus benefícios maiores.</p><p>MODULARIDADE</p><p>A modularidade pode fornecer agilidade. Se</p><p>por novas</p><p>ameaças, indo desde o comprometimento da segurança física até paralisações da produção,</p><p>deterioração do produto, danos ao equipamento e consequentes perdas financeiras e de</p><p>reputação.</p><p>VULNERABILIDADES</p><p>Na Indústria 4.0, as empresas estão hiperconectadas com seus dispositivos e redes</p><p>inteligentes. O resultado desse progresso tecnológico é uma maior produtividade das</p><p>empresas, como vimos até aqui. No entanto, ele também aumenta as oportunidades de</p><p>ataques cibernéticos.</p><p>Os criminosos cibernéticos já identificaram as empresas como alvos lucrativos. Os invasores</p><p>geralmente podem encontrar, com facilidade, pontos de entrada nas redes da empresa ou por</p><p>meio de dispositivos conectados, especialmente quando não são devidamente seguros ou</p><p>estão desatualizados.</p><p> Foto:Shutterstock.com</p><p>De muitas maneiras, os ataques cibernéticos a sistemas industriais não são tão diferentes de</p><p>outros sistemas de TI. Os invasores são movidos pelas mesmas motivações de outros ataques</p><p>cibernéticos. Nas empresas, nem sempre há um único ponto mais vulnerável do que outro. Em</p><p>vez disso, o sistema de rede precisa ser visto como um todo.</p><p>Quando uma empresa decide implementar uma linha inteligente em seus negócios, é</p><p>importante garantir que seus sistemas e gerenciamento de TI sejam capazes de lidar com isso</p><p>e evitar erros comuns, tais como:</p><p>DISPOSITIVOS MAL CONFIGURADOS</p><p>Um dos erros mais comuns que os invasores podem explorar são os dispositivos configurados</p><p>incorretamente (por exemplo, dispositivos IoT, comutadores de rede etc.). É necessário apenas</p><p>um dispositivo comprometido para permitir que os invasores acessem a rede da empresa.</p><p>Geralmente, qualquer um dos dispositivos conectados a uma rede pode estar configurado</p><p>incorretamente, criando assim muitas áreas vulneráveis na segurança do setor, também</p><p>conhecido como “grande superfície de ataque”.</p><p>EQUIPAMENTO DESATUALIZADO</p><p>Se os funcionários estiverem usando equipamentos desatualizados, existe o perigo de as</p><p>configurações de segurança não estarem atualizadas. Pode não ser possível instalar o</p><p>software mais recente para corrigir esse problema. Nesse caso, o dispositivo deve ser</p><p>substituído por um modelo mais novo.</p><p>APLICATIVOS DESATUALIZADOS</p><p>Existem muitos aplicativos de software específicos da indústria implantados em empresas,</p><p>como, por exemplo, controle automatizado de máquinas por meio de computadores (controle</p><p>numérico computadorizado ou máquinas CNC) que podem atender às especificações dos</p><p>materiais a serem produzidos usando instruções programadas sem um operador manual.</p><p>A menos que os procedimentos adequados para correção (adaptação ou reparo de software ou</p><p>dados) estejam em vigor, o software desses aplicativos pode estar desatualizado para que</p><p>vulnerabilidades conhecidas não sejam corrigidas, deixando a porta aberta para invasores.</p><p>Em outros casos, o software não foi desenvolvido para ser conectado à internet e não está</p><p>devidamente protegido para tal implantação. A exploração de aplicativos desatualizados é</p><p>frequentemente vista não apenas em indústrias, mas também em outros setores.</p><p>Os ataques podem ter as seguintes consequências:</p><p>ROUBO DE INFORMAÇÃO</p><p>Se os invasores obtiverem acesso a sistemas de controle industrial, eles podem acessar dados</p><p>relacionados ao ambiente de produção, bem como informações sobre produtos (por exemplo,</p><p>planos, desenhos, especificações e outras propriedades intelectuais) e a própria produção,</p><p>como pedidos e recursos.</p><p>Isso pode levar não apenas à divulgação de informações críticas de negócios, mas também a</p><p>violações contratuais de acordos de confidencialidade com terceiros.</p><p>DANOS AO SISTEMA</p><p>O roubo de senhas é um grande problema, especialmente visando sistemas com senhas fracas</p><p>(padrão) ou que foram reutilizadas em sistemas e tornaram-se, em algum ponto, disponíveis</p><p>para invasores. Essas senhas podem ser facilmente adivinhadas usando ataques de força</p><p>bruta, teste exaustivo de chaves possíveis que geram um criptograma para revelar a</p><p>mensagem original.</p><p>O roubo de senhas é geralmente usado para paralisar sistemas, bloqueando-os. Os invasores</p><p>então exigem um resgate para desbloqueá-los. No entanto, os sistemas também podem ser</p><p>danificados de outras maneiras, como, por exemplo, por sabotagem direta, o que pode resultar</p><p>em danos duradouros se o ataque resultar em danos aos sistemas de produção.</p><p>DANOS AO PRODUTO</p><p>Os invasores também podem alterar os produtos finais, infligindo mudanças pequenas, mas às</p><p>vezes devastadoras. Por exemplo, o aço que deve ser produzido com especificações muito</p><p>exatas pode ser alterado de forma que um corte reto se desvie alguns milímetros - algo que</p><p>pode afetar a durabilidade de, por exemplo, uma aeronave ou um carro.</p><p>Esses danos podem ser invisíveis à primeira vista, mas podem ser eficazes para destruir a</p><p>reputação ou a credibilidade de uma empresa específica. Quando o ataque acontece a uma</p><p>parte da cadeia de suprimentos, o produto final pode ser seriamente comprometido.</p><p>O dano pode tomar rumos de verdadeiro terrorismo quando esse produto for para consumo</p><p>humano direto. Em fevereiro de 2021, um invasor conseguiu aumentar a quantidade de</p><p>hidróxido de sódio (soda cáustica) na água de uma cidade da Flórida, nos EUA, por um fator de</p><p>100, antes que os responsáveis pelo abastecimento percebessem.</p><p>PREVENINDO ATAQUES</p><p>Um ataque cibernético pode aparecer com muitas faces. A princípio, eles podem parecer um</p><p>tráfego irregular dentro de um serviço ou um usuário agindo fora do comum. Com a crescente</p><p>necessidade de trabalho remoto que as empresas têm enfrentado, pode ser muito difícil</p><p>detectar um ataque antes que ele ocorra. Isso significa que os departamentos de TI das</p><p>empresas enfrentam um grande desafio ao lidar com esses ataques.</p><p>As medidas básicas, que todos conhecem e deveriam utilizar, ainda são as mais</p><p>negligenciadas, exatamente por serem as que precisam ser seguidas por todos dentro de uma</p><p>organização. Elas incluem:</p><p>USO DE SENHAS FORTES</p><p>Provou-se que é fácil para um invasor encontrar uma senha padrão. Então, o ideal é um</p><p>sistema proibir de alguma forma o uso de credenciais padrão, por exemplo, por meio de um</p><p>processo de configuração obrigatório. Quanto mais forte for a senha, mais difícil para um</p><p>invasor adivinhá-la. Idealmente, uma senha forte é longa e gerada aleatoriamente.</p><p>USO DE CRIPTOGRAFIA FORTE</p><p>Os invasores terão dificuldade em encontrar vulnerabilidades em um sistema quando toda a</p><p>criptografia estiver restrita a criptografias fortes. A comunicação entre um controlador lógico</p><p>programável (CLP) e os sistemas de execução de fabricação (MES), por exemplo, deve ser</p><p>feita usando criptografia forte, com chaves rotativas em vez de senhas mais curtas.</p><p>CRIPTOGRAFIA</p><p>A criptografia é um método para transformar e transmitir dados confidenciais de forma</p><p>codificada. Isso protege as informações de terceiros para os quais os dados não são</p><p>autorizados.</p><p>OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO DE DESCOBERTA DE</p><p>OUTROS DISPOSITIVOS</p><p>A fim de evitar que um invasor potencial falsifique um dispositivo com sua própria máquina, e</p><p>talvez faça o sistema travar, é recomendado usar um método em que todas as mensagens</p><p>sejam enviadas diretamente para os sistemas de execução de fabricação usando um endereço</p><p>IP estático.</p><p>DESATIVAÇÃO DE SERVIÇOS NÃO SEGUROS</p><p>Para proteger um sistema contra a intrusão de um invasor, é importante desativar os serviços</p><p>que não são seguros, bem como os serviços que não estão sendo usados. Se um serviço não</p><p>seguro for necessário, é recomendável substituí-lo por uma alternativa mais segura ou</p><p>aumentar a segurança por meio da configuração adequada.</p><p>OTIMIZAÇÃO DA ESTRUTURA DA REDE</p><p>Para garantir que os invasores, mesmo que alcancem o firewall, não consigam alterar suas</p><p>configurações sem acesso físico, recomenda-se que pelo menos um firewall acompanhe a</p><p>linha de produção. É preferível ter dois firewall, em que a máquina conectada à internet que</p><p>mantém o controle dos pedidos só pode se comunicar com o banco de dados de pedidos.</p><p>javascript:void(0)</p><p>javascript:void(0)</p><p>FIREWALL</p><p>Um firewall é um sistema de segurança usado para controlar e monitorar o tráfego da rede. É</p><p>usado para proteger o sistema/rede de malwares, vírus, worms etc., não permitindo o acesso</p><p>não autorizado de uma rede privada.</p><p>O segundo firewall deve permitir a comunicação apenas entre o controlador do sistema de</p><p>execução de fabricação e o banco de dados de pedidos, algo que aumentaria a complexidade</p><p>de como os pedidos são comunicados, mas também forneceria um nível mais alto de</p><p>segurança a contra-ataques externos.</p><p>Além dessas medidas básicas, é aconselhável usar um sistema de detecção de intrusão,</p><p>cujo objetivo principal é monitorar e registrar o comportamento em uma rede.</p><p> ATENÇÃO</p><p>Um sistema de detecção de intrusão só pode lidar com determinado tipo de ataque e, portanto,</p><p>deve ser implementado como parte da estratégia de segurança de uma empresa.</p><p>Embora esses sistemas sejam tradicionalmente muito caros para adquirir e precisem de</p><p>especialistas para operar, há uma quantidade crescente de sistemas de código aberto</p><p>disponíveis no mercado que fazem um bom trabalho na detecção de intrusões. Além disso,</p><p>pode fazer sentido para empresas menores terceirizar esses sistemas e suas operações.