Webinar sobre Indústria 4.0
Alexandre Balestrin Corrêa
Diretor de Desenvolvimento
Elipse Software
abc@elipse.com.br

AGENDA
 A Elipse Software (< 5 min)
 Conceitos da Indústria 4.0 - Alexandre Baroni (35-40 min)
 Aplicações da Indústria 4.0 - João Peixoto (35-40 min)
 Perguntas (10-15 min)

Soluções
em software para
Automação e
Gerência de Processos
Brasil e
Taiwan
Escritórios
no Mundo
30 países
Parceiros
no Mundo
1986
Experiência
Liderança
no Brasil
50.000
Sistemas
Instalados

 Sistema de Gestão Predial
 Manufatura
 Automação de Subestações
 Centros de Distribuição de Energia
 Saneamento
 Trens e Ferrovias
TIPOS DE APLICAÇÕES

NOSSAS SOLUÇÕES
 Através dos nossos softwares, coletamos e analisamos os dados presentes
em qualquer equipamento, em qualquer meio físico ou protocolo (IoT)
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 Inscreva-se em nosso newsletter em http://newsletter.elipse.com.br

Conceitos da Indústria 4.0
Alexandre Baroni
Produttare

Indústria 4.0
FÁBRICA INTELIGENTE, o próximo passo da Automação!
Dr. Eng. Alexandre BARONI
alexandre.baroni@gmail.com
alexandre.baroni@brnmetal.com.br
out/2016
OBS: Material ADAPTADO da empresa FESTO, SIEMENS, Deloitte, IBM entre outros

1. Desafios que levaram a Industria 4.0
2. Evolução Histórica e Conceitos
3. Arquiteturas Propostas (Smart Manufactury & Industrie 4.0)
4. Pilares 4.0 (“a debater”)
4.1 CPS
4.1 IoT
4.3 Cloud
SUMÁRIO

• Ritmo acelerado da mudança tecnológica
• Soluções personalizadas
• Tecnologias inovadoras
• Grande diversidade de clientes e mercados
• Pressão permanente sobre os custos
• Globalização
• Aumentar a importância da disponibilidade de produto e entrega rápida
• O aumento dos custos de energia e consciência ambiental
• Redes, flexibilidade e adaptabilidade na produção
Automato*, Auto-aprendizagem e Sistemas baseados em Conhecimento
Os desafios da "Produção do futuro" levaram a Indústria
4.0
* Produtos e Máquinas se comunicam e tomam decisões
QUESTIONAMENTO:
Será a 4ª Revolução ou
Evolução industrial ??

HISTÓRICO
Projeto do governo alemão que visa promover a informatização da
manufatura (indústria 4.0)
Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC) – Iniciativa Norte
Americana
A fábrica, baseada nestes conceitos, se caracteriza pela capacidade de
adaptação, eficiência de recursos, ergonomia e integração entre clientes
e parceiros em processos de negócio e de valor.

HISTÓRICO
• O termo industria 4.0 se tornou publicamente conhecida em 2011, quando uma iniciativa com o
mesmo nome – uma associação de representantes do setor produtivo, político e acadêmico –
promoveram a ideia com uma abordagem para o fortalecimento da competitividade da indústria
manufatureira alemã (Kagermann, Lukas, & Wahlster, 2011).
• O governo federal alemão apoiou a ideia anunciando que a indústria 4.0 faria parte do projeto
High-Tech Strategy 2020 for Germany, que levaria o país à liderança na inovação tecnológica.
Como consequência, foi criado um grupo de trabalho para a indústria 4.0.
• A primeira recomendação desenvolvida para a implementação da indústria 4.0, foi publicada em
abril de 2013, Kagermann et al. (2013) descreveram sua visão para a indústria 4.0.

Evolução Industria 1.0 – 4.0
1.0
2.0
3.0
4.0
Produção Mecanizada
Energia à Vapor
Final do século 18
Produção em Massa –
Divisão do Trabalho
Energia Elétrica
Início do século 20
Incremento da Digitalização
e automação
Eletrônica / TI
Década de 70
Automação Integrada
Sistemas Físicos
Cibernéticos para Produção
(CPPS)
Século 21
(t)
COMPLEXIDADE

A mudança para a Indústria 4.0 irá envolver uma transição
de longo prazo
Tecnologia de Automação
LOCAL
ONTEM
Automação suporta a
COMUNICAÇÃO
HOJE
Otimização de todo o
desenvolvimento do
produto, processos e
produção
usando inovação em
sistemas e software
AMANHÃ
Auto organização dos
sistemas físicos
baseados em sistemas
virtuais
O DIA DEPOIS ...
Indústria 3.0 Indústria 3.0x Indústria 4.0
Benefícios apenas em certos casos,
devido ao alto custo e pouco
conhecimento
Benefícios continuam a ser provados
!
ADAPTADO: Siemens Industry, Detlef Pauly

