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SENSORIAMENTO – SISTEMAS 
INTELIGENTES DE MANUFATURA
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© 2019 POR EDITORA E DISTRIBUIDORA EDUCACIONAL S.A.
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida 
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Alessandra Cristina Fahl
Beatriz Meloni Montefusco
Daniella Fernandes Haruze Manta
Hâmila Samai Franco dos Santos
Mariana de Campos Barroso
Paola Andressa Machado Leal
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
 Junior, Reinaldo Alberto Ricchi
J95s Sensoriamento - sistemas inteligentes de manufatura/ 
 Reinaldo Alberto Ricchi Junior, – Londrina: Editora e 
 Distribuidora Educacional S.A. 2019.
 138 p.
 
 ISBN 978-85-522-1476-2
 
 1. Produção enxuta. 2. Indústria 4.0. I. Junior, Reinaldo 
 Alberto Ricchi. Título. 
 
 CDD 620 
Responsável pela ficha catalográfica: Thamiris Mantovani CRB-8/9491
2019
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
e-mail: editora.educacional@kroton.com.br
Homepage: http://www.kroton.com.br/
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http://www.kroton.com.br/
3 3
SENSORIAMENTO – SISTEMAS 
INTELIGENTES DE MANUFATURA
SUMÁRIO
Apresentação da disciplina 4
Introdução aos sistemas básicos de manufatura e sensoriamento 8
Organização de sistemas de manufatura, layout de instalações e 
sistemas de informação de manufatura 26
Conceitos de produção e indicadores de desempenho de fabricação 44
Custos de fabricação e custos de trabalho em andamento 61
Sistemas de produção de alto volume, análise de linhas de fluxo, 
sistemas de montagem e balanceamento de linha 79
Projeto de sistemas de manufatura, tecnologia de grupo, 
manufatura flexível e sistemas de manufatura celular 101
Conceitos de fabricação integrada por computador e 
integração empresarial 121
44 
Apresentação da disciplina
O Sensoriamento dos Sistemas Inteligentes de Manufatura é um dos 
principais temas estratégicos da Indústria 4.0 (também conhecida 
como Quarta Revolução Industrial), que está fundamentada em uma 
tecnologia de grande impacto chamada Microeletrônica. Os sensores 
são dispositivos fundamentais para a maioria das tecnologias disruptivas 
do século XXI.
A tecnologia dos sensores é responsável pelos maiores impactos 
na atual revolução tecnológica do século XXI. A invenção dos 
microprocessadores no contexto da indústria 4.0 trouxe instrumentos 
altamente sofisticados para a nossa vida, e os sensores são 
componentes essenciais em qualquer dispositivo que use um 
processador de sinal, que pode ser definido como um dispositivo 
que manipula códigos binários, geralmente representados por sinais 
elétricos. De maneira geral, os sensores podem ser definidos como 
dispositivos de interface entre grandezas físicas e circuitos integrados 
que entendem apenas uma linguagem de cargas elétricas em 
movimento. Em outras palavras, sensores são olhos, orelhas e narizes 
de chips de silício (FRADEN, 2010).
Os sensores podem ser definidos como dispositivos que recebem um 
estímulo físico e respondem com um sinal elétrico, sendo que seu 
desempenho deve ser avaliado como parte de um sistema de aquisição 
de dados. De uma maneira geral, os objetos da natureza podem ser 
divididos em objetos naturais e objetos feitos pelo homem (artificiais). 
Os sensores naturais são aqueles encontrados em organismos vivos 
e possuem um caráter eletroquímico, ou seja, sua natureza física é 
baseada no transporte de íons, como nos nervos óticos. Nos dispositivos 
artificiais, a informação é transmitida através de transporte de elétrons. 
55 5
Os sensores artificiais devem “falar” a mesma linguagem dos dispositivos 
com os quais são interligados. Esta linguagem é elétrica em sua natureza 
e um sensor artificial deve ser capaz de responder com sinais em que 
a informação é transportada pelo deslocamento de elétrons, ao invés 
de íons, como no caso dos sensores naturais. Desta maneira, é possível 
conectar os sensores a sistemas eletrônicos através de fios elétricos 
que simulem as fibras nervosas dos sensores naturais. É importante 
ressaltar que o estímulo é a quantidade, propriedade ou condição que 
pode ser recebida e convertida em um sinal elétrico (FRADEN, 2010).
A fabricação dos circuitos integrados consiste em uma série de etapas 
sequenciais do processo de microfabricação, no qual camadas de 
materiais são depositadas em substratos, que são dopados com 
impurezas e modelados com fotolitografia. Wafers de silício altamente 
polidos e com uma resistividade específica são utilizados como material 
de partida, que em seguida são submetidos a um processo de oxidação 
em fornos de alta temperatura e com atmosfera controlada para a 
formação de uma camada de óxido de silício, que é submetida à etapa 
de fotogravação com a utilização de fotoresists (materiais fotossensíveis) 
específicos. A fotolitografia é geralmente seguida por corrosão química 
e implantação iônica, na qual impurezas são adicionadas à estrutura 
cristalina de silício para modificação de algumas de suas propriedades 
eletrônicas, finalizando com a etapa de metalização dos contatos 
elétricos. Todo este processo de microfabricação é realizado com a 
utilização de máscaras óticas de altíssima precisão (MAY, 2006).
A utilização dos sensores está diretamente ligada aos sistemas 
inteligentes de manufatura. O processo de fabricação de artefatos é 
atividade essencial que influenciou a história de todas as civilizações 
humanas. Hoje em dia, o termo manufatura é utilizado para descrever 
todos os tipos de processos de fabricação. Sob a perspectiva da 
66 
análise econômica, a fabricação é um meio importante pelo qual uma 
determinada nação cria riqueza. A palavra manufatura é derivada de 
duas palavras latinas, manus (mão) e factus (fazer), e seu sentido aplicado 
no processo produtivo é literalmente o de fazer algum artefato com as 
mãos. Hoje em dia é acrescentado ao conceito de manufatura todo o 
desenvolvimento tecnológico para controlar o processo produtivo através 
de computadores sofisticados. Em termos tecnológicos, a manufatura 
pode ser definida como a aplicação de processos físicos e químicos para 
alterar a geometria, propriedades ou aparência de um dado material de 
partida para fazer peças ou produtos. Além disso, a manufatura também 
inclui a montagem de várias partes produzidas previamente para fabricar 
produtos com maior grau de complexidade (GROOVER, 2010).
É importante ressaltar que a tecnologia dos sensores é uma das mais 
importantes para o contexto da indústria 4.0, também conhecida como 
quarta revolução industrial. A primeira revolução industrial começou na 
Inglaterra entre 1760 e 1840, com a ideia de que era preciso substituir os 
métodos artesanais e o trabalho a partir da força humana por máquinas 
e ferramentas movidas por combustíveis como o carvão. Nessa época 
também foi observado o crescente uso da energia do vapor. Todas 
essas alterações dos processos produtivos provocaram grandes 
consequências no nível econômico e social. O artesão, por exemplo, 
que até entãocontrolava todas as etapas do processo produtivo, 
desde a exploração da matéria-prima até a comercialização do produto 
final, passou a trabalhar como uma espécie de chefe da fábrica que 
controlava todo o processo. Nas décadas seguintes, especialmente 
até 1945, com o fim da Segunda Guerra Mundial, foram observadas 
muitas evoluções especialmente na área da indústria química, elétrica e 
metalúrgica. Surgiram nessa época as máquinas movidas por potentes 
motores a vapor, revolucionando todo o sistema de transporte de 
mercadorias e promovendo significativo impacto em todas as relações 
77 7
comerciais e econômicas da época. Surgiram também as primeiras 
linhas de produção, fundamentadas no conceito de eletricidade, que 
provocou uma completa revolução na indústria com a introdução da 
produção em massa e redução dos custos do produto final. Esses 
aspectos caracterizam a segunda revolução industrial (COELHO, 2016).
Após a Segunda Guerra Mundial, entre as décadas de 1950 e 1970, 
começaram a surgir os primeiros conceitos relacionados à eletrônica, 
dando início à terceira revolução industrial, com a utilização cada 
vez maior dos semicondutores e dos computadores, a partir do 
desenvolvimento de sistemas automatizados e robóticos nas linhas de 
produção, a informatização armazenada e processada em sistemas 
digitais, bem como o amplo sistema de telefonia e comunicações que 
se desenvolveu de forma muito intensa nesse período. Com o início do 
século XXI veio o desenvolvimento da internet e também de sensores cada 
vez menores, mais potentes e baratos. O desenvolvimento de softwares e 
hardwares mais sofisticados, voltados para o aprendizado das máquinas, 
colaborou cada vez mais com o trabalho humano, visando ao aumento 
de produtividade e competitividade. Todas essas transformações 
culminaram com o surgimento do conceito de Indústria 4.0 em 2011, na 
Feira Industrial de Hannover, na Alemanha (COELHO, 2016).
Referências Bibliográficas
COELHO, P. M. C. Rumo à Indústria 4.0. Coimbra: Faculdade de Ciências e 
Tecnologia - Universidade de Coimbra, 2016.
FRADEN, J. Handbook of modern sensors – physics, designs and applications. 
New York: Springer Science + Business Media, 2010.
GROOVER, M. P. Fundamentals of modern manufacturing – materials, processes 
and systems. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2010.
MAY, G. S.; SPANOS, C. J. Fundamentals of semiconductor manufacturing and 
process control. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2006.
88 
Introdução aos sistemas básicos 
de manufatura e sensoriamento
Autor: Reinaldo Alberto Ricchi Jr
Objetivos
• Conhecer os fundamentos relacionados aos 
sistemas de manufatura e sensoriamento.
• Acompanhar as etapas de microfabricação 
de sensores.
