ESTUDOS DISCIPLINARES V

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Prof. Antônio Palmeira
UNIDADE I
Estudos Disciplinares
Indústria 4.0 e as 
Tecnologias da Informação
 Quando mencionamos a evolução tecnológica da humanidade, podemos, com uma visão 
muito mais abrangente, ultrapassar a fronteira da computação. Exemplo: surgimento de uma 
simples caneta esferográfica ou a criação da imprensa.
 Ponto de grande destaque é que, ao longo da história da humanidade, as guerras e as 
revoluções foram grandes propulsoras do desenvolvimento tecnológico. 
 Os contextos observados na Primeira Guerra Mundial, na Segunda Guerra Mundial e na 
própria Guerra Fria foram propícios para que as sociedades passassem por períodos de 
grande evolução tecnológica nas mais diversas áreas do conhecimento.
 As revoluções industriais pelas quais passamos também se configuraram como momentos 
em que surgiram muitas inovações.
 O avanço industrial esteve ligado a algum tipo de inovação. 
 Essas inovações impulsionaram o surgimento de novas 
empresas que entraram em cena tornando a competitividade 
mais acirrada.
Evolução tecnológica da humanidade
 É a criação de algo envolvendo a geração de valor, alterando padrões e estabelecendo 
diferenciações.
 As inovações ocorrem no produto (bem ou serviço novo ou aprimorado) ou no processo 
(processo de negócios novo ou aprimorado).
Classificação das inovações:
 Incremental – introduz mudanças relativamente pequenas no produto existente.
 Arquitetural – sistema permanece inalterado, porém a forma 
de combiná-los, interligá-los se modifica, gerando uma 
nova arquitetura.
 Modular – arquitetura mantida e apenas se evolui um módulo 
da arquitetura conhecida. 
 Radical – mudança total de arquitetura e sistema.
Inovação
 1767 – James Hargreaves cria a primeira máquina de fiar, construída toda em madeira, que 
passou a ser utilizada amplamente na Inglaterra.
 1769 – Richard Arkwright cria o tear hidráulico, que foi aperfeiçoado, passando a ser usado 
na indústria de tecidos.
 1769 – James Watt começou o aperfeiçoamento da máquina a vapor.
 1785 – Edmund Cartwright inventou o tear mecânico que podia 
ser operado por mão de obra não especializada, marcando o 
início da tecelagem industrial na Inglaterra.
Primeira Revolução Industrial
 Século XIX – aumento da produção do aço, gerada pelos altos-fornos a coque, propicia a 
fabricação de equipamentos e máquinas mais modernas que os de madeira.
 Surge a energia elétrica que, para fins industriais, conduziu ao impulso da manufatura. 
 Surgimento e expansão das estradas de ferro que propiciam eficiente meio de transporte de 
mercadorias e pessoas, estimulando o progresso.
 Frederick Taylor (1856-1915) desenvolveu a racionalização do 
trabalho e aperfeiçoou a divisão do trabalho em etapas 
múltiplas, marcando o início da Segunda Revolução Industrial.
Segunda Revolução Industrial
 Ao fim da Segunda Guerra Mundial ocorre a criação do sistema Toyota de produção enxuta.
 No fim dos anos 1960, surgem os controladores lógicos programáveis (CLP), facilitando a 
automação industrial. 
 A eletrônica foi evoluindo com o tempo, tornando-se mais barata e com maior capacidade de 
atender a novos e maiores desafios e a Tecnologia da Informação (TI) passou a ser usada 
intensamente para apoio e controle da manufatura.
 Produção enxuta, automação e uso intensivo da TI trouxeram 
ganhos para a indústria em geral e convencionou-se chamar 
esse período de Terceira Revolução Industrial.
Terceira Revolução Industrial
 Caracterizada por uma internet mais ubíqua e móvel e utilização de sensores tecnológicos 
ainda menores e mais poderosos que se tornaram mais baratos.
 Ampliação dos sistemas de inteligência artificial. 
 Essa quarta revolução trouxe até nós a ideia de Indústria 4.0.