</p><p>Por fim, é importante desenvolver uma estratégia de segurança. As recomendações citadas</p><p>são um bom começo, mas não são suficientes para proteger os sistemas de uma empresa. Em</p><p>vez disso, a empresa deve desenvolver uma estratégia de segurança que detalhe como</p><p>prevenir e detectar ataques e que inclua um plano de como reagir quando os ataques</p><p>acontecem, como um plano de resposta a incidentes.</p><p>Esse plano deve ser adaptado para cada empresa específica de acordo com seu tipo e ativos.</p><p>Não há estratégia que possa ser baixada e implementada diretamente.</p><p>VIRTUALIZAÇÃO E SEGURANÇA</p><p>Neste vídeo, o especialista Marcos Santana Farias apresenta a importância da virtualização e</p><p>da segurança para a Indústria 4.0.</p><p>VERIFICANDO O APRENDIZADO</p><p>CONCLUSÃO</p><p>CONSIDERAÇÕES FINAIS</p><p>Discutimos os princípios de projeto e as principais tecnologias que desafiam os profissionais na</p><p>necessária implementação da Indústria 4.0. Vimos as vantagens que os sistemas fabris e toda</p><p>a cadeia de negócios podem obter com as tecnologias já disponíveis, bem como os cuidados</p><p>que os sistemas conectados e descentralizados devem considerar para que os almejados</p><p>benefícios da Indústria 4.0 sejam alcançados com segurança.</p><p> PODCAST</p><p>Neste podcast. o especialista Marcos Santana Farias fala da importância da Indústria 4.0, seus</p><p>princípios e tecnologias base, a importância de seu desenvolvimento sustentável, além dos</p><p>riscos inerentes ao modelo. Ainda apresenta as competências que devem ser desenvolvidas</p><p>para quem pretende atuar nessa área.</p><p>AVALIAÇÃO DO TEMA:</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>BARBOSA, A.M. et al. Automação e Sociedade: Quarta Revolução Industrial, um olhar para o</p><p>Brasil. Rio de Janeiro: BRASPORT, 2018.</p><p>CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA (CNI). oportunidades para a indústria 4.0:</p><p>aspectos da demanda e oferta no Brasil. Brasília: CNI, 2017.</p><p>DEVEZAS, T. et al. Industry 4.0: Entrepreneurship and Structural Change in the New Digital</p><p>Landscape. Springer, USA. 1st ed. 2017.</p><p>GILCHRIST, A. Industry 4.0: The Industrial Internet of Things (1st. ed.). Apress, USA. 2016.</p><p>SACOMANO, J.B. et al. Indústria 4.0: conceitos e fundamentos. São Paulo: Blucher. 2018.</p><p>EXPLORE+</p><p>Veja uma pesquisa sobre o estado da arte na Indústria 4.0 no artigo da revista Produção e</p><p>Desenvolvimento: Indústria 4.0: Desafios e Oportunidades.</p><p>Examine um estudo sobre a gestão da qualidade na Indústria 4.0 no artigo da revista Research,</p><p>Society and Development: A Evolução da Qualidade na Indústria 4.0.</p><p>CONTEUDISTA</p><p>Marcos Santana Farias</p><p> CURRÍCULO LATTES</p><p>javascript:void(0);</p><p>javascript:void(0);</p><p>um sistema pode ser organizado em submódulos,</p><p>eles podem ser ampliados ou reduzidos conforme mudam os requisitos de produção, tanto do</p><p>ponto de vista funcional quanto de capacidade de produção.</p><p>Peças únicas e personalizadas podem ser fabricadas de maneira eficiente e lucrativa.</p><p></p><p>Peças díspares podem ser produzidas na mesma linha, ao mesmo tempo, usando apenas a</p><p>funcionalidade necessária para determinado item.</p><p>Essa ideia é frequentemente referida como o princípio dos blocos de Lego, em que se é</p><p>capaz de construir com a versatilidade e a simplicidade de conexões padronizadas.</p><p>Assim, a modularidade permite que qualquer atividade da linha de produção mude</p><p>imediatamente. Com a conexão e desconexão de diferentes módulos, as empresas podem</p><p>fabricar produtos exclusivos em sequência, sem reconfigurar toda a linha de montagem.</p><p>A indústria automobilística, por exemplo, divide as linhas de veículos em módulos que facilitam</p><p>a montagem dos produtos. Embora a divisão seja um tanto específica, a linha de fabricação</p><p>pode lidar com várias cores, configurações e solicitações específicas do cliente</p><p>simultaneamente.</p><p>O princípio da modularização na Indústria 4.0 é uma das tendências que definem o projeto de</p><p>máquinas e sistemas modernos. Ao contrário de suas contrapartes monolíticas, as máquinas</p><p>modulares são construídas a partir de componentes ou subsistemas padronizados que podem</p><p>ser combinados de diferentes maneiras para executar uma variedade de funções desejadas.</p><p>Isso pode economizar muito tempo de planejamento, projeto e comissionamento dessas</p><p>máquinas, bem como permitir que sejam feitas reconfigurações rápidas para atender às</p><p>necessidades de produção em constante mudança.</p><p> VOCÊ SABIA</p><p>A modularização tem sido uma característica do projeto de máquinas há pelo menos duas</p><p>décadas, mas, com os desenvolvimentos mais recentes na Indústria 4.0, surgiram novos</p><p>desafios de integração e comunicação, não apenas entre módulos, mas entre plataformas</p><p>corporativas.</p><p>A modularização permitiu que os OEMs de máquinas gerenciassem a complexidade na</p><p>estrutura mecânica de seus equipamentos, enquanto as técnicas mecatrônicas modernas</p><p>permitem que os componentes mecânicos, eletrônicos e de software da máquina sejam</p><p>projetados de maneira coordenada.</p><p>OEMS</p><p>Original Equipment Manufacturer ou Fabricante Original de Equipamento é o termo usado para</p><p>definir fabricantes que desenvolvem e montam peças e produtos para outras empresas.</p><p>A abordagem da modularização é altamente eficiente. Módulos funcionais e componentes</p><p>podem ser transferidos de uma variante de máquina para outra, reduzindo os custos de</p><p>desenvolvimento e permitindo que novos produtos sejam entregues ao mercado mais</p><p>rapidamente.</p><p>Além disso, a modularização reduz a incidência de falhas e problemas de qualidade, uma vez</p><p>que grande parte da funcionalidade da nova máquina, que reside em seus módulos, já foi</p><p>comprovada em outros projetos.</p><p>A modularização também traz seus desafios. Os projetistas podem ter a liberdade de escolher</p><p>diferentes kits de módulo, mas cada módulo padrão possui funcionalidade fixa, tornando a</p><p>abordagem um pouco menos flexível do que se poderia desejar.</p><p>Também existe o risco de excesso de recursos em uma máquina específica se os módulos</p><p>fornecerem mais funcionalidade do que o necessário, o que acarreta penalidades de custo para</p><p>o OEM.</p><p>Para evitar essa armadilha específica, uma abordagem mais escalonável é necessária; por</p><p>exemplo, disponibilizando famílias de módulos que cumprem a mesma função, mas em</p><p>diferentes tamanhos ou níveis de capacidade. Otimizar essas soluções é complicado; no</p><p>javascript:void(0)</p><p>entanto, muitas opções significam custo excessivo e complexidade de gerenciamento e poucas</p><p>opções significam que a solução certa nem sempre está disponível.</p><p>Máquinas construídas a partir de kits de módulos idênticos ou semelhantes significam que os</p><p>OEMs têm dificuldade em diferenciar seus produtos dos de seus concorrentes, pois eles</p><p>costumam ter a mesma aparência e funcionalidade.</p><p>E, então, vem a Indústria 4.0, trazendo mais desafios para o projeto do módulo. Para que</p><p>máquinas de diferentes fabricantes trabalhem juntas perfeitamente, as interfaces devem ser</p><p>programadas uniformemente e em conformidade com os padrões, mas os módulos precisam</p><p>reter flexibilidade suficiente no nível do software para atender aos requisitos de máquinas,</p><p>aplicativos e usuários específicos.</p><p>Os fabricantes de tecnologia de automação podem fazer muito para ajudar seus clientes OEM</p><p>no cumprimento das metas de modularização.</p><p></p><p>Esse suporte começa no nível do hardware, com a disponibilidade de linhas de produtos</p><p>completas e escalonáveis com foco em componentes padrão.</p><p>A adoção de tecnologias de comunicação padrão, considerada o sistema nervoso da Indústria</p><p>4.0, auxilia na integração de componentes dentro das máquinas e entre as máquinas. Isso</p><p>significa o uso de padrões como Ethernet ou barramentos com protocolos determinísticos.</p><p>As ofertas de software certos também são cada vez mais críticas.</p><p>O sistema como um todo, hardware e software, deve permitir a criação de módulos</p><p>personalizados para lidar com tarefas específicas do usuário.</p><p>Outro desafio importante na modularização está em eliminar as modificações de software</p><p>demoradas e caras, necessárias para criar diferentes projetos de máquinas. Estruturas de</p><p>software padronizadas permitem que esse desafio seja superado.</p><p>Um novo programa, baseado nos componentes mecatrônicos individuais das novas máquinas,</p><p>pode ser gerado usando módulos de software de máquina comprovados, que podem ser</p><p>reunidos rapidamente. O programa resultante segue um padrão que todos os engenheiros da</p><p>empresa entendem. Isso, por sua vez, permite uma responsabilidade compartilhada em vez de</p><p>individual em relação ao código de máquina.</p><p>A combinação de maior integração hardware/software e maior flexibilidade está abrindo</p><p>caminho para uma nova era de modularização. Os módulos funcionais simples do passado</p><p>estão evoluindo para módulos de máquina sofisticados que podem lidar com tarefas mais</p><p>complexas.</p><p>Integrar esses módulos em uma solução completa está se tornando mais rápido, fácil e barato;</p><p>e isso permitirá que os OEMs concentrem mais tempo, esforço e experiência na criação de</p><p>recursos que não apenas os diferenciem de seus concorrentes, mas também agreguem valor</p><p>para seus clientes.</p><p>O desafio de projetar um sistema de módulos de automação que mantenham seu valor é</p><p>entender os requisitos potenciais do futuro. Uma certa sincronicidade, então, é necessária para</p><p>alinhar o desenvolvimento do produto com a automação e a operação de manufatura.</p><p>DESCENTRALIZAÇÃO</p><p>Um dos principais objetivos da Indústria 4.0 é trazer autonomia de decisões para máquinas e</p><p>sistemas ciberfísicos.</p><p>Esses sistemas integram sensoriamento, computação, controle e rede em objetos físicos e</p><p>infraestrutura, conectando-os à internet e entre si. Isso implica em descentralização.