A Era das Fábricas Inteligentes

          A Automação industrial é a aplicação de técnicas, softwares e/ou equipamentos específicos em uma determinada máquina ou processo industrial, com o objetivo de aumentar a sua eficiência, maximizar a produção com o menor consumo de energia e/ou matérias primas, menor emissão de resíduos de qualquer espécie, melhores condições de segurança, seja material, humana ou das informações referentes a esse processo, ou ainda, de reduzir o esforço ou a interferência humana sobre esse processo ou máquina. É um passo além da mecanização, onde operadores humanos são providos de maquinaria para auxiliá-los em seus trabalhos.

          A parte mais visível da automação, atualmente, está ligada à robótica, mas também é utilizada nas indústrias química, petroquímicas, alimentícias e farmacêuticas, com o uso de transmissores de pressão, vazão, temperatura, nível e outras variáveis necessárias para um SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído) ou CLP (Controlador Lógico Programável).

          É um setor em constante evolução tecnológica. Várias revistas de Automação estão recheadas de matérias trazendo basicamente a mesma mensagem: o futuro da Automação Industrial é sem fio. Assim como a telefonia celular revolucionou as Telecomunicações, as redes de sensores sem fio vão revolucionar as indústrias em alguns anos. Sensores pequenos, com baixo consumo e capacidade de se auto-organizar serão, em futuro breve, a base da instrumentação, tanto para automação de máquinas quanto para o controle de processos. Claro que ainda há desafios a superar, principalmente em termos de fornecimento de energia e aplicações em áreas perigosas, apenas para citar alguns. Mas a evolução tecnológica dos últimos anos não deixa dúvida que é uma questão de tempo. Uma rápida pesquisa na Internet já revela uma enorme quantidade de produtos wireless, desde transmissores de densidade até gateways multiprotocolo.

          “Numa fábrica inteligente, trabalhadores, máquinas, produtos e matérias-primas se comunicam de forma tão natural quanto pessoas numa rede social”, diz Henning Kagermann, diretor da Academia Alemã de Ciência e Engenharia, uma das entidades que lideram o projeto Indústria 4.0 (projeto desenvolvido por iniciativas americanas e europeias, em especial na Alemanha). A estimativa é que, em 20 anos, boa parte da indústria alemã tenha adotado esse padrão de produção. Esta nova visão de manufatura representa a chamada 4ª Revolução Industrial, onde Internet das Coisas (ambiente onde todos os equipamentos e máquinas estão conectadas em redes e disponibilizando informações de forma única), Big Data (termo que descreve o imenso volume de dados – estruturados e não estruturados – que impactam os negócios no dia a dia) e Serviços de computação da nuvem ajudam a criar redes de objetos inteligentes que se comunicam e permitem ao gerenciamento de processo de uma maneira independente.

          Nas fábricas inteligentes, os destaques serão cada vez mais os robôs. Um exemplo disso é a indústria automobilística, que está entre as mais robotizadas do mundo. Uma das mais modernas unidades da BMW, localizada na cidade alemã de Leipzig, possui mais de 1000 robôs. Os poucos funcionários acompanham tudo a distância pelas telas de computadores. Os seres humanos só supervisionam o trabalho das máquinas. Esta unidade da BMW é uma prévia do futuro das fábricas. “Estamos no estágio inicial de uma mudança tão profunda na manufatura como aquela provocada pela Revolução Industrial”, afirma Erik Brynjolfsson, professor de tecnologia da informação do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

          Para Andrew McAfee e Erik Brynjolfsson, professores do MIT e autores do livro A Segunda Era das Máquinas, o setor produtivo mundial está num processo movido por três forças: o avanço exponencial da capacidade dos computadores, a imensa quantidade de informação digitalizada e novas estratégias de inovação.

          O progresso computacional fez com que as máquinas ficassem muito mais potentes, ágeis e, sobretudo, baratas. 

          Em 1985, o computador mais rápido do mundo era o Cray-2, que custava 30 milhões de dólares. Hoje, um iPad tem capacidade de processamento superior à do Cray-2.