 A Indústria 4.0 que vivenciamos nos dias de hoje foi possível 
graças às tecnologias habilitadoras: computação em nuvem, 
impressão 3D, realidade aumentada, big data, robôs 
autônomos, simulações, integração de sistemas, internet das 
coisas, cibersegurança.
 A ideia desse fenômeno é a combinação de tecnologias da 
informação em vista da fabricação de produtos e 
desenvolvimento de novos serviços.
Quarta Revolução Industrial
Fonte: adaptado de: Sacomano et al. (2018, p. 28).
Resumo das quatro Revoluções Industriais
Mecânica, energia 
a vapor, hidráulica
Eletricidade, 
produção em massa, 
linha de montagem
Uso de sistemas 
computacionais e da 
robótica na manufatura. 
Avanços da eletrônica. 
CLPs – Controladores 
Lógicos Programáveis
Sistemas ciberfísicos 
(CPS), internet das coisas 
(IoT), internet de serviços 
(IoS), descentralização dos 
processos de manufatura
1ª 2ª 3ª 4ª
 Um sistema produtivo, integrado por computador e dispositivos móveis interligados à internet 
ou à intranet, que possibilita programação, gerenciamento, controle, cooperação e interação 
com o sistema produtivo de qualquer lugar do globo em que haja acesso à internet ou à 
intranet, buscando, assim, a otimização do sistema e toda a sua rede de valor, ou seja, 
empresa, fornecedores, clientes, sócios, funcionários e demais stakeholders.
Indústria 4.0
Fonte: adaptado de: 
Sacomano et al. (2018, p. 29).
Computação
Informação
Sistemas
 Elementos base ou fundamentais: representam a base tecnológica fundamental sobre a qual 
o próprio conceito de Indústria 4.0 se apoia e sem os quais não poderia existir. 
 Elementos estruturantes: são tecnologias e/ou conceitos que permitem a construção de 
aplicações da Indústria 4.0. Consideramos nessa classificação que para que uma fábrica ou 
unidade de produção seja enquadrada no conceito de 4.0 pelo menos boa parte dos 
elementos estruturantes deve estar presente.
 Elementos complementares: são elementos que ampliam as 
possibilidades da Indústria 4.0, mas que não necessariamente 
tornam 4.0 as aplicações industriais que eventualmente
os utilizem.
Elementos formadores da Indústria 4.0
Elementos formadores da Indústria 4.0
Fonte: adaptado 
de: Sacomano et 
al. (2018, p. 39).
Indústria 4.0
Elementos complementares
Etiquetas 
de RFID
QR code
Realidade 
aumentada 
(RA)
Realidade 
virtual (RV)
Manufatura 
aditiva
Automação
Comunicação 
máquina a 
máquina 
(M2M)
Inteligência 
artificial (AI)
Análise 
de big 
data
Computação 
em nuvem
Integração 
de sistemas
Segurança 
cibernética
Elementos base ou fundamentais
Internet das 
Coisas (IoT)
Sistemas 
ciberfísicos 
(CPS)
Internet de 
Serviços(IoS)
Elementos estruturantes
Qual das alternativas a seguir apresenta uma característica da Quarta Revolução Industrial?
a) Surgimento da máquina a vapor.
b) Surgimento da eletricidade.
c) Surgimento dos controladores lógicos programáveis.
d) Surgimento da divisão do trabalho.
e) Ampliação dos sistemas de inteligência artificial. 
Interatividade
Qual das alternativas a seguir apresenta uma característica da Quarta Revolução Industrial?
a) Surgimento da máquina a vapor.
b) Surgimento da eletricidade.
c) Surgimento dos controladores lógicos programáveis.
d) Surgimento da divisão do trabalho.
e) Ampliação dos sistemas de inteligência artificial. 
Resposta
 Sistemas ciberfísicos.
 Internet das Coisas (IoT).
 Internet de Serviços (IoS).
Elementos base ou fundamentais da Indústria 4.0
 Automação.
 Comunicação máquina a máquina.
 Inteligência artificial.
 Big data.
 Computação em nuvem.
 Integração de sistemas.
 Segurança cibernética.
Elementos estruturantes da Indústria 4.0
 Realidade aumentada.
 Realidade virtual.
 Manufatura aditiva.
