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AULA 1 
IMPLEMENTAÇÃO DE 
SISTEMAS 4.0 
Profª Ana Carolina Bueno Franco 
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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). 
 
 
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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). 
 
 
 
 
 
 
 
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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 
 
 
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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: 
. 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; 
 
 
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• 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). 
 
 
 
 
 
 
 
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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). 
 
 
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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 tecnológicade suas indústrias, não só a 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 
 
 
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China. Disponível em: . 
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. 
 
 
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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. 
 
 
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• 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 
 
 
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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 
 
 
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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. 
 
 
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O quadro a seguir apresenta uma análise das tecnologias e pontos-chave 
sobre as Revoluções Industriais. 
Quadro 1 – Comparação entre as Revoluções Industriais 
 Primeira 
Revolução 
Segunda 
Revolução 
Terceira 
Revolução 
Quarta 
Revolução 
Área Mecânica Elétrica Informática 
 
Automação 
avançada 
Exemplos Tear mecânico 
Máquina a vapor 
Motor elétrico 
Lâmpada 
Motor 
Eletrônica 
CLP 
Telecomunicações 
Robótica 
Automação 
CAD/CAM 
IoT 
R.A. 
Cobots 
Big Data 
Computação em 
Nuvem 
IA 
Machine Learning 
Impressão 3D 
Tipo de 
produção 
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 
Customização de 
produtos 
Virtualização da 
fábrica 
Simulação 
Fontes de 
energia 
Carvão mineral 
em máquinas a 
vapor 
Eletricidade 
Petróleo 
Eletricidade 
Petróleo 
Energia nuclear 
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 cruciaissão: 
• 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.