• Conhecer as principais tecnologias das fábricas 
inteligentes.
99 9
 1. Introdução aos sistemas básicos de 
manufatura e sensoriamento
O Sensoriamento dos Sistemas Inteligentes de Manufatura é um dos 
principais temas estratégicos da Quarta Revolução Industrial, também 
conhecida como Indústria 4.0, que está fundamentada em uma 
tecnologia específica chamada de Microeletrônica, responsável pela 
fabricação dos sensores em escala de micrômetros (microfabricação).
A tecnologia dos sensores é responsável pelos maiores impactos 
na atual revolução tecnológica do século XXI. A invenção dos 
microprocessadores trouxe instrumentos altamente sofisticados para 
a nossa vida, e os sensores são componentes essenciais em qualquer 
dispositivo que use um processador de sinal, que pode ser definido 
como um dispositivo que manipula códigos binários geralmente 
representados por sinais elétricos. De maneira geral, os sensores 
podem ser definidos como dispositivos de interface entre grandezas 
físicas e circuitos integrados que entendem apenas uma linguagem de 
cargas elétricas em movimento. Em outras palavras, sensores são olhos, 
orelhas e narizes de chips de silício (FRADEN, 2010).
Os sensores podem ser definidos como dispositivos que recebem um 
estímulo físico e respondem com um sinal elétrico, sendo que seu 
desempenho deve ser avaliado como parte de um sistema de aquisição 
de dados. De uma maneira geral, os objetos da natureza podem ser 
divididos em objetos naturais e objetos feitos pelo homem (artificiais). 
Os sensores naturais são aqueles encontrados em organismos vivos 
e possuem um caráter eletroquímico, ou seja, sua natureza física é 
baseada no transporte de íons, como nos nervos óticos. Nos dispositivos 
artificiais, a informação é transmitida através de transporte de elétrons. 
Os sensores artificiais devem “falar” a mesma linguagem dos dispositivos 
com os quais são interligados. Esta linguagem é elétrica em sua natureza 
e um sensor artificial deve ser capaz de responder com sinais em que 
a informação é transportada pelo deslocamento de elétrons, ao invés 
1010 
de íons, como no caso dos sensores naturais. Desta maneira, é possível 
conectar os sensores a sistemas eletrônicos através de fios elétricos 
que simulem as fibras nervosas dos sensores naturais. É importante 
ressaltar que o estímulo é a quantidade, propriedade ou condição que 
pode ser recebido e convertido em um sinal elétrico (FRADEN, 2010).
A finalidade de um sensor é responder a algum tipo de propriedade 
física de entrada (estímulo) e converter este estímulo em um sinal 
elétrico compatível com os circuitos eletrônicos. É possível afirmar que 
um sensor é um tradutor de uma grandeza geralmente não elétrica 
em uma grandeza elétrica. De maneira geral, qualquer sensor é um 
conversor de energia, pois todos os princípios físicos associados ao 
funcionamento dos sensores estão associados à transferência de 
energia. O processo de detecção é um caso particular de transferência 
de informação e qualquer transferência de informação requer, também, 
transmissão de energia (FRADEN, 2010).
A Figura 1 ilustra um circuito integrado utilizado na fabricação 
de sensores.
Figura 1 | Ilustração de um circuito integrado produzido pelos processos 
de fabricação da microeletrônica
Fonte: matejmo/iStock.
1111 11
1.1 Manufatura dos circuitos integrados
A maioria dos sensores é fabricada em chips de silício pelo processo 
chamado de fotolitografia. Em termos muito simplificados, a fabricação 
e a manufatura podem ser definidos como os processos pelos quais 
os materiais da natureza são convertidos em produtos acabados. A 
ideia fundamental é compreender como os materiais e suprimentos 
eletrônicos são convertidos em circuitos integrados que podem ser 
utilizados como sensores (MAY, 2006).
A microfabricação de circuitos integrados, dispositivos eletrônicos 
e sensores utiliza materiais chamados de semicondutores, que 
apresentam propriedades eletrônicas com características especiais. Os 
materiais semicondutores constituem a base da indústria eletrônica, 
com aplicações tecnológicas em áreas como computação de estado 
sólido, telecomunicação, indústria aeroespacial e automotiva, 
eletrônica de consumo, celulares e tablets. O Quadro 1 apresenta os 
principais fatos históricos relacionados à microfabricação em materiais 
semicondutores (MAY, 2006).
Quadro 1 | Principais eventos históricos da microeletrônica
Ano Evento Histórico
1798 Invenção do processo litográfico
1918 Czochralski: técnica de crescimento de cristal
1957
Andrus: desenvolvimento do fotorresistente
Frosch e Derrick: mascaramento de óxido
1958 Shockley: implantação de íons
1963
Wanlass and Sah: conceito de CMOS
(Complementary Metal Oxide Semiconductor)
1971
Irving: corrosão química a seco
Primeiro microprocessador fabricado pela Intel
Fonte: May (2006).
1212 
 PARA SABER MAIS
A Microeletrônica é uma disciplina da Eletrônica, 
responsável por fabricar dispositivos eletrônicos da 
ordem de micrômetros, pelo processo de microfabricação 
chamado de Fotolitografia. Esses dispositivos são 
fundamentais na construção de computadores, 
celulares e tablets, por exemplo. A grande maioria das 
atuais revoluções tecnológicas da Indústria 4.0 tem a 
Microeletrônicacomo principal fundamento.
No começo da década de 1980, a fabricação de sensores a partir de 
circuitos integrados estava fundamentada em processos tecnológicos 
com centenas de etapas sequenciais, cujo rendimento podia variar entre 
20 a 80%. Devido aos investimentos bilionários neste setor, o desafio dos 
fabricantes de semicondutores foi incorporar mais inovação tecnológica 
no processo de fabricação. O objetivo era usar os desenvolvimentos 
mais recentes em hardware e tecnologia de software para melhorar os 
métodos de fabricação. Atualmente, o processo de microfabricação em 
semicondutores é mais sofisticado e eficiente, com uma série complexa 
de centenas de etapas executadas com erros mínimos. As principais 
etapas do processo de microfabricação para a produção de sensores 
podem ser organizadas da seguinte maneira: oxidação, fotolitografia, 
corrosão química (etching), implantação iônica e metalização. Estas 
etapas vão sendo repetidas sucessivamente para a fabricação de cada 
um dos níveis do circuito integrado (MAY, 2006).
A fabricação destes circuitos integrados consiste em uma série de 
etapas sequenciais do processo de microfabricação, no qual camadas 
de materiais são depositadas em substratos, que são dopados com 
impurezas e modelados com fotolitografia. Wafers de silício altamente 
polidos e com uma resistividade específica são utilizados como material 
1313 13
de partida, que em seguida são submetidos a um processo de oxidação 
em fornos de alta temperatura e com atmosfera controlada, para a 
formação de uma camada de óxido de silício, que é submetida à etapa 
de fotogravação com a utilização de fotoresists (materiais fotossensíveis) 
específicos. A fotolitografia é geralmente seguida por corrosão química 
e implantação iônica, na qual impurezas são adicionadas à estrutura 
cristalina de silício para modificação de algumas de suas propriedades 
eletrônicas, finalizando com a etapa de metalização dos contatos 
elétricos. Todo este processo de microfabricação é realizado com a 
utilização de máscaras óticas de altíssima precisão (MAY, 2006).
O advento dos chips de silício contendo milhares de componentes 
integrados em um único sistema causou uma verdadeira revolução 
na eletrônica e em outras áreas da ciência e da cultura em geral. Esta 
revolução continua influenciando todos os sistemas de manufatura, na 
busca por otimização dos processos de microfabricação, de maneira 
que os sistemas dispositivos sejam cada vez mais miniaturizados 
(SILVA, 2006).
1.2 Sensoriamento e Indústria 4.0
A Primeira Revolução Industrial começou na Inglaterra entre 1760 e 
1840, com a ideia de que era preciso substituir os métodos artesanais 
e o trabalho a partir da força humana por máquinas e ferramentas, 
movidas por combustíveis como o carvão. Nesta época também foi 
observado o crescente uso da energia do vapor. Todas estas alterações 
dos processos produtivos provocaram grandes consequências no nível 
econômico e social. O artesão, por exemplo, que até então controlava 
todas as etapas do processo produtivo, desde a exploração da matéria-
prima até a comercialização do produto final, passou a trabalhar como 
uma espécie de chefe da fábrica que controlava todo o processo, 
desde a obtenção da matéria-prima, fabricação do produto final e o 
gerenciamento dos lucros. Nas décadas que se seguiram, especialmente 
até 1945, com o fim da Segunda Guerra Mundial, foram observadas 
1414 
muitas evoluções na área da indústria química, elétrica e aço, bem como 
o aprimoramento geral de toda a indústria. Surgiram nesta época os 
barcos de aço movidos por potentes motores a vapor, revolucionando 
todo o sistema de transporte de mercadorias e promovendo significativo 
impacto em todas as relações comerciais e econômicas da época. 
Surgiram também as primeiras linhas de produção, fundamentadas 
no conceito de eletricidade, que provocou uma completa revolução 
na indústria, com a introdução da produção em massa e redução 
dos custos do produto final. Estes aspectos caracterizam a segunda 
revolução industrial (COELHO, 2016).