</p><p>A autonomia traz a agilidade e flexibilidade necessárias para poder lidar com as incertezas e</p><p>responder às demandas de personalização. Com a descentralização, o conceito de fábrica</p><p>inteligente e o seu lugar em um ecossistema interconectado, a análise de dados necessária e</p><p>as diversas logísticas podem ser aprimoradas, atendendo à necessidade de velocidade.</p><p>A IoT, os dados na nuvem e a computação baseada em aprendizagem de máquina movem as</p><p>aplicações mais recentes, incluindo automação predial, blockchain e outras.</p><p> SAIBA MAIS</p><p>Blockchain é uma tecnologia de contabilidade distribuída, um registro digital de transações, que</p><p>permite que os dados sejam armazenados globalmente em milhares de servidores e que</p><p>qualquer pessoa na rede veja as entradas de todos os outros em tempo quase real. Isso torna</p><p>difícil para um usuário obter o controle da rede.</p><p>O nome vem de sua estrutura, na qual registros individuais, chamados de blocos (block), são</p><p>vinculados em uma única lista, chamada de cadeia (chains). Blockchains são usados para</p><p>registrar transações</p><p>feitas com criptomoedas, como Bitcoin, além de muitas outras aplicações.</p><p>Decisões descentralizadas e autônomas não são apenas essenciais nas tecnologias e</p><p>sistemas ciberfísicos da Indústria 4.0, mas também nos aspectos humanos, pois nem todas as</p><p>decisões podem ser totalmente automatizadas.</p><p>O planejamento, a interpretação e as decisões humanas ainda são essenciais e, em muitos</p><p>casos, há uma combinação de capacidades semiautônomas em colaboração com pessoas (por</p><p>exemplo, robôs colaborativos).</p><p>O fim da discussão sobre descentralização e autonomia está longe de terminar do ponto de</p><p>vista humano e decisório.</p><p>Na Indústria 4.0, o padrão tem sido apenas deixar as decisões irem para “níveis mais altos”. No</p><p>entanto, na prática, isso nem sempre é possível.</p><p>A capacidade de atuar em tempo real é mais um benefício da descentralização.</p><p>Se obtivermos mais autonomia na máquina e no nível do sistema ciberfísico, temos como</p><p>aumentar a eficiência e atender às demandas de uma economia cada vez mais rápido.</p><p>A análise avançada, a IoT e os sistemas de informação e produção em um ambiente de</p><p>manufatura inteligente, em seu contexto mais amplo de colaboração, já tratam do</p><p>desenvolvimento de recursos em tempo real.</p><p>Assim, no nível dos dados, para transformá-los em inteligência acionável e ações, é natural que</p><p>haja uma necessidade de atuação em tempo real. Flexibilidade, manutenção preditiva,</p><p>capacidade de reposição rápida de ativos em caso de falhas e a IoT são importantes nessa</p><p>perspectiva.</p><p>SUSTENTABILIDADE</p><p>A dimensão humana e social está presente nos princípios da Indústria 4.0 desde 2006. Se</p><p>olharmos as possibilidades e benefícios, esses aspectos humano, social e até ambiental são</p><p>fundamentais nos objetivos da Indústria 4.0.</p><p>Melhorar as condições de trabalho com base em temperatura, umidade e outros dados da</p><p>planta, com detecção rápida e proteção aprimorada em caso de incidentes, são algumas das</p><p>vertentes da sustentabilidade na Indústria 4.0.</p><p>Acrescenta-se ainda a detecção da presença de gases, radiação e assim por diante, com</p><p>melhores possibilidades de comunicação e colaboração e com foco em ergonomia, ar limpo e</p><p>iniciativas de fábrica limpa.</p><p>O desenvolvimento de produtos manufaturados por meio de processos com visão abrangente</p><p>do impacto ambiental (conservação de energia e outros recursos naturais) e o auxílio à</p><p>segurança de colaboradores e consumidores são denominados de Fabricação Sustentável.</p><p>O que a Fabricação Sustentável engloba?</p><p> RESPOSTA</p><p>As metodologias de manufatura enxuta e verde e adiciona outras dimensões, dependendo de</p><p>sua finalidade e aplicação.</p><p>As dimensões amplamente aceitas entre os participantes industriais são:</p><p>A fabricação sustentável se concentra em todo o ciclo de vida do produto, desde seu processo</p><p>de fabricação até o final da vida útil, após o qual a remanufatura e a reciclagem entram em</p><p>ação.</p><p>O principal objetivo da sustentabilidade é projetar e desenvolver processos de fabricação e</p><p>produtos, respectivamente, em que o impacto no meio ambiente seja zero e a capacidade de</p><p>reciclagem do produto seja de 100%.</p><p>Enquanto os avanços tecnológicos permitem o desenvolvimento de processos e produtos, para</p><p>concretizar o desenvolvimento sustentável, as tecnologias digitais precisam ser convergentes</p><p>com a sustentabilidade. Portanto, os fabricantes estão atualmente se concentrando em tal</p><p>convergência para obter um dos maiores benefícios da Indústria 4.0: a manufatura sustentável.</p><p>Atualmente, os especialistas e pesquisadores da indústria estão utilizando tecnologias da</p><p>Indústria 4.0 para enfrentar os desafios e as questões relacionadas aos três pilares da</p><p>manufatura sustentável.</p><p>Desafios ambientais como mudanças climáticas e esgotamento de recursos serão tratados com</p><p>tecnologias da Indústria 4.0, trazendo uma nova perspectiva para ela.</p><p>No entanto, para que isso seja realizado, deve haver coerência e convergência completa das</p><p>tecnologias. Os mais importantes capacitadores tecnológicos da Quarta Revolução Industrial,</p><p>os quais deverão desempenhar um papel significativo na obtenção da fabricação sustentável</p><p>no futuro, são a IoT, os robôs autônomos, os sistemas de simulação e integração, a</p><p>computação em nuvem e a virtualização.</p><p>A transformação de uma unidade fabril em fábrica inteligente requer integração horizontal e</p><p>vertical, em que todas as áreas de produção, distribuidores e clientes estão integrados.</p><p>A integração perfeita, proporcionada por tecnologias da Indústria 4.0 e plataformas de</p><p>tecnologia de informação e comunicação, aumenta a transparência dos processos de produção</p><p>e atividades da cadeia de abastecimento, ajudando assim a otimizar toda a energia e recursos.</p><p>Essas operações conectadas produzem grandes quantidades de dados com relação a todos os</p><p>aspectos da fabricação. Quando todos esses dados são transformados em informações úteis,</p><p>eles desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de estratégias a partir de</p><p>perspectivas ambientais, sociais e econômicas.</p><p>Com relação à dimensão ambiental da manufatura sustentável, a Indústria 4.0 ajuda a reduzir a</p><p>geração de resíduos por meio de seu processo de manufatura simplificado e iniciativas eficazes</p><p>de reciclagem e remanufatura. Por exemplo, a transparência em qualquer operação ou</p><p>processo de fabricação aumenta significativamente ao incorporar diferentes tipos de sensores.</p><p>Esses sensores também fornecem informações valiosas do produto, incluindo comportamento,</p><p>uso, modelos de falha, indicadores de desempenho, emissões, desempenho sob estresse etc.,</p><p>ao longo de seu ciclo de vida.</p><p>Essas informações são utilizadas no desenvolvimento de melhores produtos e processos por</p><p>meio de diversos sistemas de simulação para mitigar os efeitos negativos no meio ambiente</p><p>sem prejudicar sua competitividade.</p><p>Esses sistemas integrados também auxiliam no monitoramento e gerenciamento de perdas</p><p>incorridas no ciclo de vida do produto, tanto em sua fabricação quanto em sua utilização.</p><p>Assim, com total transparência, os fabricantes podem projetar novos produtos que sejam</p><p>competitivos e ecologicamente corretos, alcançando a sustentabilidade.</p><p>Do ponto de vista econômico, a Indústria 4.0, facilitada por IoT, inteligência artificial,</p><p>aprendizado de máquina, visão de máquina e análise de dados, permite o desenvolvimento de</p><p>equipamentos a custos muito mais baixos por meio do uso eficiente de energia e recursos. Os</p><p>fabricantes estão continuamente explorando maneiras de reduzir seus custos operacionais</p><p>envolvidos nas atividades de manufatura.</p><p>Porém, desafios como a geração de resíduos (decorrentes tanto das atividades de manufatura</p><p>quanto da manutenção), diminuição da produtividade e aumento do consumo de energia</p><p>sempre atrapalham as estratégias desenvolvidas pelos fabricantes para redução de custos.</p><p>Com a implementação adequada das tecnologias da Indústria 4.0, os fabricantes serão</p><p>capazes de visualizar os processos otimizados e não otimizados em sua cadeia de valor. Essas</p><p>soluções permitirão aos fabricantes dimensionar suas instalações, força de trabalho, recursos e</p><p>fornecer uma visão das lacunas do processo que podem ser otimizadas, reduzindo os custos</p><p>operacionais envolvidos na fabricação e aumentando sua produtividade.</p><p>Além disso, estratégias como a utilização de tecnologias novas e mais limpas para a fabricação</p><p>e o uso de impressão 3D também ajudarão os fabricantes a reduzir a geração de resíduos.</p><p>No que diz respeito à dimensão social da manufatura sustentável, a Indústria 4.0 contribui para</p><p>o desenvolvimento de produtos melhores, o que, por sua vez, beneficia a sociedade como um</p><p>todo. Além disso, vários empregos melhores serão criados, nos quais o conjunto geral de</p><p>habilidades da mão de obra estará em uma escala melhor.</p><p>Como ofertas promocionais, espera-se que vários fabricantes forneçam incentivos aos</p><p>consumidores que desejem devolver seus produtos em fim de vida para ajudar nas atividades</p><p>de reciclagem e remanufatura.</p><p> RESUMINDO</p><p>Os princípios mais conhecidos da Indústria</p><p>4.0 (a interoperabilidade, a modularidade, a</p><p>descentralização e a sustentabilidade) são interligados, funcionando em conjunto com as</p><p>tecnologias disponibilizadas para elevar os processos e sistemas fabris a um novo perfil de</p><p>operação. Esse perfil possibilita, quando bem empregado, benefícios para todos os envolvidos,</p><p>na economia, no ambiente e na sociedade.</p><p>PRINCÍPIOS DA INDÚSTRIA 4.0</p><p>Neste vídeo, o especialista Marcos Santana Farias apresenta o conceito da Indústria 4.0 e os</p><p>princípios que norteiam essa nova Revolução Industrial.