 QR code.
 RFID.
Elementos complementares da Indústria 4.0
 São sistemas que permitem a fusão dos mundos físico e virtual (cibernético), pela conexão 
entre infraestruturas físicas com os elementos computacionais e comunicação de forma 
automatizada. 
 Esses sistemas ciberfísicos transmitem informações e dados em tempo real, conectados, por 
meio do espaço cibernético, mundo virtualpara o mundo real, permitindo que o mundo real 
possa atuar no sistema produtivo, seja controlando, reprogramando, acompanhando ou 
interferindo da maneira que for mais conveniente diretamente no sistema produtivo.
 Exemplo: computadores e redes embarcados monitoram e 
controlam os processos físicos de produção.
Sistemas ciberfísicos
 São formados por duas camadas: 
camadas de tecnologia 
operacional (física) e camada 
virtual, de aplicações de 
tecnologia da informação (cyber).
Estrutura dos sistemas ciberfísicos
Fonte: adaptado de: Sacomano et al. (2018, p. 49).
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Camada Cyber
Camada física
Aplicações de TI
Gêmeo virtual
Atuador Sensor
Banco 
de dados
Legenda
Monitoramento e controle automatizado em tempo real
 Cópia virtual (tecnicamente conhecida como gêmeo virtual – virtualt-win) do mundo físico, 
que permite testar e simular eventos ou processos com maior segurança e menor custo do 
que se realizados no mundo físico.
 Interfaces de gerenciamento e controle em tempo real das atividades do mundo físico por 
meio de dashbords (painéis de controle na tela do computador) para uso por humanos.
 Controle automático descentralizado por unidades inteligentes 
autônomas na linha de produção, baseadas em inteligência 
artificial e executadas em tempo real por meio de redes de 
sensores e atuadores na camada física.
 Captura e armazenamento de dados em grande quantidade 
para análise e tomada de decisão (big data analytics).
Elementos da camada cyber do sistema ciberfísico
 Sensores são dispositivos que respondem a estímulos de condições físico-químicas, como 
luminosidade, temperatura, pressão, acidez, corrente, aceleração, posição, entre outras; 
transformando-as em sinais elétricos que podem ser lidos e processados por 
sistemas eletrônicos. 
 Atuadores são dispositivos que realizam intervenções no meio físico partir de sinais ou 
comandos eletrônicos/digitais. 
 Fazendo uma analogia com o corpo humano, é como se sensores fossem nossos órgãos 
sensoriais e atuadores fossem os nossos músculos.
Sensores e atuadores
 Sensores de presença: executam a detecção de qualquer material sem que haja contato 
físico com o elemento e são utilizados na indústria para detecção de quebra de fios, 
presença de pessoas ou objetos, medição de densidade e outras aplicações.
 Sensores de proximidade: utilizam campos formados por ondas de rádio ou sonoras que 
permitem identificar a proximidade de um objeto ou pessoa. 
 Encoders: são usados quando é necessário obter informações 
sobre um deslocamento angular ou linear, como em uma 
esteira de movimentação de produtos ou em radares, que 
podem retornar a velocidade e posição na forma de bytes.
Tipos de sensores
 Fotossensores: detectam a presença ou a ausência de luz. 
 Sensores de aceleração (acelerômetro): fornecem sinais elétricos que indicam variação da 
velocidade. Usados para verificar vibrações, choques, impactos etc.
 Sensores de pressão e temperatura: muito utilizados no controle de processos químicos, 
bem como para segurança em diferentes aplicações industriais.
Tipos de sensores
 A IoT permite “coisas” e “objetos”, como RFID, sensores, atuadores, telefones celulares, 
máquinas que interajam e cooperem entre si com seus dispositivos vizinhos inteligentes, por 
meio de esquemas de endereçamento exclusivos, para atingir objetivos comuns.
 A IoT abre oportunidades para criar-se novos tipos de serviços, e até aplicações de mercado 
em massa, como as cidades inteligentes, nas quais diversos elementos urbanos são 
interligados por sistemas, visando a eliminar congestionamentos, reduzir filas, melhorar o 
transporte, gerenciar melhor a geração e a distribuição de energia, atendimentos à saúde, 
policiamento, entre outros.