Após a Segunda Guerra Mundial, entre as décadas de 1950 e 1970, 
começaram a surgir os primeiros conceitos relacionados à eletrônica, 
dando início à terceira revolução industrial, com a utilização cada 
vez maior dos semicondutores e dos computadores, a partir do 
desenvolvimento de sistemas automatizados e robóticos nas linhas 
de produção, a informatização armazenada e processada em sistemas 
digitais, bem como o amplo sistema de telefonia e comunicações que 
se desenvolveu de forma muito intensa neste período. Com o início do 
século XXI veio o desenvolvimento da Internet e também de sensores 
cada vez menores, mais potentes e baratos. O desenvolvimento de 
softwares e hardwares mais sofisticados, voltados para o aprendizado 
das máquinas, colaborou cada vez mais com o trabalho humano, 
visando o aumento de produtividade e competitividade. Todas 
estas transformações culminaram com o surgimento do conceito de 
Indústria 4.0 em 2011, na Feira Industrial de Hannover, na Alemanha 
(COELHO, 2016).
O termo Indústria 4.0 descreve uma visão do que será uma fábrica 
no futuro, em um complexo sistema de diferentes tecnologias que se 
entrelaçam e se complementam para otimizar os processos produtivos. 
Neste sentido, as fábricas serão muito mais inteligentes, flexíveis, 
dinâmicas e ágeis. Na verdade, o conceito de fábrica inteligente se 
estende para todas as etapas da cadeia de suprimentos, desde um 
1515 15
sistema de logística inteligente, passando pela produção inteligente 
e distribuição dos produtos totalmente conectada à Internet. É 
preciso ressaltar que o impacto da Indústria 4.0 vai muito além da 
simples digitalização, passando por complexas formas de inovação, 
fundamentadas na combinação de múltiplas tecnologias, obrigando 
as empresas a repensar todas as suas estratégias competitivas, gestão 
de negócios e posicionamento na cadeia de valor, de maneira que a 
adaptação estrutural possa ser gradativamente instalada. É preciso 
perceber que as inovações causarão impacto em todos os setores 
da vida humana, tanto no aspecto industrial e tecnológico, como 
também no aspecto sociológico e cultural. As mudanças disruptivas das 
novas tecnologias vão muito além de acumular capital para comprar 
produtos, pois os consumidores estão buscando cada vez mais novas 
experiências. Em cada detalhe do produto é possível agregar valores 
profundos e muito bem fundamentados, pois a competição no mercado 
cresce de maneira exponencial. Do período da produção em massa 
estamos evoluindo para a customização em massa, que pode ser 
definida como a produção de bens ou serviços que atendam desejos 
específicos e individuais a custos reduzidos, muito próximos dos 
custos de produção em massa sem customização. Este desafio só é 
possível para as empresas que investirem todas as suas atenções em 
capacitação tecnológica contínua, fundamentada em treinamentos de 
excelência que promovam a geração de insights criativos, com o objetivo 
de desenvolver um sistema de manufatura inteligente, flexível e ágil 
(COELHO, 2016).
A Figura 2 apresenta alguns aspectos históricos das quatro revoluções 
industriais.
1616 
Figura 2 | Aspectos históricos das quatro revoluções industriais
 
Fonte: adaptada de monicaodo/iStock.
Os produtos e serviços são amplamente potencializados com a 
transformação digital, através da utilização de novos materiais 
mais inteligentes, sensores capazes de monitorizar em tempo real, 
fornecendo dados técnicos de desempenho capazes de prevenir 
problemas na produção e sugerir manutenções de maneira muito mais 
precisa e rápida, reduzindo o custo e agregrando valor ao produto 
final. A inovação deve ser compreendida como o fator que impulsiona 
diferentes áreas tecnológicas que convergem para a resolução 
de problemas específicos, de maneira a adquirir maior vantagem 
competitiva e também maior crescimento social e econômico. Este 
tipo de inovação é de grande interesse dasempresas jovens com 
grandes ideias inovadoras, porém sem recursos suficientes para 
serem competitivas no mercado. Empresas com mais experiência 
1717 17
também procuram novas oportunidades para se tornarem mais 
ágeis e competitivas. A inovação é o motor propulsor do crescimento 
econômico, através da introdução de produtos ou serviços que tragam 
melhoria para as pessoas, ampliando suas perspectivas não apenas 
econômicas, mas também sociais e culturais (COELHO, 2016).
O começo do século XXI está enfrentando uma grande diversidade 
de desafios, que na verdade são fascinantes devido ao seu alto grau 
de complexidade conceitual e grande impacto em todas as culturas 
humanas. O maior desafio é compreender a modelagem da nova 
revolução tecnológica promovida pela Indústria 4.0 que, na verdade, 
implica na transformação de toda a humanidade. Com efeito, é 
fundamental adquirir a consciência de que a Indústria 4.0 causará 
grande impacto na economia, emprego e na própria realidade social 
e psicológica do ser humano, por meio do diálogo entre o homem e a 
máquina, que será cada vez mais intenso nas próximas décadas. Na 
verdade, estamos no início de uma revolução que afetará de maneira 
muito profunda e definitiva a maneira como vivemos, trabalhamos e 
nos relacionamos. As atuais revoluções tecnológicas representam um 
fenômeno social e cultural completamente diferente de todos os que 
já foram registrados no decorrer da história da humanidade. Por esta 
razão, é extremamente necessário um sistema educacional profundo, 
ágil e eficiente que seja capaz de captar a essência conceitual em 
meio à multiplicidade cada vez mais crescente de novos conceitos 
científicos e tecnológicos. A possibilidade ilimitada de bilhões de 
pessoas conectadas por dispositivos móveis é um terreno fértil para 
novas estratégias educacionais que contemplem uma forma de ajudar 
a compreensão humana diante das inúmeras transformações digitais 
e mudanças disruptivas que a humanidade vai experimentando, 
simbolizadas por tecnologias de grande impacto, como a inteligência 
artificial, robótica, internet das coisas, veículos autônomos, impressão 
em 3D, nanotecnologia, biotecnologia, ciência dos materiais, 
armazenamento de energia e computação quântica, para citar apenas 
algumas (SCHWAB, 2016).
1818 
A importância do conhecimento compartilhado passa a adquirir 
importância estratégica no contexto da Indústria 4.0, pois será 
necessário que as pessoas unam cada vez mais seus esforços e 
conhecimentos na construção de um planeta mais sustentável e 
interconectado por tecnologias cada vez mais revolucionárias. É 
preciso desenvolver uma visão compartilhada abrangente e global 
sobre o impacto das tecnologias na vida do ser humano, bem como o 
efeito deste impacto na remodelagem do contexto econômico, social 
e cultural para as gerações futuras. As mudanças são tão profundas 
que, na perspectiva da história da humanidade, nunca houve um 
momento de tão grande complexidade, tão potencialmente promissor 
ou perigoso (SCHWAB, 2016).
1.3 Aplicação dos sensores aos sistemas inteligentes de 
manufatura
O processo de fabricação de artefatos é atividade essencial que 
influenciou a história de todas as civilizações humanas. Hoje em dia, 
o termo manufatura é utilizado para descrever todos os tipos de 
processos de fabricação. Sob a perspectiva da análise econômica, a 
fabricação é um meio importante pelo qual uma determinada nação 
cria riqueza. A palavra manufatura é derivada de duas palavras 
latinas, manus (mão) e factus (fazer), e seu sentido aplicado no 
processo produtivo é literalmente o de fazer algum artefato com as 
mãos. Hoje em dia, é acrescentado ao conceito de manufatura todo 
o desenvolvimento tecnológico para controlar o processo produtivo 
através de computadores sofisticados. Em termos tecnológicos, a 
manufatura pode ser definida como a aplicação de processos físicos e 
químicos para alterar a geometria, propriedades ou aparência de um 
dado material de partida para fazer peças ou produtos. Além disso, a 
manufatura também inclui a montagem de várias partes produzidas 
previamente para fabricar produtos com maior grau de complexidade 
(GROOVER, 2010).
1919 19
Um sistema de manufatura pode ser definido como o conjunto de 
equipamentos e recursos humanos que realizam operações de 
processamento e montagem a partir de um determinado material de 
trabalho ou peças específicas. Os sistemas de manufatura são descritos 
pelos sistemas operados manualmente e pelos sistemas automatizados 
monitorados por sensores. A automação pode ser definida como 
a tecnologia pela qual um processo é realizado sem a participação 
humana. Os seres humanos podem estar presentes como observadores 
ou mesmo participantes, mas o processo opera sob sua própria direção, 
definida por meio de um sistema de controle que executa um programa 
de instruções. Um sistema automatizado consiste em três componentes 
básicos: energia, um programa de instruções e um sistema de controle 
para executar as instruções (GROOVER, 2010).
Os processos de automação e controle são aplicados com a utilização 
de vários dispositivos de hardware que interagem com a operação de 
produção e com os equipamentos de processamento associados. Os 
sensores são necessários para medir as variáveis do processo e os 
atuadores são usados para conduzir os parâmetros do processo. Além 
disso, vários dispositivos adicionais são necessários para conectar os 
sensores e atuadores com o controlador de processo, que geralmente é 
um computador (GROOVER, 2010).
Os sistemas inteligentes de manufatura, também conhecidos como 
fábricas inteligentes, são uma forma emergente de produção que 
relaciona os aspectos tradicionais da manufatura com sensores, 
plataformas digitais, tecnologias de comunicação e controle, simulação, 
modelagem intensiva de dados e engenharia preditiva. As fábricas 
inteligentes utilizam conceitos dos sistemas ciber-fisicos, internet 
das coisas (IoT), computação em nuvem, inteligência artificial e 
ciência de dados. A essência dos sistemas inteligentes de manufatura 
pode ser definida em seis pilares: tecnologia de manufatura e 
processos, materiais, dados, engenharia preditiva, sustentabilidade e 
compartilhamento de recursos (KUSIAK, 2018).