</p><p>VERIFICANDO O APRENDIZADO</p><p>MÓDULO 2</p><p> Descrever tecnologias emergentes para a Indústria 4.0 na manipulação de dados e na</p><p>visão de máquina</p><p>Quando falamos em tecnologias atuais que podem revolucionar os negócios, o consumo, o</p><p>entretenimento e até o nosso dia a dia nas grandes cidades, palavras como Big Data, Internet</p><p>das Coisas (IoT), Internet das Coisas Industrial (IIoT), Realidade Virtual (RV) e Realidade</p><p>Aumentada (RA) frequentemente são mencionadas.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>Com muita frequência também, alguns desses termos são usados alternadamente e isso</p><p>resulta, rotineiramente, em confusão, mesmo para quem atua profissionalmente na indústria,</p><p>por exemplo.</p><p>Assim, conceitos como Big Data e IoT, dentro da Indústria 4.0, assim como RV e RA, devem</p><p>ser abordados em suas semelhanças e diferenças.</p><p>BIG DATA</p><p>Com as tecnologias digitais de ponta sendo aproveitadas para otimizar e automatizar a</p><p>produção, podemos dizer que o objetivo final da Indústria 4.0 é que sensores, sempre</p><p>conectados e embutidos em máquinas, além de componentes e trabalhos em andamento,</p><p>transmitam dados em tempo real para sistemas de TI em rede.</p><p>Esses, por sua vez, devem aplicar algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência</p><p>artificial para analisar e obter uma compreensão útil para o negócio deste grande volume de</p><p>dados, o Big Data, ajustando processos automaticamente conforme o necessário.</p><p>A revolução da Indústria 4.0 não é o Big Data em si. Os fabricantes têm gerado muitos dados</p><p>da produção em tempo real há algum tempo.</p><p>No entanto, não é incomum que esses dados não tenham avaliação e sejam descartados</p><p>devido à falta de plataformas que possam realmente aproveitar essas diversas fontes de</p><p>dados.</p><p>Nenhum trabalho é feito para extrair percepções abrangentes, para melhorar a qualidade, a</p><p>produtividade e assim por diante. Em outras palavras, o principal problema não é gerar e</p><p>coletar dados, mas ser capaz de extrair valor deles com eficácia.</p><p>Temos então que, em grande medida, a Indústria 4.0 vem sendo habilitada pela coleta de</p><p>grandes quantidades de dados, muito em função da IoT, com o desenvolvimento de aplicações</p><p>avançadas de Big Data.</p><p>Assim, com uma orientação futurística, a Indústria 4.0 está fazendo a transição da manufatura</p><p>para um modo de operação semi ou totalmente autônomo, em que a equipe de produção será</p><p>cada vez mais liberada de sua responsabilidade de realizar tarefas inseguras e repetitivas.</p><p>A interligação entre os sistemas e computadores e a capacidade de análise de grandes</p><p>quantidades de dados tornam possível a existência de máquinas inteligentes que possam</p><p>tomar decisões sem qualquer envolvimento humano.</p><p>No entanto, os fabricantes buscam alcançar a verdadeira inteligência de negócios por meio da</p><p>coleta, análise e compartilhamento de dados em todos os principais domínios funcionais de</p><p>uma fábrica.</p><p>Nessa arquitetura, os sistemas de produção não são apenas mais eficientes, mas também</p><p>podem responder em tempo hábil às necessidades de negócios em constante mudança,</p><p>incluindo sinais provenientes de parceiros e clientes.</p><p>BIG DATA NA FÁBRICA 4.0</p><p>A quantidade de informações produzidas pela IoT e pelos sistemas de manufatura atuais deve</p><p>ser traduzida em ideias viáveis. É por isso que o Big Data classifica as informações coletadas e</p><p>tira conclusões relevantes que ajudam a melhorar as operações das fábricas. Isso se traduz em</p><p>vantagens como:</p><p>MELHORA DOS PROCESSOS</p><p>Graças aos sensores e dispositivos portáteis, as empresas podem melhorar a eficiência</p><p>operacional detectando erros humanos, realizando controles de qualidade e mostrando rotas</p><p>ideais de produção ou montagem.</p><p>ELIMINAÇÃO DE GARGALOS</p><p>Big Data identifica variáveis que podem afetar o desempenho, orientando os fabricantes na</p><p>identificação do problema. Um exemplo é a indústria automotiva, que está adotando a Indústria</p><p>4.0 para atender de maneira econômica às expectativas dos consumidores por carros mais</p><p>baratos e conectados digitalmente.</p><p>Entre os muitos casos de uso do Big Data que serão gerados por carros conectados está a</p><p>troca de dados com o fabricante. Além de melhorar o serviço pós-venda para o proprietário do</p><p>carro, as informações agregadas sobre o desempenho do carro podem ser usadas para</p><p>melhorar os processos de qualidade e projetos futuros.</p><p>DEMANDA PREDITIVA</p><p>Previsões mais precisas e significativas graças à visualização da atividade por meio de</p><p>análises internas (preferências do cliente) e externas (tendências e eventos externos), além</p><p>de dados históricos. Isso permite à empresa modificar e otimizar sua variedade de produtos.</p><p>MANUTENÇÃO PREDITIVA</p><p>Os sensores alimentados por dados identificam possíveis falhas na operação da máquina antes</p><p>que ela se danifique, identificando quebras nos padrões. O sistema envia um alerta ao</p><p>equipamento para que ele se desligue a tempo de evitar mais danos.</p><p>Também os supervisores da máquina serão capazes de avaliar o desempenho do processo ou</p><p>da máquina em tempo real e, em muitos casos, evitar paralisações não planejadas.</p><p>BIG DATA NOS NEGÓCIOS DA INDÚSTRIA 4.0</p><p>Com a rápida disseminação da IoT, o volume e a velocidade de captura dos dados tenderão a</p><p>crescer também no setor de manufatura industrial. Assim como outros setores vêm adotando</p><p>tecnologias de ponta para extrair valor do Big Data, a Indústria 4.0 está abrindo caminho para</p><p>análises de Big Data generalizadas.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>Os fabricantes, atualmente, precisam de soluções de fornecedores que façam parte da</p><p>revolução da Indústria 4.0 e que possam trazer valor mensurável para seus clientes em vários</p><p>setores. Eles precisam de soluções que coletem, processem e produzam dados de muitas</p><p>fontes diversas e mesclem esses dados para fornecer análises em perspectiva de tempo real,</p><p>com aprendizado de máquina adaptável.</p><p>O mais importante é que os fabricantes precisam dessas soluções para se integrarem</p><p>perfeitamente aos sistemas empresariais existentes e para alinhar os processos de produção e</p><p>qualidade com seus objetivos de negócios principais.</p><p>A análise de Big Data fornece informações valiosas sobre elementos-chave, como mercados ou</p><p>direções de negócios, identificando quais irão potencialmente gerar os maiores lucros.</p><p>A análise de Big Data é fundamental para a tomada de decisões estratégicas, como planos de</p><p>expansão e desenvolvimento ou análises financeiras.</p><p>Se anos atrás as indústrias viviam exclusivamente em áreas geográficas limitadas e tinham</p><p>uma demanda constante e altamente localizada, agora elas têm que viver e coexistir com</p><p>muitas outras empresas em um contexto em que não existem barreiras físicas. Nesse novo</p><p>contexto, informação é poder, mas somente se for usada corretamente.</p><p>As possibilidades de interconexão, facilitadas pela IoT e IIoT, vêm criando redes de</p><p>informações muito grandes e complexas. Sem o Big Data, as tecnologias da Indústria 4.0 não</p><p>são capazes de decifrar e extrair valor de todas essas informações para aprender, gerar</p><p>padrões de análise preditiva e operar de forma autônoma e precisa.</p><p>Portanto, sem Big Data, não existiria a Indústria 4.0.</p><p>REALIDADE AUMENTADA E VIRTUAL</p><p>A manufatura tende a mudar para um modelo com mais customização, passando a se basear</p><p>menos em efeitos de escala e volume, para uma produção flexível e localizada perto dos</p><p>clientes. Uma tendência em se fabricar por pedido, sem criar muitos estoques, adaptando-se às</p><p>necessidades.</p><p>Nesse contexto, caracterizado pela demanda volátil, mudanças de requisitos e variantes de</p><p>produtos,</p><p>as tecnologias inovadoras podem apoiar a criação de processos de informação</p><p>dirigidos aos trabalhadores. A força de trabalho está integrada nos sistemas de manufatura e</p><p>também deve ser flexível e adaptável.</p><p>Com isso em mente, as realidades aumentada e virtual (RA e RV) podem ser adotadas para o</p><p>treinamento da força de trabalho, com o resultado de uma melhor interação entre humanos e</p><p>máquinas. Isso significa que essas tecnologias podem acelerar a reconfiguração das linhas de</p><p>produção, apoiar os operadores de chão de fábrica, implementar treinamento virtual para</p><p>montagem de peças e gerenciar a eficiência da fábrica.</p><p>A realidade virtual tem a capacidade de criar e integrar, redesenhar, retestar e refinar qualquer</p><p>tipo de ambiente em uma estrutura baseada em computador virtual.</p><p>Por outro lado, tem que lidar com muitos problemas e desafios específicos a fim de atender aos</p><p>requisitos rígidos e aos altos padrões de ser a parte de visualização da Indústria 4.0.</p><p>A RV pode fornecer novas soluções e oportunidades mais eficientes para um novo ambiente de</p><p>treinamento em manufatura, por exemplo. A maioria dos dados e informações operacionais, de</p><p>relatórios e monitoramento transmitidos na Indústria 4.0 por meio de cadeias de comunicação</p><p>integradas pode ser visualizada no ambiente de realidade virtual.</p><p>O sistema de fabricação baseado em RV pode ser usado para:</p><p></p><p>ANALISAR OS PRODUTOS NAS FASES INICIAIS DE</p><p>PROJETO.</p><p>ESTUDAR A INTERAÇÃO DOS CLIENTES COM OS</p><p>PRODUTOS FINAIS.</p><p></p><p></p><p>PROJETAR E MELHORAR OS PROCESSOS DE</p><p>FABRICAÇÃO.</p><p>MONITORAR E SUPERVISIONAR REMOTAMENTE OS</p><p>PROCESSOS E MUITAS OUTRAS APLICAÇÕES.</p><p></p><p>A tecnologia de realidade aumentada, por sua vez, é desenvolvida com base na tecnologia de</p><p>realidade virtual, gerando objetos virtuais que não existem no ambiente real, utilizando</p><p>computação gráfica e tecnologias de visualização para "posicionar" com precisão esses objetos</p><p>no ambiente real por meio de tecnologia de sensores.</p><p>Com a ajuda do dispositivo de exibição, a tecnologia de RA integra objetos virtuais em</p><p>ambiente real para apresentar aos usuários um novo ambiente com efeitos sensoriais realistas.