• Indústria 4.0 centra-se na produção de produtos inteligentes, métodos e
processos
• Sistemas Cibernéticos Físicos para Produção (CPPS) que permitem a “fábrica
inteligente”;
• Os produtos são inteligentes e apoiam ativamente o processo de produção;
• Em suas interfaces, a fábrica torna-se parte de uma infra-estrutura inteligente;
• A produção é adaptado ao ritmo humano
A visão da Indústria 4.0 como parte de um mundo
conectado, inteligente

No futuro ao produtos “devem”....
…serem tratados
como objetos abstratos
CAD model
Product model
Communication
model
Service model
R Resource and Energy
model
…serem descritos por modelos
…serem localizados
em qualquer tempo
…ter uma interface de rede
padronizada
7
6
5
4
3
2
1
WiFi
IP
OPC UA
Services
…oferecer autonomia
IPV6
[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]
…ter identidade única

PLM
ERP
MES
Gestão da
Mudança
Manutenção Controle de
DesmontagemProjeto de Engenharia
Operação
Desenha
Planeja
Programa
Mudança
EconomiaConserta
Entrega
Logística
Cliente
Informado
Rede de Informações
Cloud
BigData
Analisa
Set-Up
Afetando completamente o ciclo de vida ...

Ethernet
SCADA
SETUP PRODUÇÃO
SETUP PRODUÇÃO
PLC
FiosPosições
desconhecidas
Locais Fixos
Hierárquico
monolítico
Produto com
ciclo de vida
curto Produtos
Individualizados
Competição
Internaciona
l
Demanda
por
Qualidade
Informação e Tecnologia da
Informãção
Adaptado: 2013, Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0
Manufatura 4.0

Pilares Tecnológicos da Manufatura 4.0 ...
Cyber-Physical Systems (CPS) –
É um ambiente de sistemas interconectados em que sensores inteligentes podem
automaticamente configurar uma máquina e também auto ajustar os processos de
produção de forma descentralizada de acordo com dados coletados e analisados em
tempo real.
É a Fusão do mundo físico e do mundo virtual. Os CPS são " integrações de cálculo e
processos físicos, e de computadores e redes de monitoramento e controle físico dos
processos.
• Em geral, com sistemas fechados de feedback, onde os processos físicos afetam os
cálculos e vice versa." ( Lee, 2008, pág. 363 ) .

Pilares Tecnológicos da Manufatura 4.0 ...
Internet das Coisas (IoT) – Disponibilização de dados em tempo real
através de dispositivos móveis utilizando-se de:
• Conexão dos dispositivos móveis a grandes bancos e dados através da
internet
• Identificação de alterações na capacidade física das coisas através de
sensores inteligentes;
• Sendo capaz de interagir e conectar com diversos objetos de forma
sensorial e inteligente
Big Data – Capacidade de processamento de grandes volumes de dados
calculando de forma real time as programações de máquinas e ajustes nos
processos produtivos de forma integrada na cadeia produtiva.
Analytics – Através da aplicação de conceitos e modelos matemáticos de
planejamento preditivo integrados ao chão de fábrica.

Fábrica inteligente (Smart Factory)
A fábrica inteligente é definida como uma fábrica que compreende o
contexto e ajuda pessoas e máquinas na execução de suas respectivas
tarefas
Isto é obtido mediante sistemas de trabalho em segundo plano (“Calm
System”), e meios sensíveis ao contexto, nos quais o sistema pode levar
em consideração informações de contexto como a posição e status de
um objeto.
Estes sistemas cumprem suas tarefas tendo como base a informação
procedente do mundo físico e do virtual.
Em uma fábrica inteligente os CPS se comunicam por meio da Internet
das coisas e auxiliam pessoas e máquinas na execução de suas tarefas
Pilares Tecnológicos da Manufatura 4.0 ...

Smart homes
Smart buildings
Smart logistics
Smart grid
Smart mobility
Business web
Social web
CPPS
Manufatura 4.0
Smart factory
© 2015. For information, contact Deloitte Touche Tohmatsu Limited.
Integração da Manufatura com ambientes ...