2020 
O conceito de fábrica inteligente é um dos mais discutidos atualmente 
na literatura científica, pois o volume de publicações está crescendo 
rapidamente, atraindo a atenção de inúmeros pesquisadores ao 
redor do mundo. A discussão dos sistemas ciber-físicos, por exemplo, 
oferece uma visão geral sobre a Indústria 4.0 na Alemanha, onde 
o conceito foi criado e também em outros países. A definição de 
requisitos para a tomada de decisão orientada pela ciência de dados 
é um aspecto fundamental das fábricas inteligentes. O conhecimento 
destes requisitos permite a identificação das principais tecnologias de 
tomada de decisões, orientadas por dados na indústria. Além disso, 
os padrões tecnológicos podem afetar os aspectos dos produtos, 
sistemas e modelos de negócios das fábricas inteligentes. O progresso 
dos computadores no desenvolvimento do processo produtivo e 
na construção de máquinas conduz ao aumento cada vez maior 
da automação nas fábricas inteligentes. As máquinas de hoje são 
executadas em grande parte por programas de computador, que 
podem também transportar materiais e componentes, através de 
sistemas automatizados de manuseio de materiais. Nesse sentido, 
o monitoramento de todas estas tecnologias pode ser feita com 
a utilização de sensores, no contexto dos sistemas inteligentes de 
manufatura (KUSIAK, 2018).
ASSIMILE
A Indústria 4.0, também conhecida como Quarta Revolução 
Industrial, pode ser dividida nas categorias física, digital 
e biológica. Tecnologias da categoria física: veículos 
autônomos, impressão 3D, robótica e novos materiais. 
Tecnologias da categoria digital: sensores, Internet das 
Coisas (IoT), blockchain, computação em nuvem e Big Data. 
Tecnologias da categoria biológica:genética, genômica e 
biologia sintética (SCHWAB, 2016).
2121 21
A indústria está atravessando uma revolução capaz de alterar de 
maneira muito significativa os processos produtivos, integrando-
os em sistemas cada vez mais sofisticados, que possam utilizar os 
recursos da maneira mais adequada possível, com o objetivo de 
aumentar a produtividade e a qualidade dos produtos. Vivemos 
em uma época em que a inteligência dos equipamentos e sistemas 
dialoga com a inteligência humana de uma maneira nunca antes 
vista, misturando princípios científicos com inovação tecnológica, 
ambos influenciados por certa quantidade de arte e até mesmo de 
filosofia. Todos estes conhecimentos vão moldando a cultura das 
primeiras décadas do século XXI, fundamentada em décadas de 
intensa pesquisa e produtividade intelectual, que se manifesta na 
forma de tecnologias cada vez mais disruptivas e inovadoras. Todas as 
tecnologias da Indústria 4.0, especialmente a automação, eletrônica, 
computação, robótica e sensoriamento só podem ser traduzidas 
em desenvolvimentos concretos e sustentáveis se fundamentados 
em resultados sistematicamente obtidos que possuam o potencial 
de serem transformados em produtos que melhorem a vida das 
pessoas. A adequada utilização do conhecimento pode ser o fator 
diferencial de maior importância no estabelecimento de uma nova 
tecnologia, voltada para o aperfeiçoamento constante dos processos 
produtivos, especialmente dos sistemas inteligentes de manufatura 
(MAZZAFERRO, 2018).
De uma maneira geral, para a adequada compreensão dos processos 
de sensoriamento aplicados a sistemas inteligentes de manufatura, 
é fundamental ter um sólido conhecimento sobre os princípios 
físicos associados aos sensores, que por sua vez estão associados 
à microeletrônica e aos processos de microfabricação. O conceito 
de manufatura também é de extrema importância neste contexto, 
para que seja criada a consciência adequada sobre o que significa, 
essencialmente, um sistema inteligente e como ele pode ser aplicado na 
melhoria dos processos produtivos.
2222 
TEORIA EM PRÁTICA
As fábricas inteligentes são caracterizadas pela relação 
entre o homem e a máquina, a partir da conexão entre 
os dados dos sensores das máquinas com modelos de 
simulação, que ensinam a forma correta do robô trabalhar. 
Este novo paradigma do processo produtivo precisa ser 
profundamente assimiliado pelos profissionais, devido à 
quebra dos paradigmas anteriores usados nos processos 
produtivos, ao incluir ferramentas tecnológicas, sensores, 
robôs e automação. As operações deixam de ser lineares 
e sequenciais e passam a ser um sistema interconectado 
e aberto. Imagine que você trabalhe em uma indústria 
automobilística de última geração: quantos tipos de 
diferentes sensores e sistemas automatizados você seria 
capaz de enumerar em todo o processo envolvido na 
fabricação de um automóvel?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. A microeletrônica é uma tecnologia responsável pela 
fabricação dos sensores em escala de micrômetros, a 
partir de processos de microfabricação fundamentados 
em uma técnica específica. Qual o nome desta técnica?
a. Oxidação do silício.
b. Fotolitografia.
c. Corrosão química.
2323 23
d. Implantação iônica.
e. Metalização.
2. Um sensor pode ser definido como um dispositivo 
que mede um estímulo físico, respondendo a este 
fenômeno através de um sinal elétrico. Os sensores 
relacionam a interface entre o mundo físico e o mundo 
dos dispositivos elétricos, como os computadores, por 
exemplo (WILSON, 2005). A partir destas informações, é 
possível afirmar que um sensor é um dispositivo que:
a. Mede um estímulo físico, apresentando um sinal ótico 
como resposta a este estímulo.
b. Responde ao sinal elétrico como um estímulo físico.
c. Mede um estímulo físico, apresentando um sinal 
magnético como resposta a este estímulo.
d. Converte o estímulo físico em um sinal mecânico.
e. Mede um estímulo físico, apresentando um sinal 
elétrico como resposta a este estímulo.
3. Os sistemas inteligentes de manufatura, também 
conhecidos como fábricas inteligentes, são uma forma 
emergente de produção que relaciona os aspectos 
tradicionais da manufatura com sensores, plataformas 
digitais, tecnologias de comunicação e controle, 
simulação, modelagem intensiva de dados e engenharia 
preditiva. Escolha a alternativa que apresenta as 
tecnologias fundamentais das fábricas inteligentes: 
2424 
a. Sistemas ciber-fisicos, internet das coisas (IoT), 
computação em nuvem, inteligência artificial e 
ciência de dados.
b. Internet das coisas (IoT), ciência dos materiais, 
computação em nuvem e ciência de dados.
c. Reciclagem de materiais, internet das coisas (IoT), 
ciência dos materiais e computação em nuvem.
d. Computação em nuvem, ciência de dados, inteligência 
artificial e sustentabilidade.
e. Ciência de dados, genética, inteligência artificial, 
internet das coisas (IoT) e sistemas ciber-físicos.
Referências Bibliográficas
COELHO, P. M. C. Rumo à Indústria 4.0. Coimbra: Faculdade de Ciências e 
Tecnologia - Universidade de Coimbra, 2016.
FRADEN, J. Handbook of modern sensors – physics, designs and applications. 
New York: Springer Science + Business Media, 2010.
GROOVER, M. P. Fundamentals of modern manufacturing – materials, processes 
and systems. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2010.
KUSIAK, A. Smart Manufacturing. International Journal of Production Research, 
n. 56 (2018), p. 508-517.
MAY, G. S.; SPANOS, C. J. Fundamentals of semiconductor manufacturing and 
process control. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2006.
MAZZAFERRO, J. A. E. Indústria 4.0 e a Qualidade da Informação. Soldagem & 
Inspeção, n. 23 (2018), p. 1-2.
SCHWAB, K. A Quarta revolução industrial. São Paulo: Edipro, 2016.
SILVA, H. D. T. Estratégias de microfabricação utilizando toner para produção 
de dispositivos microfluídicos. São Paulo: IQ - USP, 2006.
2525 25
Gabarito
Questão 1 – Resposta B
A fotolitografia é a técnica fundamental utilizada pela 
microeletrônica para a microfabricação de dispositivos eletrônicos.
Questão 2 – Resposta E
Os sensores convertem um estímulo físico de entrada em um sinal 
elétrico. Este é o princípio físico fundamental.
Questão 3 – Resposta A 
Os sistemas ciber-fisicos, internet das coisas (IoT), computação em 
nuvem, inteligência artificial e ciência de dados são as tecnologias 
fundamentais das fábricas fnteligentes.
2626 
Organização de sistemas de 
manufatura, layout de instalações 
e sistemas de informação de 
manufatura
Autor: Reinaldo Alberto Ricchi Jr
Objetivos
• Compreender o processo de organização dos 
sistemas de manufatura.
• Conhecer os principais layouts de instalações em 
uma fábrica.
• Aprofundar os fundamentos da tecnologia da 
informação aplicados aos processos produtivos.
2727 27
 1. Organização de sistemas de manufatura, 
layout de instalações e sistemas de informação 
de manufatura
A acelerada revolução tecnológica do século XXI faz com que as 
pessoas e organizações sejam conduzidas por soluções inovadoras 
que permitam o bem-estar da população mundial, que já ultrapassa 
sete bilhões de pessoas. Esta população exerce uma enorme influência 
no consumo dos recursos oferecidos pelo planeta, estimulando o 
constante desenvolvimento da Quarta Revolução Industrial, cujos 
sistemas de manufatura devem ser cada vez mais organizados e 
inteligentes (FARIAS et al., 2013).
No início do século XXI, foi observado um grande esforço voltado 
para a definição do conceito de complexidade a partir das novas 
tecnologias inseridas nos sistemas inteligentes de manufatura. 