</p><p> EXEMPLO</p><p>A introdução da tecnologia RA no campo relacionado à manutenção pode melhorar a</p><p>percepção do pessoal técnico das informações sobre o ambiente do mundo real, aumentando</p><p>assim a capacidade de manutenção e reduzindo os custos e o tempo para finalizar a tarefa.</p><p>CARATERÍSTICAS DA RA E RV NA</p><p>MANUTENÇÃO</p><p>O sistema de manutenção com RA sobrepõe várias informações de manutenção do assistente</p><p>virtual geradas por computador, como gráficos, imagens, vídeos e textos em tempo real, à vista</p><p>do pessoal de manutenção, por meio da tecnologia RA.</p><p>A integração do cenário de manutenção real com informações virtuais aprimora as cenas</p><p>observadas pelo pessoal de manutenção e gera uma plataforma rica de cognição de</p><p>informações para ajudar o pessoal a concluir seu trabalho de reparo passo a passo.</p><p>A manutenção baseada em RA não apenas evita o trabalho tedioso de construir ambientes</p><p>reais complexos, mas também possui características autênticas e interativas, como:</p><p>AUTENTICIDADE</p><p>Com RA, o pessoal de manutenção utiliza dispositivos de rastreamento, como displays</p><p>montados nos olhos; durante a manutenção, cenas reais de imagens são enviadas para o</p><p>servidor, e manuais técnicos e de manutenção detalhados são exibidos em gráficos 3D por</p><p>meio de computação.</p><p>As informações virtuais são mapeadas em tempo real para os cenários do mundo real a fim de</p><p>obter aumento ou expansão de cena no sistema de visão do pessoal de manutenção. Isso</p><p>busca também fortalecer a percepção e experiência dos usuários, aumentando a quantidade de</p><p>informações e o nível de compreensão da percepção humana nos cenários reais.</p><p>INTERATIVIDADE</p><p>O sistema de orientação de manutenção com RA e RV permite a interação natural entre o</p><p>pessoal de manutenção e as cenas combinadas com virtualidade e realidade. A plataforma</p><p>fornece feedbacks naturais e humanos aos vários comportamentos do pessoal de manutenção</p><p>de acordo com os dados relevantes dos participantes, como gestos, voz e movimentos dos</p><p>olhos.</p><p>Ele também fornece informações valiosas ao pessoal de manutenção por meio de interação em</p><p>tempo real. Quando a localização do usuário no mundo real muda, as informações virtuais</p><p>também mudam de acordo.</p><p>RA E RV EM OUTRAS APLICAÇÕES NA</p><p>INDÚSTRIA 4.0</p><p>A maioria dos gastos em RA e RV na Indústria 4.0 ainda se concentra na manutenção.</p><p>Nesse estágio, a realidade virtual e a aumentada certamente não são convencionais e você</p><p>provavelmente as encontrará no projeto de produtos, em programas de treinamento virtual e na</p><p>simulação de cenários e testes importantes relacionados a ativos-chave em fábricas.</p><p>Assim, o projeto de produto, treinamento virtual e simulações com foco em ativos, cenários e</p><p>aspectos de segurança importantes são as principais aplicações de RV e RA na Indústria 4.0,</p><p>depois da manutenção. No entanto, de todos os casos de uso na indústria, é o varejo que</p><p>assume a liderança do ponto de vista de gastos com o caso de uso de demonstrações de seus</p><p>produtos.</p><p>A exibição também desempenha um papel na fabricação, entre outros, no projeto e</p><p>desenvolvimento e nas circunstâncias de contato com o cliente. No final, alguém precisa</p><p>convencer e vender. A RV e RA passam a ser também ferramentas de vendas.</p><p>Preocupada com diversos processos para transformar matérias-primas em produtos acabados,</p><p>agregando valor a eles, a realidade aumentada pode ser uma verdadeira virada de jogo.</p><p>Isso ocorre porque as informações em tempo real são necessárias nas várias fases do ciclo de</p><p>vida do produto.</p><p>Do design à prototipagem, à produção e montagem, manutenção, cada estágio tem seus</p><p>próprios conjuntos de desafios.</p><p>A realidade aumentada pode ser uma dádiva nesses processos complexos, pois é capaz de</p><p>simular, auxiliar e melhorar os processos antes mesmo de serem executados.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>Muitas unidades fabris já estão abertas a essa ideia de utilizar a realidade aumentada para</p><p>simular os processos, reduzir o tempo de inatividade e agilizar as operações.</p><p>A realidade aumentada na Indústria 4.0 também se aplica à montagem complexa. A fabricação</p><p>moderna envolve a montagem de centenas de componentes complexos em um curto espaço</p><p>de tempo com precisão. Os documentos de trabalho geralmente estão em formato PDF, o que</p><p>é difícil de conseguir.</p><p>A realidade aumentada pode ajudar a tornar os componentes vivos no vídeo. Eles são visíveis</p><p>no campo de visão, com as mãos livres e controlados por voz. As instruções são divididas e o</p><p>vídeo pode ser adicionado. Tudo isso pode ser visto através de óculos RA, enquanto os</p><p>trabalhadores mantêm as mãos na tarefa.</p><p>Suporte especializado é outra aplicação de RA. No caso de um processo de fabricação</p><p>interrompido, um especialista pode precisar viajar para o local de trabalho. Pode haver vários</p><p>técnicos disponíveis, mas apenas alguns especialistas.</p><p>A realidade aumentada pode reduzir esse gasto e permitir que um especialista veja o problema</p><p>através dos olhos de um técnico. Isso pode permitir que eles apoiem e inspecionem desde</p><p>qualquer lugar do mundo. Eles também podem orientar o técnico sobre o recurso no qual</p><p>possam estar interessados.</p><p>A RV pode se aplicar bem no planejamento de fábrica. Ao construir uma nova fábrica ou ao</p><p>renovar a fábrica atual, esforços imensos são necessários no projeto e, em seguida, nos testes.</p><p>Plantas virtuais podem ajudar nesses cenários. Eles podem ser testados quantas vezes forem</p><p>desejadas para que as falhas em todo o sistema sejam apontadas e corrigidas. A planta inteira</p><p>pode ser projetada do zero e as alterações podem ser feitas conforme desejado.</p><p>A RV pode ser aplicada também na inspeção. As inspeções de segurança e de rotina podem</p><p>ser realizadas por especialistas treinados por meio do ambiente virtual do processo de</p><p>manufatura. Isso precisa ser feito porque as inspeções manuais podem perder uma verificação</p><p>crucial. Com a realidade virtual, torna-se fácil para</p><p>os especialistas levar em consideração os</p><p>mínimos detalhes.</p><p> RESUMINDO</p><p>A realidade aumentada e virtual na Indústria 4.0 é direcionada para aumentar o</p><p>desenvolvimento e a adoção de melhores processos, obtendo melhores resultados. Diversas</p><p>empresas de tecnologia estão trabalhando para tornar essas tecnologias mais adaptáveis e</p><p>introduzi-las ainda mais no segmento da Indústria 4.0.</p><p>Essas tecnologias são capazes de trazer mudança para o chão de fábrica, permitindo que os</p><p>diversos profissionais colaborem à distância e interajam como nunca antes.</p><p>TECNOLOGIAS EMERGENTES PARA</p><p>INDÚSTRIA 4.0</p><p>Neste vídeo, o especialista Marcos Santana Farias apresenta os conceitos de Big Data,</p><p>Realidade Aumentada e Realidade Virtual.</p><p>VERIFICANDO O APRENDIZADO</p><p>MÓDULO 3</p><p> Discutir as principais características e a aplicação dos métodos de inteligência</p><p>artificial e simulação nos processos da Indústria 4.0</p><p>APRENDIZADO DE MÁQUINA (MACHINE</p><p>LEARNING – ML)</p><p>Pense na quantidade de dados gerados na monitoração do estado de diversas máquinas em</p><p>uma indústria. Se humanos revisassem esses dados em busca de desvios em várias</p><p>grandezas, que indicassem uma tendência à falha, seria necessário uma equipe de muitas</p><p>pessoas.</p><p>É aqui que a inteligência artificial (IA) e o Big Data trabalham juntos. A melhor maneira de lidar</p><p>com eficiência com essa quantidade de dados é gerenciá-los com varredura e usar algoritmos</p><p>de software de IA.</p><p>Mas, o que se entende por inteligência artificial?</p><p> RESPOSTA</p><p>Trata-se de métodos e tecnologias que permitem a um computador realizar as tarefas que</p><p>exigiriam inteligência se fossem realizadas por seres humanos.</p><p>A IA é frequentemente usada para descrever sistemas de computador que completam tarefas</p><p>após terem sido treinados com grandes quantidades de dados, e que, depois, possivelmente</p><p>em conjunto com outros métodos, tomam decisões derivadas dos dados já conhecidos por</p><p>eles.</p><p>É exatamente por isso que Big Data e IA se complementam tão bem. A IA se torna melhor</p><p>quanto mais dados são fornecidos para treinamento.</p><p>Dependendo da qualidade e da quantidade dos dados de treinamento, o sistema de IA pode</p><p>executar o que considera a ação "certa".</p><p>Com a ajuda de algoritmos de aprendizagem, os sistemas de IA podem continuar aprendendo</p><p>durante as operações em andamento, por meio das quais os modelos treinados são otimizados</p><p>e as bases de dados e de conhecimento estendidas.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>A razão para a euforia atual em torno da inteligência artificial reside em sua função tecnológica</p><p>central, ou seja, que pode, em princípio, ser usada para implementar toda formalização do</p><p>pensamento e ação humana e racional, o que significa aprendizagem, planejamento e</p><p>resolução de problemas.</p><p>Estão incluídos, sendo possível implementar com o uso de IA:</p><p>O reconhecimento de padrões (o mais usado na indústria).</p><p>Automação de inferências lógicas.</p><p>O planejamento e implementação de processos de automação industrial.</p><p>O aprendizado de máquina.</p><p>A inteligência artificial atualmente em uso é orientada para o homem e se concentra no uso de</p><p>computadores para apoiar as atividades dos seres humanos por meio de sistemas específicos.</p><p>E como o aprendizado de máquina (machine learning) se situa dentro da IA?</p><p> RESPOSTA</p><p>Embora a inteligência em si seja difícil de definir, é geralmente aceito que algo não pode ser</p><p>considerado inteligente se não tiver a capacidade de aprender e resolver problemas de</p><p>modo independente. Assim, o aprendizado de máquina é uma das subáreas centrais da</p><p>inteligência artificial, mas não a única.