          A segunda característica dessa nova era industrial é a imensa quantidade de informação digital disponível. A concepção dos produtos, o design, os testes com novos materiais, os protótipos, a arquitetura da fábrica, a organização da linha de produção, o estoque de materiais, o manual de um equipamento, tudo é digital. Isso permitiu criar e operar ambientes fabris virtuais em sincronia com a unidade física. Os ganhos já são visíveis antes mesmo de os primeiros produtos ficarem prontos. Nas montadoras de automóveis Toyota, Fiat e Nissan, o tempo de desenvolvimento de um novo modelo caiu até 50% a partir do momento que designers e engenheiros passaram a usar informações digitalizadas e testes virtuais de peças.

          Na fabricante de aviões Embraer, os operários responsáveis pela produção do jato Legacy 500, em São José dos Campos, no interior paulista, começaram a treinar, de forma virtual em 3D, o que fariam no chão de fábrica um ano antes do início da produção. O projeto teve 12 000 horas de testes antes de a aeronave fazer a primeira decolagem. Defeitos que eram detectados somente com o avião no ar foram resolvidos ainda na fase de preparação. Na linha de montagem, os operários usam computadores e tablets. Em caso de dúvida, há sempre um vídeo para explicar como colocar uma peça. Com todos os ganhos da digitalização, o tempo de montagem já caiu 25%.

          A inovação é o resultado de se pensar diferente sobre o que se faz atualmente e tem como base a gestão do conhecimento e das informações já disponíveis. Primeiro, é preciso conhecer bem os fundamentos do que se quer inovar para não se prender a “porquês”. Quem se prende muito ao porquê das coisas dificilmente conseguirá inovar. “Outra coisa importante é saber questionar esses porquês. Muitas respostas surgem a partir daí”, ensina o cientista e professor da Universidade Federal do Amazonas (UFAM) Manuel Cardoso.         

          Novas estratégias de inovação tem sido constantes, o que contribui para a operação e a manutenção. Isso significa, na prática, mais funções de diagnóstico embutidas nos próprios equipamentos, auxiliando na manutenção proativa das malhas de controle, por exemplo. Um posicionador inteligente pode indicar, por exemplo, que o atuador está com vazamento ou que o controlador que está gerando seu setpoint está oscilando excessivamente, provocando desgaste prematuro da válvula.

                    Nos países ricos, estima-se que 25% de todas as funções na indústria deverão ser substi­tuídas por tecnologias de automação até 2025. Enquanto isso, no Brasil, a idade média de máquinas e equipamen­tos é 17 anos — ante sete anos nos Estados Unidos e cinco na Alemanha. Numa era de imensos ganhos tecnológicos, as empresas brasileiras estão presas a tecnologias ultrapassadas, o que afeta diretamente a produtividade do país.

          Enquanto o mundo se prepara para essa nova Revolução Industrial, o Brasil parece não ter se dado conta dos imensos desafios que o cercam. Em 2013, o país comprou menos de 1 300 robôs industriais — a Coreia do Sul adquiriu 21 000, e a China, 37 000.

          Os nossos desafios a serem enfrentados são grandes, como por exemplo:

          - Poucos incentivos para que as empresas brasileiras invistam em aumento de produtividade;

          - As "melhores práticas" são pouco difundidas em nosso país, continuamos fazendo o mesmo e esperando melhores resultados;

          - Uma empresa brasileira gasta, em média, 37% a mais que uma americana na aquisição do mesmo maquinário;

          - Excesso de burocracia ainda contribui na baixa produtividade e avanço tecnológico de nossas organizações;

          - Necessidade de uma mão de obra especializada, criativa, conhecedora das novas tecnologias e adaptada a uma evolução tecnológica rápida;

          - Apesar do grande foco em tecnologia, é preciso investir em pessoas. Só com investimentos em Gestão e Liderança é que as empresas terão equipes de alto desempenho;

          - Pequenas e médias empresas levam até dez anos para adquirir uma tecnologia lançada hoje;

          - Aumentar a confiabilidade e a disponibilidade dos sistemas/equipamentos. Para isso é preciso evoluir do nosso conceito atual de Manutenção para o novo conceito conhecido como Gestão de Ativos, baseado na norma ISO 55001.

          Sem preparação, a disputa com máquinas americanas e europeias poderá ser pior. Abraçar a inovação — seja ela um robô, um sensor, uma nova metodologia, um novo sistema de gestão ou o que vier pela frente — pode garantir um futuro para quem está cada vez menos relevante no presente.

Me Alessandro Trombeta

MBA em Gerenciamento da Engenharia de Manutenção

Supervisor de Manutenção na Cocamar

Professor de Engenharia na UniCesumar