Conceitos como ponto de desequilíbrio global, curva exponencial de 
mudança climática, ponto sem retorno, perda de governança e guerras 
climáticas foram introduzidos com o objetivo de assegurar maior 
compreensão aos processos produtivos. Um aspecto interessante 
que deve ser considerado é que aproximadamente 65% da população 
global está nas cidades e esta população é a principal responsável 
industrializaçãoe, consequentemente, pela emissão dos gases do 
efeito estufa. Ou seja: a compreensão da alta complexidade da Quarta 
Revolução Industrial passa necessariamente pela compreensão dos 
processos de urbanização e por todas as questões relacionadas à 
sustentabilidade. Todas estas questões causam um impacto direto na 
organização dos sistemas de manufatura e precisam ser analisadas 
como informações fundamentais para o desenvolvimento das 
empresas (FARIAS et al., 2013).
1.1 Organização dos sistemas de manufatura 
Certas maneiras de organizar o sistema de manufatura são reconhecidas 
como as mais apropriadas para determinados tipos de processos, 
2828 
adaptando as necessidades operacionais às metas estabelecidas. Um 
sistema de manufatura organizado permite identificar as falhas nas 
operações e propor mudanças para extrair o melhor das máquinas 
e dos funcionários, gerando um aumento na produtividade. Um 
sistema automatizado de manufatura, por exemplo, consiste em três 
componentes básicos: energia, um programa de instruções e um 
sistema de controle para executar as instruções. A energia é sempre 
um aspecto fundamental no processo de fabricação, de maneira que 
a produção possa ser desenvolvida adequadamente, como no caso da 
fundição de metais, usinagem de peças e metalurgia do pó. Além disso, 
a energia é utilizada para realizar o manuseio de materiais necessários 
ao sistema de manufatura e também para operar o sistema de controle 
(GROOVER, 2010).
Os programas de instruções determinam as atividades em um processo 
automatizado. Nos processos automatizados mais simples, existe a 
possibilidade de que a única instrução a ser seguida seja a de manter 
uma determinada variável controlada a um nível especificado, como a 
regulação da temperatura em um forno para tratamento térmico, por 
exemplo. Em processos mais complexos, é necessária uma sequência 
de atividades durante o processo produtivo, e neste caso as instruções 
definem a ordem e os detalhes de cada atividade. Os parâmetros 
podem ser considerados como entradas do processo, que podem ser 
contínuos (continuamente variável em um determinado intervalo, como 
a posição X de um worktable) ou discretos (On ou Off). Em alguns 
processos automatizados, o programa de ciclo de trabalho deve conter 
instruções previamente definidas para tomar decisões ou reagir a 
eventos inesperados, como no caso de variações nas matérias-primas 
que exigem o ajuste de certos parâmetros do processo, interações e 
comunicações com humanos. A resposta a solicitações de informações 
do sistema, requisitos de monitoramento de segurança e mau 
funcionamento do equipamento também são aspectos que devem ser 
considerados rigorosamente (GROOVER, 2010).
2929 29
Os sistemas integrados de manufatura consistem de várias estações 
de trabalho ou máquinas, cujas operações são integradas por meio de 
um subsistema que realiza o manuseio do material, movendo peças 
ou produtos em diferentes estações. A maioria desses sistemas usa o 
controle de computadores para coordenar as ações das estações, os 
equipamentos de manuseio de materiais e também para coletar dados 
sobre o desempenho geral do sistema. Os principais componentes 
de um sistema integrado de manufatura são: estações de trabalho 
ou máquinas, equipamentos de manuseio de materiais e controle 
por computador. Além disso, os trabalhadores são necessários para 
gerenciar o sistema e operar as estações de trabalho (GROOVER, 2010).
 PARA SABER MAIS
A organização dos sistemas de manufatura é uma tafefa 
fundamental para aumentar a produtividade e reduzir 
o tempo dos processos produtivos. As exigências dos 
mercados cada vez mais globalizados conduzem as 
empresas ao desenvolvimento de sistemas inteligentes que 
minimizem os erros e maximizem a qualidade dos produtos 
fabricados. O conceito de organização dos sistemas de 
manufatura é estratégico na formação dos profissionais 
especialmente das áreas de engenharia produção e 
administração de empresas.
1.2 O conceito de manufatura avançada 
O desenvolvimento cada vez maior das tecnologias disruptivas 
em países como China, Estados Unidos e Alemanha estimula o 
questionamento sobre os atuais modelos de produção e serviços 
construídos pela indústria do século XX. Este questionamento provoca 
mudança no comportamento dos mercados consumidores devido às 
inovações econômicas, sociais e até mesmo culturais que a Indústria 
3030 
4.0 vai gradativamente instituindo nas primeiras décadas do século XXI. 
Tecnologias relacionadas à digitalização, conectividade e automação 
alteram completamente os padrões de competitividade nas empresas. 
Para acompanhar todas estas mudanças disruptivas é preciso um 
esforço consciente e sistemático voltado para a contínua capacitação 
tecnológica. No caso do Brasil, o número de oportunidades inovadoras 
pode ser muito grande se os novos conceitos tecnológicos forem 
assimilados sem resistência, com ampla visão empreendedora e com o 
apoio institucional dos governos. A indústria brasileira é alvo de intenso 
debate neste momento histórico, diante das alterações nos processos 
produtivos e nos conceitos de gestão de qualidade que marcam a 
competição global atualmente, em um contexto onde a produção 
industrial acaba por se misturar ao crescimento dos serviços. Identificar 
a fronteira entre esses domínios é uma tarefa cada vez mais difícil de 
ser realizada. Surgem com isso algumas polêmicas sobre os processos 
de desindustrialização, dificuldades de desenvolvimento de algumas 
economias, a perda de importância da indústria de transformação e, 
como imediata consequência, a diminuição no número de empregos 
formais. Mesmo assim, a indústria continua sendo essencial para 
o dinamismo dos sistemas de inovação, crescimento econômico e 
desenvolvimento tecnológico (ARBIX et al., 2017).
As tecnologias digitais começaram a exibir a força do seu potencial 
disruptivo a partir da primeira década do século XXI, causando grande 
impacto nas economias avançadas, com a diminuição do peso relativo 
da indústria e a migração de muitas empresas especialmente para 
a China. Este fator foi responsável pela diminuição significativa da 
capacidade de manufatura das indústrias, devido às vantagens salariais, 
fiscais e de custos de implantação. Pesquisas recentes mostram a 
mudança de indústrias para países como a China, e esta mudança não 
se restringiu somente às unidades responsáveis por bens de baixo valor 
agregado, mas envolveu também setores mais sofisticados, causando 
um impacto muito significativo na capacidade industrial de países como 
3131 31
Estados Unidos, Alemanha, Reino Unido e França. Na mesma proporção, 
este fenômeno abriu novas perspectivas para países como Coreia do Sul, 
Tailândia China e Índia. A mudança para países asiáticos do domicílio 
industrial da produção de smartphones, computadores, displays de alta 
resolução, materiais avançados, semicondutores, diodos e sensores, por 
exemplo, causou a perda de capacidade industrial para a produção de 
bens de maior complexidade, como conhecimento, pessoal qualificado 
e infraestrutura de suprimentos, revelando vazios na manufatura dos 
países desenvolvidos (ARBIX et al., 2017). 
De maneira simultânea, esta mudança mostrou o desenvolvimento de 
novas unidades de produção em países que souberam aproveitar as 
oportunidades que surgiram, como foi o caso da China. A transferência 
de empresas para países emergentes revelou que a capacidade 
industrial das economias desenvolvidas está muito associada às 
inovações tecnológicas no interior da própria economia destes países. 
A razão para este fenômeno é que indústria e serviços estão agora 
imersos em um novo substrato digital que trabalham de modo cada vez 
mais integrado, fundamentado em processos avançados de automação. 
Essas mudanças tornaram evidente uma transformação nos alicerces 
mais profundos que sustentavam o mundo industrial, revelando uma 
grande fragilidade digital e vulnerabilidade na oferta de empregos. No 
sentidode propor novos caminhos para resolver estes problemas de 
alta complexidade, surgiram conceitos como a Industrie 4.0, conforme a 
vertente alemã e Advanced Manufacturing, como é chamada nos Estados 
Unidos. Estes conceitos pretendem ser a resposta para a nova trajetória 
das transformações industriais em todo o mundo, sintetizando de 
maneira totalmente nova a relação entre homens, máquinas, softwares 
e algoritmos (ARBIX et al., 2017).
A Figura 3 apresenta algumas etapas estratégicas da 
manufatura avançada.
3232 
Figura 3 – Etapas estratégicas da manufatura avançada
Fonte: elenabs/iStock.com.
Algumas tecnologias industriais foram agrupadas em um conceito 
conhecido como Advanced Manufacturing Technology (AMT) e 
despertaram muito interesse devido ao grande grau de inovação 
deste conceito, bem como a possibilidade de aumento de vantagem 
competitiva e lucratividade. Esta vantagem é especialmente verificada 
em tecnologias como comando numérico computadorizado, 
sistemas flexíveis de manufatura, desenho assistido por computador, 
planejamento de processo assistido por computador, sistemas 
automatizados de armazenagem e recuperação e no planejamento 
de materiais. Os sistemas inteligentes de manufatura integrados por 
computadores altamente sofisticados são responsáveis por integrar 
todos estes sistemas, desenvolvendo processos mais eficientes, 
flexíveis, com maior qualidade e redução no tempo de lançamento de 
produtos (VIEIRA, 2017).
3333 33
Além disso, as tecnologias da manufatura avançada permitem 
oferecer respostas mais rápidas que atendam as necessidades dos 
consumidores. Os principais impactos da manufatura avançada 
podem ser organizados de maneira sistemática, com o objetivo de 
adquirir uma completa compreensão sobre as inovações tecnológicas 
aplicadas à indústria. Um aspecto fundamental é atender os requisitos 
individuais dos consumidores, através de projetos customizados que 
contenham lotes com poucos produtos, porém de alto valor agregado. 