Internet das Coisas (Internet of Things – IoT)
 Internet dos Serviços (IoS) permite que fornecedores e parceiros ofereçam seus serviços via 
internet de modo a combinar uma infraestrutura de serviços, modelos de negócios e os 
próprios serviços de forma colaborativa. 
 Dessa forma, os serviços são oferecidos e combinados entre as partes interessadas, 
gerando serviços de valor agregado (cocriação de valor).
Internet dos Serviços (Internet of Services – IoS)
Qual das alternativas a seguir não se trata de um elemento estruturado da Indústria 4.0?
a) Automação.
b) Comunicação máquina a máquina.
c) Inteligência artificial.
d) Realidade virtual.
e) Big data.
Interatividade
Qual das alternativas a seguir não se trata de um elemento estruturado da Indústria 4.0?
a) Automação.
b) Comunicação máquina a máquina.
c) Inteligência artificial.
d) Realidade virtual.
e) Big data.
Resposta
 A tecnologia digital aplicada ao mundo industrial permite automatizar e monitorar o controle 
das operações, tomar decisões remotas e modificá-las instantaneamente e muitas outras 
funções que envolvem a substituição de parte do trabalho manual, que é uma maneira 
indireta de reduzir os custos de mão de obra.
 Isso requer a integração de diferentes sistemas e dispositivos promovendo o conceito de 
interoperabilidade no formato de um serviço que é a base da Internet dos Serviços (IoS). 
 A integração desses sistemas pode ser obtida pelos Web Services.
 Os Web Services são uma tecnologia de software desenvolvida 
no início dos anos 2000 baseada em componentes acessíveis 
e chamados via web.
Integração de sistemas
 O uso acelerado de sites de redes sociais tem contribuído para a geração de uma 
quantidade enorme e massiva de dados denominados big data. 
 O big data é um grande reservatório de dados composto por mensagens, blogs, chats, 
documentos, comentários, fotos, fóruns da web, discussões online, transações comerciais, 
logs da web gerados por máquina etc. 
 O big data é um dos componentes significativos da Indústria 4.0, pois fornece informações 
valiosas para o objetivo do gerenciamento inteligente da fábrica.
 Os dados gerados a partir da origem das indústrias são 
chamados de big data industrial.
 As bases do big data são: volume (gerado pela troca de dados 
dos CPSs), velocidade (na geração de dados e informações), 
variedade (diversidade de dados, diferentes fontes), veracidade 
(integridade e confiabilidade dos dados) e valor (ações que 
podem gerar valor).
Big data
 Gerenciamento de risco.
 Fabricação por demanda.
 Melhora na qualidade do produto.
 Teste e simulação de novos processos de fabricação.
 Rastreador diário de produção.
 Manutenção preditiva e preventiva.
 Pós-vendas e outros.
Emprego do big data na Indústria 4.0
 São pequenos dispositivos eletrônicos de identificação que transmitem a comunicação por 
meio de radiofrequência. 
 Elas podem ser coladas a um produto, uma embalagem, um equipamento e até mesmo 
colocadas em animais ou pessoas.
 Dotadas de antenas ou captadores e microchips, enviam e respondem (ou somente 
respondem) sinais de rádio que são emitidos pela base transmissora em uma 
determinada frequência. 
Etiquetas RFID
 Etiquetas de RFID passivas: só respondem ao sinal enviado pela base transmissora. 
Sem fonte própria de energia, são energizadas pelo próprio sinal da base.
 Etiquetas de RFID ativas: enviam o próprio sinal, por serem dotadas de fonte própria 
de energia.
 Etiquetas de RFID semipassivas ou semiativas: possuem fonte própria de energia, contudo 
precisam da presença de um leitor para comunicar as informações, pois não dispõem de 
modulador e, portanto, não podem criar um novo sinal de radiofrequência.
Classificação das etiquetas RFID
 Do inglês QR code, ou quick response code, código de resposta rápida. 
 Assemelha-se ao código de barras, contudo tem duas dimensões, podendo ser escaneado 
por qualquer telefone celular que tenha câmera e aplicativo para leitura instalado. 