</p><p>A maioria das histórias de sucesso atualmente na área de inteligência artificial envolve uma</p><p>combinação de aprendizado e resolução de problemas. Mas, para que as máquinas aprendam,</p><p>elas precisam de:</p><p>Grandes quantidades de dados para fins analíticos únicos.</p><p>OU</p><p>Quantidades de dados para fins de reaprendizagem repetitiva.</p><p>OU</p><p>Fluxos de dados a partir dos quais a aprendizagem ocorre continuamente.</p><p>Com base em dados e por meio de conexões hábeis, o aprendizado de máquina é capaz de</p><p>reduzir complexidades e detectar eventos ou padrões, explicar eventos, fazer previsões ou</p><p>permitir que ações sejam tomadas – e é capaz de fazer isso sem explícita programação na</p><p>forma das rotinas usuais se-então (if-then), ou sem automação clássica e engenharia de</p><p>controle.</p><p>A base do aprendizado de máquina está nas redes neurais artificiais e nos algoritmos de</p><p>agrupamento (clustering), dentre outros.</p><p> VOCÊ SABIA</p><p>As redes neurais artificiais simulam o cérebro humano por meio de um conjunto de algoritmos.</p><p>Em um nível básico, uma rede neural é composta de quatro componentes principais: Entradas,</p><p>pesos, uma polarização ou limite e uma saída.</p><p>MACHINE LEARNING NA INDÚSTRIA 4.0</p><p>Vimos que dados e técnicas de aprendizado de máquina, que aproveitam os dados, estão no</p><p>cerne da Indústria 4.0.</p><p>OS DADOS SÃO OBTIDOS DOS SENSORES.</p><p></p><p>TRANSFERIDOS PARA UM SERVIDOR EM NUVEM</p><p>PELA INTERNET.</p><p></p><p>ANALISADOS POR MEIO DE ALGORITMOS DE</p><p>APRENDIZADO DE MÁQUINA E INTELIGÊNCIA</p><p>ARTIFICIAL.</p><p></p><p>EM SEGUIDA, ELE É DEVOLVIDO A UM TERMINAL DE</p><p>SERVIÇO OU ROBÔ INDUSTRIAL PARA COMPLETAR</p><p>UM FLUXO DE TRABALHO COMPLETO.</p><p>Os cenários típicos dentro da Indústria 4.0 podem incluir, dentre as várias possibilidades</p><p>trazidas pelo aprendizado de máquina, a construção de um melhor entendimento do usuário, a</p><p>fabricação do produto, o monitoramento da qualidade do produto, a manutenção preditiva, a</p><p>logística de distribuição e o feedback do usuário.</p><p>• Perfis de usuários</p><p>Em um mundo administrado pela Indústria 4.0, os dados do usuário, como frequência de uso,</p><p>preferências e modos de uso, também são registrados. Uma série de programas de telefonia</p><p>móvel e software de computador já armazenam e analisam dados do usuário.</p><p>Algumas lojas físicas usam chips de identificação por radiofrequência (RFID) para registrar as</p><p>preferências do usuário e analisar seus dados por meio de algoritmos e outros métodos para</p><p>recomendar e atualizar produtos e conteúdo associado. Esses dados são analisados por meio</p><p>de algoritmos de aprendizado de máquina para gerar rótulos de classificação</p><p>multidimensionais.</p><p>Cada usuário é descrito por vários rótulos, permitindo que um retrato cada vez mais preciso</p><p>seja construído para cada um. As mídias podem abranger uma gama de dispositivos, desde</p><p>aplicativos móveis até eletrodomésticos, além de aparelhos de escritório e dispositivos</p><p>médicos.</p><p>• Processos de fabricação</p><p>Perfis de usuário abrangentes fornecem um benefício muito direto na forma de personalização</p><p>aumentada no nível de produção.</p><p>Assim como a personalização de conteúdo é implementada para usuários que navegam na</p><p>internet atualmente, na era da Indústria 4.0, perfis de usuário altamente refinados serão</p><p>aplicados diretamente ao processo de fabricação do produto. Isso torna mais fácil para as</p><p>empresas produzirem produtos personalizados que atendam às necessidades dos usuários.</p><p>Além do impacto potencial nas decisões de produção, o controle das várias etapas do processo</p><p>de fabricação é totalmente automatizado com a tecnologia de aprendizado de máquina na</p><p>Indústria 4.0.</p><p> EXEMPLO</p><p>A Tesla, empresa de carros elétricos e autônomos, tem demonstrado um compromisso com a</p><p>construção de fábricas automotivas inteligentes, em que não apenas a montagem da linha de</p><p>produção é realizada por robôs industriais, mas os processos de armazenamento,</p><p>gerenciamento de materiais, pedidos e vendas são altamente automatizados usando IA.</p><p>• Controle de qualidade</p><p>Além da análise e controle de dados relacionados ao processo, uma combinação de tecnologia</p><p>de aprendizado de máquina e visão de máquina pode automatizar inspeções de produtos em</p><p>grande escala e com alta precisão, o que é particularmente eficaz para identificar defeitos</p><p>complexos que não podem ser facilmente verificados pelo olho humano, somente.</p><p>Empresas de algoritmos de inteligência artificial lançam dispositivos, como os de detecção de</p><p>bolhas, baseados em IA, e visão de máquina para detectar vazamentos de gás</p><p>em dispositivos.</p><p>Esses sistemas de visão eletrônica permitem que o computador capture pequenas bolhas de ar</p><p>com grande precisão e determine a localização dos vazamentos de gás. A taxa de erro da</p><p>rotina de reconhecimento do sistema é bem menor do que a taxa média de erro das inspeções</p><p>realizadas por trabalhadores.</p><p>• Manutenção preditiva</p><p>O conceito de manutenção preditiva não é novo. Porém, como eixo de desenvolvimento para</p><p>adoção da Indústria 4.0, a manutenção preditiva é objeto de pesquisa.</p><p>O aprendizado de máquina na manutenção preditiva tem por objetivo obter modelos que</p><p>reduzam a incerteza nos diagnósticos.</p><p>Existem importantes contribuições no campo da inteligência artificial e de suas técnicas, como</p><p>os algoritmos de aprendizado de máquina, a fim de fazer previsões, melhorar os resultados e</p><p>generalizar melhor o conjunto de dados. Com base nos recursos e padrões extraídos, é</p><p>possível construir modelos preditivos usando análise de dados e algoritmos de aprendizado de</p><p>máquinas.</p><p>Em um ambiente industrial, um conjunto de dados deve ser obtido antes que as técnicas de</p><p>aprendizado de máquinas possam ser aplicadas.</p><p></p><p>Posteriormente, esses dados passarão por diferentes fases, como pré-processamento,</p><p>treinamento de dados e aplicação de um modelo de aprendizagem e, por fim, uma fase de</p><p>avaliação.</p><p>O pré-processamento dos dados é realizado para preparar os dados brutos. Nessa fase, os</p><p>dados são desestruturados, ruidosos, incompletos e inconsistentes, e são transformados para</p><p>serem usados como entradas nos algoritmos selecionados para o treinamento. Posteriormente,</p><p>os dados de teste serão usados para treinar o modelo desenvolvido. Também serão obtidas as</p><p>previsões extraídas do novo conjunto de dados de teste.</p><p> EXEMPLO</p><p>Os sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado (HVAC) controlam o clima interno, a</p><p>temperatura do ar, a umidade e a pressão, criando um ambiente de produção ideal em edifícios</p><p>industriais. Esses equipamentos são cruciais para a operação de uma fábrica no contexto da</p><p>indústria. No entanto, a manutenção de rotina nem sempre identifica suas falhas.</p><p>O objetivo da manutenção preditiva na Indústria 4.0 é estender a vida do equipamento usando</p><p>diferentes ferramentas e técnicas para identificar padrões anormais, como: vibração,</p><p>temperatura ou desequilíbrio.</p><p>LOGÍSTICA</p><p>No final do processo produtivo, também devem ser tomadas providências para o problema de</p><p>logística. Os robôs industriais podem empacotar produtos automaticamente e imprimir etiquetas</p><p>de código QR específicas que incluem informações sobre o produto e endereços de</p><p>correspondência nas embalagens em preparação para sua distribuição. Esses sistemas</p><p>automáticos desempenham um papel importante no processo de distribuição.</p><p>Espera-se que nos próximos anos a tecnologia de direção automatizada baseada em visão</p><p>computacional, aprendizado de máquina e tecnologia de controle alcance a comercialização</p><p>total, o que tornará a entrega e a logística mais simples e eficientes, enquanto reduz</p><p>significativamente os custos.</p><p>SERVIÇOS E</p><p>FEEDBACK</p><p>No final, já com o usuário, os dados carregados pelo sistema de detecção de um produto</p><p>podem ser analisados por algoritmos de aprendizado de máquina na nuvem para determinar se</p><p>há alguma anomalia nos dados, permitindo o monitoramento em tempo real do desempenho do</p><p>referido produto.</p><p>Além disso, quando um usuário encontra qualquer problema, um sistema de IA treinado pode</p><p>lidar com eficiência com tarefas como bate-papo por texto, atendimento de chamadas e</p><p>conectividade de vídeo, permitindo feedback rápido e resolução oportuna.</p><p>APRENDIZADO DE MÁQUINAS E AS</p><p>PERSPECTIVAS PARA O TRABALHO</p><p>O valor real das aplicações de aprendizado de máquinas está na obtenção de sistemas com</p><p>graus mais elevados de autonomia e o valor agregado associado a isso.</p><p>A reticência atual em implantar tecnologias de IA coexiste com a expectativa de que níveis mais</p><p>elevados de autonomia vão, em última instância, possibilitar o alcance de objetivos ou funções</p><p>que ainda não são atingíveis pelos seres humanos. Mas não é possível no momento fazer</p><p>qualquer tipo de estimativa detalhada de todas as implicações do uso de IA.</p><p>Além de eventuais ganhos de eficiência em relação ao controle e otimização das instalações</p><p>produtivas, o maior impacto que a IA tem é na organização do emprego no mundo dos</p><p>negócios. A tendência de usar aplicações de IA para substituir tarefas repetitivas ou tarefas</p><p>fortemente relacionadas ao processo vem com a criação de novos tipos de perfis de trabalho e</p><p>campos de trabalho.</p><p>Novas formas de cooperação entre seres humanos e entre seres humanos e máquinas</p><p>também estão sendo criadas.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>A estrutura de emprego como um todo pode, portanto, mudar a longo prazo, por exemplo,</p><p>quando formas simples de trabalho de rotina são realizadas pela IA e quando a IA se torna</p><p>melhor, mais confiável e mais econômica do que a mão de obra humana.