A flexibilidade também é um conceito fundamental na manufatura 
avançada, pois permite a reconfiguração dinâmica dos sistemas 
produtivos em várias dimensões, focadas em conceitos como qualidade, 
risco, robustez, preço e adequação a parâmetros do meio ambiente, 
respondendo rapidamente a possíveis falhas encontradas nos sistemas 
de manufatura. O processo otimizado de decisão também é um conceito 
estratégico, pois permite uma visão global dos processos em tempo 
real, com a verificação do impacto sobre as decisões do projeto, sendo 
realizadas em tempos cada vez menores, aumentando a produtividade 
e a vantagem competitiva dos processos produtivos. Também a 
eficiência dos recursos deve ser considerada, na aplicação dos objetivos 
estratégicos da manufatura, que é o de produzir o máximo possível com 
os recursos disponíveis, utilizando o mínimo de matéria-prima para um 
determinado nível de produção, reduzindo os impactos ambientais, 
aumentando a produtividade e criando novas oportunidades de agregar 
valor aos produtos manufaturados (VIEIRA, 2017).
1.3 Layout de instalações
O layout de instalações em fábricas envolve o manuseio de materiais, 
que pode ser definido como o movimento, armazenamento, proteção 
e controle de matéria-prima desde a fabricação até o processo de 
distribuição, incluindo as funções de carregamento, posicionamento 
e descarregamento nas unidades de trabalho e também o transporte 
entre diferentes localidades. No final de cada operação, as unidades de 
trabalho são descarregadas ou removidas da estação. A carga e descarga 
3434 
são realizadas manualmente ou por dispositivos automatizados, como 
os robôs industriais. Os equipamentos de transporte de materiais 
podem ser distinguidos em duas categorias, de acordo com o tipo de 
direcionamento entre as estações de trabalho: direcionamento fixo 
ou variável. No direcionamento fixo, todas as unidades de trabalho 
são movidas pela mesma sequência de estações, de maneira que a 
sequência de processamento exigida em todas as unidades de trabalho 
é praticamente sempre a mesma. Esse tipo de direcionamento é usado 
em linhas de montagem manuais e linhas de produção automatizadas. 
No direcionamento variável, as diferentes unidades de trabalho são 
movidas por diferentes sequências de estações de trabalho, de maneira 
que o sistema de manufatura possa processar diferentes tipos de peças 
ou produtos. As células de manufatura e os sistemas de manufatura 
flexíveis geralmente operam dessa maneira. Existem quatro tipos de 
layouts de instalações da planta de uma fábrica: posição fixa, processo, 
celular e de produto. Em geral, os diferentes tipos de manuseio de 
materiais e equipamentos estão associados a esses quatro tipos de 
instalações, e resumidos no Quadro 2 (GROOVER, 2010).
Quadro 2 – Tipos de métodos de manuseio de materiais associados aos 
quatro tipos de layout de instalações da planta de uma fábrica
Tipo de 
layout
Características
Métodos e 
equipamentos típicos
Posição 
fixa
Produtos grandes e 
pesados fabricados 
em baixas velocidades 
de produção.
Guindastes e empilhadeiras.
Processo
Variedade média ou alta 
de produtos fabricados 
em velocidades medianas 
de produção.
Empilhadeiras, veículos 
autônomos e carregamento 
manual em estações 
de trabalho.
3535 35
Celular
Baixa variedade de 
produtos fabricados em 
velocidades medianas 
de produção.
Transportadores, 
carregamento manual e 
deslocamento entre as 
estações de trabalho.
Produto
Pouca ou nenhuma 
variedade de produtos 
fabricados em altas 
velocidades de produção.
Transportadores para o fluxo 
de produto, empilhadeiras 
ou veículos autônomos 
para entregar as peças 
nas estações.
Fonte: Groover (2010).
O projeto de layouts de instalações deve ser desenvolvido de maneira 
a fornecer condições para que uma quantidade mínima de materiais 
seja manuseada e também para reduzir os gargalos eminimizar a 
interferência das máquinas. Além disso, é fundamental que a eficiência, 
segurança e flexibilidade dos empregados estejam asseguradas. Para 
que um layout ótimo seja desenvolvido, é preciso considerar alguns 
aspectos fundamentais: os layouts das plantas devem ser projetados 
para serem facilmente alterados ou expandidos, para atender as 
constantes mudanças de demanda de clientes e mercados. Além 
disso, os layouts devem ser projetados para otimizar ao máximo o 
processo produtivo, com utilização eficiente do espaço para o tráfego 
das empilhadeiras e veículos autônomos, para que os locais de 
armazenamento sejam adequados e para que o fluxo de informações 
entre os vários departamentos possa ser rápido e eficaz. O layout da 
planta também deve ser concebido para funcionar de forma eficiente, 
garantindo que os acidentes e suas causas sejam mínimos, observando 
o cuidado com a contaminação cruzada, frequente em diversos setores 
da indústria (OKPALA; CHUKWUMUANYA, 2016).
3636 
1.4 Sistemas de informação de manufatura
Um sistema de informação de manufatura é um sistema voltado para 
os produtos de informação, cuja manufatura é similar à dos produtos 
físicos convencionais. Para descrever estes sistemas de informação, é 
comum descrever os elementos necessários do sistema, sua estrutura 
e a dinâmica do processo produtivo. A informação e os aspectos 
organizacionais da fábrica devem ser considerados, pois os processos 
de manufatura da informação necessitam de responsabilidades 
organizacionais para a execução. Os sistemas de informação de 
manufatura são muito mais complexos de gerenciar do que processos 
convencionais de manufatura, e possuem três características 
fundamentais: aspectos estáticos relacionados à estrutura das 
informações e destas na forma de dados do produto de informação, 
aspectos dinâmicos relacionados ao processamento das informações 
e aspectos organizacionais relacionados à gestão do sistema de 
informação (THI; HELFERT, 2007).
Os sistemas de informação de manufatura podem ser descritos 
a partir de seu ciclo de vida, incluindo várias etapasde análise 
e desenvolvimento. O resultado deste processo é um conceito 
firmemente estabelecido, que pode ser descrito por meio de modelos 
computacionais de alta complexidade. Além disso, a maneira pela qual 
a transferência da informação é conduzida influencia a qualidade dos 
produtos fabricados, influenciando, também, o processo produtivo 
como um todo. A valiação da qualidade da informação é um aspecto 
fundamental para o aumento da produtividade, pois informações 
corretas reduzem o tempo de fabricação, otimizam o processo e, 
consequentemente, reduzem os custos finais. Existe um volume muito 
grande de artigos na literatura científica sobre a questão da qualidade 
da informação, com o objetivo de melhorar a clareza e a confiabilidade 
das informações. Nestes artigos, são propostas diferentes abordagens, 
fundamentadas em análises dedutiva e indutiva, social e analítica, por 
exemplo (THI, HELFERT 2007). 
3737 37
A definição de um padrão comum para análise da qualidade de 
informação é um desafio constante dos pesquisadores desta área, devido 
ao alto grau de complexidade dos sistemas de informação aplicados nos 
processos de manufatura avançada. Alguns fatores de qualidade como 
integridade, compreensão, simplicidade, integração e habilidade para 
implementar uma inovação devem ser considerados nos sistemas de 
informação, pois cada fator está associado a um aspecto específico dos 
sistemas de manufatura voltados para o aumento de produtividade.
A qualidade da informação nos sistemas inteligentes de manufatura é 
influenciada pelos modelos conceituais propostos na literatura científica 
e o esforço para adquirir uma visão unificada dos conceitos de alta 
complexidade é um desafio constante que deve ser assumido através 
de constante capacitação tecnológica e atualização das informações 
técnicas. A validação dos modelos conceituais deve ser realizada 
de maneira estratégica, de maneira que o fluxo de informação seja 
eficiente e voltado para o aumento da produtividade e redução do 
tempo de fabricação. Para isso, muitas ferramentas são utilizadas em 
conjunto com sistemas de banco de dados disponíveis comercialmente 
que permitem analisar os processos de informação nos sistemas de 
manufatura (THI; HELFERT, 2007).
A Figura 4 ilustra um sistema de informação aplicado à transmissão dos 
dados nos processos de manufatura.
Figura 4 – Ilustração de um sistema de informação utilizado nos 
processos de manufatura
Fonte: NicoElNino/iStock.com.
3838 
ASSIMILE
A Tecnologia da Informação (TI) pode ser definida como o 
conjunto das atividades e soluções provenientes da Ciência 
da Computação que tem como objetivo a produção, o 
armazenamento, a transmissão, o acesso, a segurança e 
o uso das informações em um número muito grande de 
aplicações tecnológicas, especiamente no que diz respeito 
à utilização da internet nos sistemas de manufatura e 
processos produtivos, por exemplo.
Os sistemas de informação e as redes de computadores são 
ferramentas fundamentais da tecnologia da informação, que 
são amplamente utilizadas em todos os setores da Indústria 4.0, 
especialmente no meio educacional, em que a tecnologia pode auxiliar 
os estudantes no desenvolvimento das competências necessárias para 
tomar decisões e solucionar problemas, especialmente em sistemas de 
manufatura (ARECO et al., 2016).