QR code
 É a tecnologia que expande o mundo físico, adicionando camadas de informações digitais 
como adição desons, vídeos e gráficos.
 Para a Indústria 4.0, a realidade aumentada pode oferecer elementos importantes como 
apresentar informações relevantes para especialistas e trabalhadores da indústria, 
capacitando-os a assistir às ocorrências virtualmente aumentadas das ações em andamento 
e do trabalho que estão realizando.
 Ela pode fornecer informações sobre um problema que uma 
máquina está apresentando diretamente aos responsáveis, 
permitindo que eles vejam o que cliente vê ou até mesmo 
contatem um especialista para obter assistência em tempo real, 
com base no modelo aumentado.
Realidade aumentada
 RA baseada em sensores – associa os objetos virtuais a sensores.
 RA baseada em visão – rastreia os objetos virtuais a partir de técnicas de processamento 
de imagens.
Tipos de realidade aumentada
 A Realidade Virtual (RV) é uma tecnologia que propicia uma experiência de imersão em que 
um mundo virtual substitui o mundo físico. 
 Usando dispositivos de realidade virtual, os usuários podem ser transportados para outros 
ambientes virtuais. 
 A ideia da RV é “retirar” a percepção que as pessoas têm do mundo real, fazendo com que 
elas se sintam no ambiente virtual.
 A compreensão da RV passa por dois conceitos muito importantes: imersão e presença. 
 A imersão (mais objetivo) se refere à entrega ao usuário da ilusão de uma realidade diferente 
da presenciada no momento. 
 A presença (mais subjetivo) se refere ao estado de consciência 
psicológica do usuário sobre o ambiente virtual.
Realidade virtual
 Abrangência, combinação e envolvimento de sentidos (visão, audição, tato, olfato, paladar) 
utilizados na experiência de realidade virtual.
 Qualidade das experiências pelas quais passa o usuário no que tange a aspectos 
relacionados aos sentidos (por exemplo: fidelidade de áudio e resolução da imagem).
 Interatividade proporcionada ao usuário na experiência.
 Enredo da experiência que inclui fluência e consistência da experiência.
Variáveis de imersão na realidade virtual
Qual é a tecnologia que expande o mundo físico, adicionando camadas de informações digitais 
como adição de sons, vídeos e gráficos?
a) Realidade aumentada.
b) Comunicação máquina a máquina.
c) Inteligência artificial.
d) Realidade virtual.
e) Big data.
Interatividade
Qual é a tecnologia que expande o mundo físico, adicionando camadas de informações digitais 
como adição de sons, vídeos e gráficos?
a) Realidade aumentada.
b) Comunicação máquina a máquina.
c) Inteligência artificial.
d) Realidade virtual.
e) Big data.
Resposta
Comparação entre realidade virtual e realidade aumentada
Fonte: adaptado de: Tori e Hounsell (2018, p. 42).
Gerado por 
computador
(Físico)
mundo real
Realidade
aumentada
Realidade
virtual
TelepresençaRealidade
física
Local Remoto
Dimensão do espaço
Tipo de sistemaDimensão da 
artificialidade
 Também conhecida como impressão 3D.
 Foi inventada por Chuck Hull, um norte-americano do estado da Califórnia, em 1984, 
utilizando a estereolitografia, tecnologia precursora da impressão 3D.
 É uma tecnologia que consiste em um processo de impressão de objetos a partir da 
deposição de variados materiais em camadas.
 O processo agiliza a fabricação de determinadas peças no local 
em que serão utilizadas, em vez de produzi-la em outro local e 
enviá-la às pressas, ou de forma custosa, para o local 
de consumo. 
 Há impressoras 3D que fabricam peças metálicas, plásticas e 
até de concreto, sendo também possível a construção de 
edificações com o uso dessa tecnologia associada a outras 
técnicas construtivas.
Manufatura aditiva
 Todos os sistemas e as soluções em tecnologias de informação capazes de simular ou 
duplicar as funções do cérebro humano, além de comportamentos e padrões humanos são 
conhecidos como Sistemas de Inteligência Artificial. 
 A ideia dessas soluções é apresentar plataformas tecnológicas que demonstrem 
características inteligentes.