</p><p>Mas já existem muitas áreas atualmente em que a inteligência artificial poderia criar algum</p><p>espaço livre para os seres humanos. Os exemplos incluem aquelas áreas em que as pessoas</p><p>estão atingindo seus limites devido a cargas de trabalho permanentemente pesadas ou níveis</p><p>excessivamente altos de complexidade.</p><p>Fica claro que as tecnologias de IA têm um grande potencial. Elas podem melhorar a qualidade</p><p>da produção industrial, reduzir custos e, ao mesmo tempo, reduzir os tempos de produção e</p><p>aumentar a robustez dos processos de trabalho.</p><p>Os usuários também estão prevendo um potencial sustentável para si mesmos, por meio da</p><p>redução de recursos utilizados, otimização do consumo de energia e melhoria da coordenação</p><p>dos processos logísticos.</p><p>A IA, portanto, tem implicações para todas as áreas industriais, bem como para a Indústria 4.0.</p><p>Porém, a eficiência e o uso da IA dependem de uma série de fatores específicos.</p><p>De importância central é a qualidade da informação, disponibilidade e sua interpretabilidade na</p><p>fase de aprendizagem.</p><p>Igualmente importantes são as qualificações profissionais das pessoas que desenvolvem</p><p>procedimentos de IA, que os transferem para as aplicações, ou que avaliam anomalias ou</p><p>dependências reconhecidas, ou mesmo as que comprovam e combinam mecanismos de</p><p>avaliação.</p><p>SIMULAÇÃO</p><p>A otimização dos processos de produção é atualmente uma das tarefas mais buscadas na</p><p>Indústria 4.0. A complexidade e as exigências do ambiente de mercado obrigam as empresas a</p><p>prestar especial atenção à melhoria das condições de funcionamento.</p><p>Com isso, a empresa deve trabalhar de forma que a transformação insumo-produto prossiga</p><p>com o consumo mais reduzido, a escolha ideal dos processos de produção, recursos e</p><p>utilização ótima da capacidade de produção.</p><p>Na Indústria 4.0, como vimos, o desenvolvimento tem caminhado para a melhora dos</p><p>processos de produção, desde a automação até a sua digitalização.</p><p> DICA</p><p>A filosofia da Indústria 4.0 e o método associado de fábrica digital requerem uma ampla gama</p><p>de tarefas e habilidades a serem gerenciadas para sua aplicação bem-sucedida e operação</p><p>eficiente. Uma das principais competências para sua operação confiável é dominar a simulação</p><p>em computador de vários processos logísticos que ocorrem dentro da empresa.</p><p>A simulação é o método de usar modelos de um sistema real ou imaginário, ou de um</p><p>processo, para melhor compreender ou prever o comportamento do sistema modelado, ou do</p><p>processo. Para isso, uma representação analógica, física ou matemática do modelo é</p><p>construída.</p><p>Como tal, a simulação e modelagem são pelo menos tão antigas quanto o primeiro uso de</p><p>peças de madeira ou pedra para representar unidades militares em um jogo de xadrez.</p><p>No entanto, o uso da modelagem de simulação passou a ter mais importância em meados da</p><p>década de 1940, quando dois grandes desenvolvimentos prepararam o terreno para o rápido</p><p>crescimento do campo da simulação – a construção dos primeiros computadores eletrônicos de</p><p>uso geral, como o ENIAC, e o trabalho de pesquisadores para usar o método</p><p>de Monte Carlo</p><p>em computadores eletrônicos.</p><p> VOCÊ SABIA</p><p>As simulações de Monte Carlo têm o nome do popular destino de jogos de azar em Mônaco,</p><p>uma vez que o acaso e os resultados aleatórios são centrais para a técnica de modelagem,</p><p>bem como para jogos como roleta, dados e caça-níqueis. A técnica foi desenvolvida por</p><p>Stanislaw Ulam, um matemático que trabalhou no Projeto Manhattan.</p><p>Depois da Segunda Guerra, enquanto se recuperava de uma cirurgia, Ulam se divertiu jogando</p><p>inúmeros jogos de paciência. Ele se interessou em traçar o resultado de cada um desses jogos,</p><p>a fim de observar sua distribuição e determinar a probabilidade de vitória. Depois que ele</p><p>compartilhou sua ideia com John von Neumann, os dois colaboraram para desenvolver a</p><p>simulação de Monte Carlo.</p><p>Nas últimas décadas, a simulação por computador tornou-se uma ferramenta indispensável</p><p>para a compreensão da dinâmica dos sistemas de negócios. Muitas empresas de sucesso</p><p>usam intensivamente a simulação como um instrumento de planejamento operacional e</p><p>estratégico.</p><p>Na indústria, apesar do uso intenso de simulação no projeto e na verificação do produto,</p><p>poucas utilizam ferramentas de simulação na fabricação para estudar o comportamento de</p><p>seus sistemas e processos antes da implantação.</p><p>Talvez a melhor maneira pela qual a simulação possa ajudar uma organização seja estimar</p><p>melhor o retorno do investimento antes que ele seja realmente iniciado, como no caso de uma</p><p>nova linha de montagem. É mais um facilitador da tomada de decisão aprimorada que ajuda as</p><p>empresas a economizar e ganhar mais dinheiro. Como isso acontece?</p><p>A principal razão pela qual um processo de simulação pode alcançar esses resultados é que</p><p>ele pode explicar o comportamento de tarefas e recursos individuais, medindo o que</p><p>acontecerá em um sistema de manufatura em um determinado período.</p><p>A simulação também é preferida por causa de outro recurso importante: Um ambiente livre de</p><p>riscos.</p><p> EXEMPLO</p><p>Uma empresa recebe um grande pedido de produção que precisa ser feito em um curto espaço</p><p>de tempo e, por causa da intensidade do processo, uma máquina para ou você identifica outro</p><p>problema dentro da linha de produção.</p><p>É aqui que as simulações são úteis: elas podem ajudá-lo a descobrir esses pontos fracos com</p><p>antecedência e reduzir o tempo de inatividade do equipamento, testando formas de limitar seu</p><p>impacto e tornando mais fácil para os engenheiros projetar uma linha de fabricação mais</p><p>eficiente.</p><p>Um conceito usado com frequência para simulação na Indústria 4.0 é a do gêmeo digital</p><p>(Digital Twin), uma cópia virtual e inteligente capaz de espelhar processos reais e otimizar a</p><p>tomada de decisões.</p><p> COMENTÁRIO</p><p>Provavelmente, a principal razão pela qual o conceito de gêmeo digital tem despertado</p><p>interesse como um elemento da nova revolução industrial é sua capacidade de substituir testes</p><p>físicos volumosos por modelos digitais.</p><p>Os modelos digitais do sistema submetido duplicam todos os elementos e dinâmicas de sua</p><p>operação ao longo de todo o ciclo de vida do sistema. Os dados coletados por sensores IoT</p><p>permitem que um modelo digital atue exatamente como o “gêmeo” da realidade física. Para</p><p>engenheiros e pesquisadores, significa que monitorar, testar e manipular agora pode ser</p><p>possível sem suposições ou expectativas.</p><p> EXEMPLO</p><p>No setor automotivo, os gêmeos digitais são importantes para os desafios, como design e</p><p>fabricação de veículos, vendas e manutenção. As etapas iniciais do ciclo de vida do produto</p><p>automotivo são as fases de conceito e design. Nesse estágio, os fabricantes de automóveis</p><p>pensam em um gêmeo digital como uma réplica realista para otimizar o veículo antes de ir para</p><p>a produção.</p><p>O comportamento do carro, interior e exterior, software, eletrônica e mecânica – tudo isso se</p><p>torna objeto para a tecnologia de gêmeo digital. Nesse ponto, o gêmeo digital valida o design</p><p>do produto e lida com o desenvolvimento de abordagens para evitar falhas e tornar o produto</p><p>mais econômico.</p><p>Durante os próximos estágios de um ciclo de vida, que são o planejamento e a execução da</p><p>fabricação, toda a linha de produção pode ser otimizada em ambientes virtuais por meio do</p><p>gêmeo digital. Os benefícios se resumem à redução do tempo e do esforço, no estágio</p><p>seguinte, quando os carros realmente são produzidos.</p><p>Um gêmeo digital é, dessa forma, um elo entre um carro e a maneira como ele está sendo</p><p>produzido. Todos os dados são integrados à nuvem para permitir a manutenção preditiva e</p><p>facilitar a fabricação no futuro.</p><p>APRENDIZADOS DE MÁQUINA E</p><p>SIMULAÇÃO</p><p>Neste vídeo, o especialista Marcos Santana Farias apresenta os conceitos de Big Data,</p><p>Realidade Aumentada e Realidade Virtual.</p><p>VERIFICANDO O APRENDIZADO</p><p>MÓDULO 4</p><p> Examinar as ferramentas para criação de ambientes de simulação, considerando os</p><p>cuidados necessários para a segurança dos ambientes virtuais</p><p>VIRTUALIZAÇÃO</p><p>Vimos que a simulação, usando conceitos como o gêmeo digital, implica na criação de réplicas</p><p>virtuais de dispositivos físicos que cientistas de dados e profissionais de TI podem usar para</p><p>executar simulações antes que os dispositivos reais sejam construídos e implantados,</p><p>mudando a maneira como tecnologias como IoT, IA e análises são usadas para otimização.</p><p>Isso é a virtualização, que tem sido usada extensivamente em sistemas corporativos e de rede</p><p>há décadas, mas é relativamente nova para sistemas industriais.</p><p>Podemos fazer coisas no mundo digital que simplesmente não são possíveis no físico.</p><p>Se você precisa ver o interior de um equipamento enquanto ele está operando, os dados</p><p>podem contar a história dele. Se é necessário saber como os novos equipamentos afetarão os</p><p>processos existentes, você pode passar semanas criando modelos físicos ou avaliar vários</p><p>cenários digitalmente em horas.</p><p>A virtualização permite que uma “cópia” do processo seja criada digitalmente, mesclando os</p><p>dados do sensor adquiridos do monitoramento de processos físicos e equipamentos com</p><p>modelos de processo virtual e modelos de simulação.</p><p>A visão virtualizada das operações ajuda a monitorar os processos físicos e é então visualizada</p><p>por meio de uma interface que permite a operadores e gerentes administrar melhor a</p><p>complexidade crescente, reduzir o tempo de inatividade do equipamento e otimizar os</p><p>processos.