A utilização de computadores em sistemas de informação de manufatura 
é um recurso necessário para que o fluxo de informações ocorra da 
maneira mais eficiente possível. A questão da capacitação profissional, 
com treinamentos voltados para a atualização dos conhecimentos 
técnicos e das informações tecnológicas presentes na literatura 
científica deve ser considerada seriamente por todos os setores de uma 
empresa. A computação pode auxiliar profundamente neste processo 
de capacitação, fornecendo ferramentas de apoio ao processo de 
ensino e aprendizagem, especialmente através da internet. No contexto 
da transformação digital, o volume de informações é muito grande 
e, para adquirir a visão estratégica necessária, é preciso desenvolver 
habilidades através de uma formação robusta e profunda. As tecnologias 
de informação e de comunicação podem ser um instrumento de grande 
3939 39
importância no processo educativo, como forma de complementar o 
trabalho do consultor ou mentor tecnológico, pois o conhecimento 
é proveniente da soma de diversas habilidades e competências que 
habilitam os profissionais de uma empresa no desenvolvimento de 
sistemas de manufatura mais produtivos e inteligentes. Os sistemas 
de informação de manufatura provocam a necessidade de constante 
atualização dos conhecimentos, em um processo ininterrupto de 
aprendizagem, assumindo a responsabilidade na aquisição de 
conhecimentos estratégicos de maneira que a produtividade seja 
favorecida em todos os seus aspectos (ARECO et al., 2016).
Portanto, a organização dos sistemas de manufatura é fundamental 
para a otimização de todas as etapas do processo produtivo, 
especialmente no contexto da Indústria 4.0, com suas constantes 
inovações tecnológicas que transformam os sistemas tradicionais 
de manufatura em uma velocidade cada vez maior, em um contínuo 
processo de integração e automação das cadeias produtivas.
TEORIA EM PRÁTICA
A informação e os aspectos organizacionais nos processos 
de manufatura são aspectos fundamentais que devem 
ser considerados com especial atenção por todos 
os colaboradores de uma empresa. Os sistemas de 
informação de manufatura possuem três características 
fundamentais: aspectos estáticos relacionados à estrutura 
das informações, aspectos dinâmicos relacionados ao 
processamento das informações e aspectos organizacionais 
relacionados à gestão do sistema de informação. Analise os 
setores de uma empresa na qual você trabalha e apresente 
a importância que a informação assume nas suas diferentes 
atividades, ressaltando seu papel fundamental no processo 
produtivo como um todo.
4040 
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Para a fabricação de um produto específico, a 
organização dos sistemas de manufatura deve ser 
realizada de maneira a otimizar todas as etapas do 
processo produtivo. Quais as principais vantagens de um 
sistema organizado de manufatura?
a. Identificar as falhas nas operações e propor melhorias 
nas máquinas com o objetivo de aumentar a 
produtividade.
b. Identificar as melhorias nas operações e monitorar o 
sistema de automação.
c. Melhorar o processo produtivo e automatizar ao 
máximo o sistema de manufatura.
d. Propor melhorias nas máquinas e identificar as 
melhorias nas operações.
e. Aumentar a produtividade e monitorar o sistema de 
automação.
2. O layout de instalações é o modo pelo qual as máquinas 
estão dispostas dentro de uma fábrica e representa uma 
das decisões mais importantes a se tomar durante o 
planejamento da estrutura de uma indústria. O layout de 
instalações envolve, também, o manuseio dos materiais 
que serão submetidos às diferentes etapas do processo 
produtivo. Neste sentido, o manuseio de materiais pode 
ser definido como:
4141 41
a. A proteção e controle do produto acabado pronto 
para o transporte e distribuição.
b. O armazenamento da matéria-prima de maneira 
independente das outras etapas do processo 
produtivo.
c. A distribuição dos produtos acabados para todos os 
setores da cadeia de suprimentos.
d. O movimento, armazenamento, proteção e controle 
de matéria-prima desde a fabricação até o processo 
de transporte e distribuição.
e. A fabricação dos produtos a partir de diferentes 
fontes de matéria-prima.
3. Um sistema de informação de manufatura pode ser 
definido como um sistema voltado para os produtos de 
informação, cuja manufatura é similar à dos produtos 
físicos convencionais. Qual a melhor maneira de se 
descrever esses sistemas de informação de manufatura?
a. Esquematizando a função das máquinas de maior 
importância no processo produtivo e sua relação com 
os operadores.
b. Apresentando os elementos necessários dosistema 
de informação de manufatura, sua estrutura e a 
dinâmica do processo produtivo.
c. Analisando todas as etapas da tecnologia da 
informação e sua influência nos colaboradores 
da empresa.
4242 
d. Informatizando todo o sistema de informação na 
fábrica, de maneira a aumentar a produtividade.
e. Separando os diferentes setores da fábrica, 
para que eles trabalhem de maneira mais 
concentrada e focada.
Referências Bibliográficas
ARBIX, G. et al. O Brasil e a nova onda de manufatura avançada. O que 
aprender com Alemanha, China e Estados Unidos. Novos estudos CEBRAP, 36, 
2017, p. 29-49.
ARECO, K. C. N. et al. Uso das tecnologias de informação e comunicação por 
professores da área da saúde da Universidade Federal de São Paulo. Revista 
Brasileira de Educação Médica, 40, 2016, p. 59-66.
FARIAS, C. A. et al. No limiar da Quarta Revolução Industrial: iniciativas para 
sustentabilidade por empresas líderes do setor automotivo rumo à nova economia. 
Revista de administração FACES Journal, 12, 2013, p. 82-95.
GROOVER, M. P. Fundamentals of modern manufacturing - materials, processes, 
and systems. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2010.
OKPALA C. C.; CHUKWUMUANYA, O. Plant layout’s analysis and design. 
International Journal of Advanced Engineering Technology, 8, 2016, p. 201–206.
THI, T. T. P.; HELFERT, M. Modeling information manufacturing systems. 
International Journal of Information Quality, 1, 2007, p. 5–21.
VIEIRA, R. C. Manufatura avançada: influência da estratégia da manufatura e 
da percepção de affordances. 107 f. 2017. Dissertação (Mestrado em Ciências). 
São Paulo: Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade - USP, 2017. 
Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/12/12139/tde-14122017-
161441/en.php>. Acesso em: 28 jan. 2019.
Gabarito
Questão 1 – Resposta A
A organização dos sistemas de manufatura deve ser organizada de 
maneria a identificar as falhas nas operações e propor melhorias 
http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/12/12139/tde-14122017-161441/en.php
http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/12/12139/tde-14122017-161441/en.php
4343 43
nas máquinas, com o objetivo de aumentar a produtividade. 
A organização deve necessariamente conduzir à otimização e 
ao aumento de eficiência, expandindo a vantagem competitiva 
das empresas.
Questão 2 – Resposta D
O movimento, armazenamento, proteção e controle de matéria-
prima desde a fabricação até o processo de transporte e 
distribuição representam as principais características do manuseio 
de materiais em um layout de instalações.
Questão 3 – Resposta B
A apresentação dos elementos necessários do sistema de 
informação de manufatura, sua estrutura e a dinâmica do processo 
produtivo é a principal atividade para o adequado funcionamento 
de todos os setores de uma fábrica voltada para o contínuo 
aumento de produtividade e qualidade.
4444 
Conceitos de produção e 
indicadores de desempenho de 
fabricação 
Autor: Reinaldo Alberto Ricchi Jr
Objetivos
• Apresentar os fundamentos dos conceitos de 
produção; 
• Relacionar os conceitos de produção às atribuições 
dos engenheiros atuantes na área de produção;
• Conhecer o indicador-chave de desempenho (key 
performance indicator - KPI).
4545 45
 1. Conceitos de produção e indicadores de 
desempenho de fabricação
O trabalho de pesquisa e desenvolvimento sobre o aumento de 
vantagem competitiva em todas as etapas dos sistemas de manufatura 
é de extrema importância no contexto da gestão das operações de 
produção e gestão das operações, especialmente no que diz respeito 
às abordagens metodológicas utilizadas. Os conceitos de produção 
desenvolvidos pelas diversas engenhariasestão relacionados ao 
aperfeiçoamento e implantação de sistemas integrados de pessoas, 
materiais, informações, equipamentos e energia. De uma maneira geral, 
as engenharias têm como fundamentos os conhecimentos das ciências 
físicas, matemáticas e sociais, bem como os princípios e métodos de 
análise da administração e da economia, formando um conjunto de 
conhecimentos de grande importância (MIGUEL, 2007).
As pesquisas científicas mais comuns sobre o conceito de 
produtividadeenvolvem seu desenvolvimento teórico e conceitual, 
fundamentado nas modelagens conceituais que podem evoluir para 
novas teorias sobre a análise de todas as etapas dos sistemas de 
manufatura. Os estudos de caso também são importantes, pois estão 
relacionados à natureza empírica que analisa um determinado fenômeno 
dentro de um contexto real de produtividade. Trata-se de uma análise 
aprofundada de alguns casos concretos que oferecem informações 
importantes que podem ser aplicadas em diferentes processos 
produtivos, visando estimular a compreensão, sugerir hipóteses e 
desenvolver modelos interpretativos. Os estudos de caso podem ser 
classificados segundo seu conteúdo e objetivo final, tentando esclarecer 
o motivo pelo qual uma única decisão ou um conjunto de decisões foram 
tomadas, como foram implementadas e quais resultados foram obtidos. 
Os levantamentos do tipo survey (pesquisa quantitativa de mercado) 
analisam os dados em uma amostra sobre um problema concreto 
a ser estudado, para, em seguida, sugerir alguma conclusão sobre 
4646 
as informações obtidas, contribuindo para o conhecimento de uma 
área específica de interesse por meio da coleta de informações 
sobre trabalhadores ou sobre o ambiente destes trabalhadores. 
Esses levantamentos podem fornecer os insights necessários para a 
inovação tecnológica oferecer novos desenvolvimentos aos sistemas 
produtivos (MIGUEL, 2007). 