Inteligência artificial
 Aprendizado com a experiência e a aplicação de conhecimentos adquiridos da experiência.
 Lidar com situações complexas e resolvê-las.
 Resolver problemas, mesmo que faltem informações.
 Determinação do que é importante.
 Reação rápida e correta diante de novas situações.
 Entendimento de imagens.
 Interpretação e manipulação de símbolos.
 Ser criativo e imaginativo.
Características do comportamento inteligente
 Robótica – trata do desenvolvimento de dispositivos mecânicos ou computacionais que 
desempenham tarefas humanas, em que é exigido alto grau de precisão, com atividades 
rotineiras e “perigosas” para as pessoas que a desempenham.
 Sistemas de visão – permitem captura, armazenamento e manipulação de imagens.
 Sistemas de processamento de linguagem natural e reconhecimento de voz – permitem que 
um computador compreenda e reaja a declarações e comandos feitos. 
 Sistemas de aprendizagem – permite ao computador mudar seu modo de funcionamento ou 
reagir a situações com base na realimentação que recebe.
 Sistemas de lógica difusa – tecnologias baseadas em regras 
próprias para trabalho com imprecisões, descrendo um 
processo de modo linguístico e depois representando 
por meio de regras.
Especialidades da inteligência artificial
 Sistemas de lógica difusa – tecnologias baseadas em regras próprias para trabalho com 
imprecisões, descrendo um processo de modo linguístico e depois representando por meio 
de regras.
 Algoritmos genéticos – sistemas que encontram soluções ideais de um problema específico 
baseando-se em métodos inspirados na biologia evolucionária, mutações e cruzamentos.
 Redes neurais – simulam o funcionamento de um cérebro 
humano, utilizando um alto poder de processamento paralelo 
numa arquitetura própria parecida com a estrutura cerebral 
das pessoas. 
 Machine learning – conjunto de algoritmos que processam 
enormes quantidades de dados, de forma a permitir que um 
determinado sistema tome decisões de forma autônoma.
Especialidades da inteligência artificial
 Os robôs estão em uso nas últimas décadas para ajudar a humanidade a executar várias 
tarefas difíceis de maneira eficiente e precisa. 
 Em um ambiente industrial, eles são usados principalmente em unidades de fabricação para 
executar tarefas tediosas, repetitivas ou perigosas de maneira precisa.
 O uso de robôs oferece vantagens competitivas, melhorando a qualidade do produto e 
reduzindo o custo por produto, ao mesmo tempo em que fornece segurança 
aos trabalhadores.
 Com o avanço do software de inteligência artificial e 
aprendizado de máquina, a robótica industrial tradicional 
mudou para um novo tipo de robô colaborativo (conhecido 
como Cobot), com a capacidade de sentir seu ambiente, 
compreender, agir e aprender.
Robótica e inteligência artificial
 A comunicação máquina a máquina também é conhecida pelo seu termo em inglês, machine
to machine (M2M).
 A M2M é definida como a comunicação entre máquinas que permite às máquinas e/ou 
equipamentos trocarem informações e dados entre si, de forma autônoma, ou seja, sem a 
interferência humana.
 A M2M na produção tem como objetivo produzir o produto da forma mais competitiva 
possível, dentro do tempo e da qualidade requeridos e/ou contratados com o cliente.
Comunicação máquina a máquina
Qual das tecnologias a seguir não se trata de uma especialidade da inteligência artificial?
a) Robótica.
b) Redes neurais.
c) Big data.
d) Algoritmos genéticos.
e) Sistemas de lógica difusa.
Interatividade
Qual das tecnologias a seguir não se trata de uma especialidade da inteligência artificial?
a) Robótica.
b) Redes neurais.
c) Big data.
d) Algoritmos genéticos.
e) Sistemas de lógica difusa.
Resposta
 SACOMANO, J. B. et al. Indústria 4.0 – Conceitos e fundamentos. [s.l.] Editora Blucher, 
2018. 
 TORI, R; HOUNSELL, M. S. Introdução à realidade virtual e aumentada. Porto Alegre: SBC, 
2018.
ReferênciasATÉ A PRÓXIMA!