</p><p>Citamos equipamentos, processos e visão da operação, mas a virtualização é um termo</p><p>amplamente utilizado que engloba uma variedade de tecnologias e pode significar coisas muito</p><p>diferentes em contextos distintos. Independentemente disso, a virtualização oferece benefícios</p><p>semelhantes: diminuir o número de recursos físicos necessários e fornecer uma maneira de</p><p>segmentar redes, aplicativos ou processos.</p><p>Embora os métodos e aplicações finais para os vários tipos de virtualização sejam diferentes,</p><p>eles têm uma coisa em comum: Pegar uma quantidade finita de hardware físico e fazê-lo agir</p><p>como vários ambientes virtuais separados, criando partições definidas por software dentro do</p><p>hardware.</p><p>A virtualização pode funcionar em:</p><p>UM NÍVEL DE REDE.</p><p>EM UM NÍVEL DE SERVIDOR.</p><p>EM UM NÍVEL DE PLATAFORMA ÚNICA.</p><p>Ela permite que você execute várias sessões para várias pessoas ou tarefas no mesmo</p><p>servidor simultaneamente (como fazem os aplicativos de computação em nuvem) ou separe</p><p>um único desktop em duas máquinas virtuais.</p><p>As empresas industriais têm usado softwares de simulação para planejar novas linhas de</p><p>produção há vários anos. Mas atualmente, com novas ferramentas de virtualização, os</p><p>fornecedores desses softwares têm oportunidade de entrar no direcionamento da Indústria 4.0</p><p>e incluir os detalhes específicos de outras tecnologias transformadoras para impacto virtual e</p><p>avaliações antes da implantação em escala.</p><p>O software de virtualização/simulação para sistemas de manufatura usa modelagem de</p><p>computador para analisar como a produção pode funcionar em qualquer fábrica ou situação.</p><p>Ele pode mostrar como configurações, equipamentos ou tecnologia podem afetar as operações</p><p>de fábricas existentes ou planejadas e comparar alternativas.</p><p> ATENÇÃO</p><p>Um bom produto de simulação mostrará como as mudanças nas células de trabalho afetarão</p><p>linhas inteiras ou fábricas inteiras. Esse tipo de simulação, com base em virtualização do chão</p><p>de fábrica, fornece valor real ao planejar novas alterações em fábricas existentes, em que cada</p><p>minuto de tempo de atividade tem valor.</p><p>Esse tipo de software, também chamado de manufatura digital, mapeia as instalações e</p><p>aumenta as chances de obter uma produção certa na primeira vez, reduzindo o número, o risco</p><p>e o custo de caras execuções de teste.</p><p>TÉCNICAS PARA CRIAR VIRTUALIZAÇÃO</p><p>DO CHÃO DE FÁBRICA</p><p>Ao escanear os ativos no chão de fábrica e criar um modelo 3D, o planejamento do fluxo de</p><p>produção e os ativos podem ser facilitados.</p><p>Atualmente, existem três tecnologias de digitalização disponíveis no mercado:</p><p>DIGITALIZAÇÃO A LASER BASEADA EM SOLO</p><p>Essa tecnologia consiste em um scanner a laser baseado no solo, que é montado em um tripé</p><p>e gira horizontal e verticalmente. Se uma área for digitalizada, o tripé deve ser realocado para o</p><p>próximo local de digitalização manualmente. Essa tecnologia tem desvantagens, como a</p><p>relocação demorada do scanner ou a incapacidade de escanear vistas superiores de um ativo.</p><p>FOTOGRAMETRIA BASEADA EM DRONES.</p><p>A fotogrametria baseada em drones apresenta um drone equipado com um sistema de câmera</p><p>digital que tira fotos da infraestrutura de vários ângulos. Essas fotos são remontadas por</p><p>fotogrametria para construir um modelo 3D monolítico do chão de fábrica.</p><p>As deficiências dessa tecnologia são, por exemplo, tempos de digitalização mais longos, pois</p><p>cada infraestrutura deve ser fotografada de várias posições e pontos de vista, bem como</p><p>etapas de processamento adicionais que são necessárias para recuperar o modelo 3D de fotos</p><p>2D.</p><p>DIGITALIZAÇÃO ESTEREOSCÓPICA BASEADA EM</p><p>DRONES.</p><p>A varredura estereoscópica baseada em drones apresenta uma varredura estereoscópica</p><p>semiautônoma do chão de fábrica industrial para obter uma nuvem de pontos espaciais de todo</p><p>o chão de fábrica. Ela gera uma computação baseada em nuvem de modelos de chão de</p><p>fábrica 3D interativos, baseados em software de virtualização de fábrica.</p><p>Esses modelos são visualizados em tablets e até em óculos inteligentes. A varredura</p><p>estereoscópica baseada em drones oferece os melhores resultados de todas as três</p><p>tecnologias, sendo mais rápida do que a varredura a laser baseada no piso e mais precisa, pois</p><p>fará a varredura de ativos que não estão à vista do laser.</p><p>Independentemente da tecnologia empregada, a virtualização da planta permitirá que as</p><p>empresas do setor otimizem o planejamento de ativos de produção e o fluxo de produção.</p><p>Dessa forma, eles poderão obter transparência e rastreabilidade sobre os ativos empregados</p><p>em suas fábricas, bem como reduzir substancialmente os esforços de planejamento e os</p><p>custos de emprego de novos ativos em suas instalações.</p><p>VIRTUALIZAÇÃO EM OPERAÇÕES DE</p><p>DISTRIBUIÇÃO</p><p>A virtualização é um dos princípios de projeto que estão moldando as soluções da Indústria 4.0,</p><p>junto com a interoperabilidade, descentralização, modularidade e capacidade de atuação</p><p>autônoma em tempo real.</p><p>E isso também se aplica em soluções de manuseio de materiais, com recursos de</p><p>gerenciamento de dados em tempo real e interfaces de usuário que apresentam uma visão</p><p>virtual das condições existentes, ou modelam as condições futuras com base em mudanças</p><p>planejadas em equipamentos ou processos.</p><p>Vejamos alguns exemplos:</p><p>MONITORAMENTO DO FLUXO DE MATERIAL</p><p>A visibilidade dos produtos no ambiente tornou-se essencial para o manuseio eficiente de</p><p>materiais. Mas, até recentemente, isso se limitava a saber a localização de um produto no</p><p>estoque. A tecnologia de virtualização permite monitorar os produtos conforme eles se movem</p><p>no processo, para melhorar a precisão e identificar oportunidades de otimização.</p><p>MONITORAMENTO DE CONDIÇÃO</p><p>O monitoramento de condições usa dados em tempo real de equipamentos de manuseio de</p><p>materiais para identificar o desgaste antes que se torne perceptível nas operações, permitindo</p><p>que a equipe do depósito preveja com precisão quando a manutenção é necessária para evitar</p><p>falhas.</p><p>Em vez de programar a manutenção preventiva regular em intervalos predefinidos,</p><p>independentemente de o equipamento precisar ou não, ou adotar uma abordagem estritamente</p><p>reativa para a manutenção conforme os problemas ocorrem, a virtualização permite uma</p><p>abordagem mais inteligente para a manutenção em que o serviço é executado apenas quando</p><p>é necessário, e antes que ocorram falhas.</p><p>GERENCIAMENTO DE DISPONIBILIDADE</p><p>Em um depósito atual, equipamentos e processos estão interconectados de maneiras que</p><p>podem amplificar o impacto do tempo de inatividade de qualquer peça. Por meio da</p><p>virtualização, você pode modelar o impacto do tempo de inatividade de qualquer equipamento</p><p>para entender melhor o efeito de sua falha nas operações e evitar consequências imprevistas.</p><p>MODELAGEM DE PROCESSOS</p><p>Um dos desafios que muitas organizações enfrentam ao implantar novos sistemas de</p><p>automação é obter um entendimento completo do impacto do novo equipamento nos fluxos de</p><p>processo existentes, antes que o equipamento seja instalado.</p><p>Isso pode levar a uma fase de inicialização prolongada, na qual os processos são refinados</p><p>para acomodar o novo equipamento, atrasando o retorno do investimento. Com a virtualização,</p><p>você pode adicionar novos equipamentos aos seus modelos para prever com precisão seu</p><p>impacto no rendimento, entender exatamente quais mudanças de processo são necessárias</p><p>antes da implementação e reduzir os tempos de implantação e inicialização.</p><p>Na Indústria 4.0, a virtualização incluirá várias tendências de tecnologia, incluindo computação</p><p>em nuvem, mobilidade e IoT. A onipresença e escalabilidade criadas pela computação em</p><p>nuvem permitem que a manufatura se livre dos limites de sua infraestrutura e opere de</p><p>qualquer local.</p><p>Construir um sistema IoT eficiente significa criar uma rede robusta e de alta disponibilidade que</p><p>fornece aos funcionários máquinas, computadores e aplicativos de acesso aos dados de</p><p>qualquer dispositivo.</p><p>Para que isso seja bem-sucedido, as aplicações virtuais se tornam uma engrenagem vital</p><p>nesse processo. Estar sempre conectado, disponível e capaz de funcionar em qualquer</p><p>dispositivo garante que o sistema possa coletar e processar dados de qualquer plataforma e</p><p>local, resultando em um sistema mais coeso e colaborativo.</p><p>CIBERSECURITY</p><p>A Indústria 4.0, fortemente ligada a sistemas ciberfísicos, está permitindo o desenvolvimento de</p><p>infraestruturas inteligentes e conectadas, incluindo infraestruturas de manufatura inteligente,</p><p>aprimorando sua qualidade de fornecimento de serviços e transformando o cenário industrial</p><p>com a IoT em seu cerne.</p><p>Com isso, já exerce impacto na sociedade, transformando produtos, a experiência do cliente e</p><p>o mercado de trabalho. Está, portanto, desempenhando um papel central nas iniciativas dos</p><p>governos e organismos sociais, tornando-se objeto de vários estudos, programas e</p><p>regulamentos.</p><p>No entanto, por mais positivos que sejam os desenvolvimentos, a tendência de usar mais</p><p>dispositivos IoT nos locais de trabalho e na indústria também resulta em um aumento de</p><p>ameaças cibernéticas e na ocorrência de uma variedade maior dessas ameaças.</p><p> ATENÇÃO</p><p>A Quarta Revolução Industrial e o crescimento exponencial de dispositivos conectados em todo</p><p>o mundo, juntamente com o número rapidamente crescente de incidentes de segurança</p><p>cibernética, enfatizam ainda mais a necessidade de fortalecer a segurança cibernética</p><p>(cibersecurity), especialmente entre os operadores industriais que estão começando a utilizar</p><p>soluções de IoT.</p><p>Iniciativas recentes voltadas para a Indústria 4.0 estão atraindo mais atenção aos aspectos</p><p>relacionados à segurança das soluções técnicas e dos cidadãos que delas dependem. Esse</p><p>assunto é tanto mais importante quanto maior o impacto potencial exercido</p>