A pesquisa-ação, por sua vez, é um tipo de pesquisa experimental 
que é concebida e realizada para a solução de um problema coletivo 
no qual os pesquisadores estão envolvidos de modo cooperativo ou 
participativo. O objetivo é solucionar os problemas e contribuir para o 
desenvolvimento científico, propondo modelos que possam ser utilizados 
em outras empresas, a partir de um trabalho de adaptação conceitual 
e customização dos métodos empregados. O levantamento de dados 
experimentais possibilita o estudo sobre a relação entre duas ou mais 
variáveis de um sistema sob condições controladas. O planejamento 
estratégico das pesquisas sobre o conceito de produtividade deve estar 
voltado para a compreensão dos diferentes problemas encontrados nos 
sistemas de manufatura. As decisões metodológicas, voltadas para a 
solução de problemas, devem ter como objetivo fundamental o aumento 
de produtividade das empresas (MIGUEL, 2007).
1.1 Conceitos de produção aplicados aos sistemas de 
manufatura
O estudo sobre a evolução da produtividade através de padrões técnicos 
está relacionado à necessidade de adquirir uma compreensão mais 
profunda sobre a competitividade de um país, para torná-lo cada vez mais 
competitivo no mercado global e também para sustentar o seu próprio 
crescimento econômico. Além do desenvolvimento industrial (estratégico 
para qualquer país) o setor do comércio também apresenta dados 
significativos que merecem ser considerados na análise dos fenômenos 
econômicos globais. A medição da produtividade envolve questões 
4747 47
metodológicas relevantes que precisam ser consideradas a partir dos 
resultados propostos pelos pesquisadores desta área (JACINTO, 2015). 
De maneira geral, a produtividade pode ser medida de diferentes 
formas, em função da necessidade de informações de setores 
produtivos específicos e com o apoio de ferramentas analíticas 
auxiliares que definem o cenário adequado para a realização de 
uma análise correta. A relação entre estrutura e crescimento é um 
aspecto fundamental na compreensão das medidas de produtividade, 
tanto por aspectos teóricos como por resultados experimentais. O 
desenvolvimento econômico de um país passa necessariamente por 
inovações e transformações na sua estrutura produtiva (JACINTO, 2015).
Devido às mudanças disruptivas provocadas pela Indústria 4.0, os 
sistemas de manufatura estão sendo constantemente transformados 
por novosconceitos tecnológicos e o engenheiro de manufatura 
necessita compreender todas essas mudanças, estruturando um 
sistema de produção que utilize de forma integrada materiais, 
equipamentos, informações, energia e pessoas. Desta maneira, o 
engenheiro de manufatura precisa ter sólidos conhecimentos sobre 
os fundamentos de diversos setores de outras engenharias, para 
conseguir analisar as relações e interdependências entre os diferentes 
aspectos dos sistemas de manufatura. É necessário, também, possuir 
competências tecnológicas que são articuladas com competências 
nas áreas de administração de empresas e gestão, para projetar, 
implementar e aperfeiçoar os sistemas integrados de materiais, 
informações, equipamentos e energia, voltados para a produção de 
bens e serviços (BATALHA, 2007). 
Além disso, a economia é uma ciência fundamental na formação do 
engenheiro que trabalha nos sistemas de produção, assim como 
a sociologia e a psicologia, que apresentam lugares de destaque, 
devido ao fato de que a gestão de pessoas é um aspecto integrante 
dos sistemas de produção, que são projetados, implantados e 
aperfeiçoados para o aumento da produtividade e da eficiência em 
4848 
seu sentido mais amplo. O conceito de produção deve estar associado 
comconceitos como motivação, participação, processos de decisão e 
cultura organizacional. A modelagem é um instrumento de trabalho 
importante nos sistemas de produção, pois está voltada para a 
construção de modelos que consigam captar as dimensões mais 
relevantes de um determinado problema cuja solução permita que as 
decisões sejam tomadas da melhor maneira possível. A utilização da 
matemática e da estatística na construção de modelos que enfrentem 
os complexos problemas relacionados aos sistemas de produção é 
uma das competências mais importantes para um engenheiro atuante 
nessa área, que também deve considerar a responsabilidade social 
das empresas e suas consequências para os colaboradores e para a 
sociedade em geral (BATALHA, 2007).
A Indústria 4.0 apresenta vários desafios para o setor de manufatura, 
pois a imensa quantidade de informações disponíveis na internet 
aumenta a complexidade na tomada de decisões nas empresas. Em 
toda a história da indústria é possível encontrar esforços voltados 
para o aumento da produtividade. A concorrência cada vez maior 
entre as empresas cria uma maior necessidade por métodos de 
melhoria que sustentem cada vez mais a competitividade nos 
sistemas de manufatura, fundamentados nos conceitos de produção. 
Em termos conceituais, um sistema de manufatura pode ser 
definido como um conjunto de máquinas, elementos de transporte, 
computadores, estrutura de armazenamento e outros itens que 
são usados em conjunto para o desenvolvimento do processo 
produtivo. É importante ressaltar que as pessoas também fazem 
parte dos sistemas de manufatura. A medida do desempenho da 
produção é muito importante e pode ser definida como o processo 
de quantificar a eficiência do processo produtivo, fundamentada em 
princípios relacionados a custo, flexibilidade, velocidade, confiabilidade 
e qualidade. Os critérios de medida de desempenho devem ser 
orientados para o objetivo central das empresas, que é o aumento de 
produtividade e lucratividade (MUTHIAH, 2006).
4949 49
 PARA SABER MAIS
A palavra “produção” deriva da palavra latina producere, 
que significa “fazer aparecer”. Trata-se de um fenômeno 
econômico no qual o homem atua sobre a natureza, com 
o objetivo de produzir bens necessários para a satisfação 
de suas necessidades fundamentais. Aliás, o conceito de 
necessidade está no próprio fundamento da economia 
e, consequentemente, da administração de empresas e 
gestão em geral.
A Figura 1 apresenta algumas ideias estratégicas utilizadas na gestão 
da produção.
Figura 1 | Ideias estratégicas na gestão da produção
 
Fonte: Creative-Touch/iStock.
Ao longo dos últimos anos, foram realizadas várias tentativas para 
analisar e modelar os sistemas de manufatura, com o objetivo de 
controlá-los de maneira cada vez mais eficiente e de apresentar 
5050 
alternativas voltadas para o aumento de produtividade. Os métodos que 
consideram o processo produtivo como um sistema podem identificar 
elementos de manufatura e modelá-los em uma estrutura hierárquica, 
a partir de conceitos da matemática e da computação que permitem 
simular algumas etapas do processo produtivo, decompondo cada uma 
destas etapas em unidades menores e simplificadas, que são analisadas 
mais facilmente e com maior eficiência (MUTHIAH, 2006). 
1.2 Produtividade inteligente e transformação digital
O conceito de produtividade inteligente pode ser compreendido a 
partir do amplo contexto da transformação digital, que pode ser 
definida como a utilização de tecnologias disruptivas para melhorar 
o desempenho de uma empresa ou ampliar os conhecimentos 
dos trabalhadores. Trata-se de uma mudança de paradigma que 
estimula a completa mudança na estrutura das organizações em 
geral. A transformação digital é a peça-chave da inovação e deve ser 
considerada como uma prioridade estratégica para empresas, governos 
e universidades. Os desafios da produtividade do futuro (produtividade 
inteligente) estão muito associados a um complexo grupo de fatores: 
tecnologias inovadoras, ritmo acelerado das mudanças disruptivas, 
flexibilidade das soluções industriais customizadas e grande diversidade 
de clientes e mercados. Com o surgimento da industrialização, alguns 
pesquisadores afirmam na literatura científica que foi iniciado um 
processo chamado de primeira idade da máquina. Agora, com as 
inovações da Indústria 4.0, é possível afirmar que estamos vivendo a 
segunda idade da máquina, na qual os computadores e outros sistemas 
digitais estão fazendo para a capacidade intelectual das pessoas o 
que a máquina a vapor fez pela força muscular na primeira revolução 
industrial, iniciada no Século XVIII (AZEVEDO, 2017). 
Na verdade, a humanidade vive o início de uma revolução que 
mudará essencialmente a forma como vivemos, trabalhamos e nos 
relacionamos. O conceito de inteligência foi incorporado de maneira 
5151 51
definitiva aos sistemas de manufatura, dando origem ao conceito 
de fábrica inteligente, na qual os sistemas ciberfísicos monitoram os 
processos físicos, criando uma espécie de cópia virtual do mundo 
físico e tomando decisões em alguns casos com eficiência muito além 
da capacidade humana de análise e interpretação de dados. Além 
disso, as fábricas inteligentes utilizam de forma intensa e constante 
os sistemas ciberfísicos e a internet das coisas, fazendo com que as 
máquinas se comuniquem entre si e também com os seres humanos 
em tempo real (AZEVEDO, 2017). 
A produtividade inteligente está inserida em um contexto chamado 
de Consórcio de Internet Industrial (Industrial Internet Consortium - 
IIC), que foi fundado em 2014 pelas empresas AT&T, Cisco, GE, IBM 
e Intel com o objetivo de estimular a inovação, desenvolver normas 
tecnológicas, aumentar a operabilidade das fábricas inteligentes e 
garantir a segurança contra-ataques cibernéticos. Este Consórcio 
é considerado como um catalisador que coordena as prioridades 
tecnológicas para a utilização da internet na indústria e está dividido 
em três grandes “ondas” de inovação: revolução industrial (“onda” 
1), na qual as máquinas e fábricas ampliam o poder econômico em 
escala e escopo; revolução da internet (“onda” 2), que possui o poder 
computacional e; o crescimento das redes distribuídas e Internet 
industrial (“onda” 3), fundamentada em ciência de dados, aprendizado 
de máquina, automatização e predição (AZEVEDO, 2017). A partir destas 
três “ondas” de inovação, é possível considerar que o conceito de 
produtividade inteligente integra trabalhadores, máquinas, produtos e 
recursos naturais que se comunicam de forma tão natural quanto os 
usuários de redes sociais.Com efeito, a competitividade está exigindo 
mudanças significativas nos sistemas de manufatura, pois o ciclo de