Interoperabilidade (Interoperability) - é um elemento muito importante da Industria 4.0. Na Industria 4,0 a empresa , os CPS
e os seres humanos estão conectados por meio da Internet das coisas e da Internet de Serviços. Os padrões serão um fator
chave de sucesso para a comunicação entre CPS de diversos fabricantes.
Virtualização (Virtualization) - Significa que os CPS são capazes de monitorar processos físicos. Estes dados de sensores estão
ligados a modelos de plantas virtuais e modelos de simulação. Isto significa dizer que uma cópia virtual do mundo físico é
criado.
Descentralização (Decentralization) - A crescente demanda por produtos customizados torna cada vez mais difícil o controle
central dos sistemas. Os computadores embarcados permitem aos CPS tomar decisões por conta própria. Somente os casos
de falhas de tarefas, são delegados a um nível mais elevado (Hompel, Otto , 2014, p.6).
Capacidade em tempo real (Real-Time Capability) - Para tarefas organizacionais é necessário que os dados sejam coletados e
analisados ​​em tempo real. O estado da planta deverá estar permanentemente rastreado e analisado​​. Assim, a planta pode
reagir à falha de uma máquina e reencaminhar para outra máquina ( Schlick et al., 2014, p.75).
Orientação por serviço (Service Orientation) - As informações sobre os serviços das empresas , os CPS , e as pessoas estão
disponíveis na IoS e podem ser utilizados por outros participantes. Eles podem ser oferecidos tanto internamente quanto
externamente à empresa via Cloud, por exemplo.
Princípios estruturais da Industria 4.0

METODOLÓGICOS:
Modularidade (Modularity) - Os sistemas modulares são capazes de se adaptarem (flexibilidade) às mudanças das
necessidades, por meio da substituição ou ampliação dos módulos individuais. Portanto, os sistemas modulares podem ser
facilmente ajustado , no caso de flutuações sazonais ou mudanças nas características do produto.
Produção Enxuta (Lean Manufacturing) – Os fluxos de valor e processos produtivos dever estar ajustados. Redução das
perdas ao longo do fluxo de valor precisam ser entendidas para melhor aproveitamento das tecnologias.
Princípios estruturais da Industria 4.0

“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. A estimativa é que, em 20 anos, boa parte da
indústria alemã tenha adotado esse padrão de produção.
Hoje, o país já conta com alguns exemplos de fábricas inteligentes. Na unidade de equipamentos
eletroeletrônicos da Siemens, em Amberg, as linhas de produção não lembram em nada as tradicionais, que
repetem continuamente a manufatura da mesma peça.
Sem a interferência de funcionários, máquinas que operam 24 horas por dia fabricam 950 diferentes
componentes que são encomendados pelo sistema. A automação extrema leva a um baixíssimo índice de defeitos
— um estudo da consultoria americana Gartner em Amberg registrou 15 peças com defeito a cada 1 milhão
produzido.
“Não são apenas a competição e o aumento de custos que estão exigindo mudanças na manufatura”, diz Sieg-
fried Russwurm, presidente mundial da divisão industrial da Siemens. “O ciclo de vida da tecnologia está se
reduzindo e as demandas por uma produção sob medida estão aumentando.”
Fábrica do Futuro (Exemplo Alemão)
FONTE: http://exame.abril.com.br/revista-exame/edicoes/1068/noticias/a-fabrica-do-futuro

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.
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.
Essa defasagem tecnológica tem várias explicações. A primeira é que o Brasil ainda tem uma economia fechada.
Com o mercado doméstico garantido, as indústrias instaladas aqui têm menos incentivos para investir em
aumento de produtividade.
Fábrica do Futuro (Defasagem Tecnológica – offset)
FONTE: http://exame.abril.com.br/revista-exame/edicoes/1068/noticias/a-fabrica-do-futuro

Aplicação

Aplicações

Aplicações da Indústria 4.0
João Peixoto
SENAI

Motivação
Como é uma fábrica dentro dos
conceitos da ....

Necessidade da indústria do “Futuro”
REQUISITOS DA FÁBRICA DO FUTURO
• Capacidade de interação;
• Cooperação entre as empresas;
• Suporte de hardware heterogêneo interoperável;
• Escalabilidade, adicionando ou retirando o número de
recursos sem interromper as operações;
• Agilidade através da adaptabilidade e reconfiguração;
• Tolerância à falha e recuperação dela;
• Diversidade nos requisitos do produto;
• Produtos customizados;
• Lotes pequenos de produção.
JAMMES, Francois; SMIT, Harm. Service-Oriented Paradigms in Industrial Automation. IEEE
Transactions On Industrial Informatics, New Jersey, v. 1, n. 1, p.62-70, Feb. 2005. Institute of
Electrical & Electronics Engineers (IEEE).
SOLUÇÃO?

A quarta Revolução Industrial
4.0
4.0
4.0
Vendas
Financeiro
Expediçã
o
Projeto
Produção
Suprimentos

“ A Fábrica 4.0” – Interoperabilidade
Interoperabilidade, permitindo que todos os CPS de uma fábrica ou ambiente industrial,
mesmo que descendentes de diversos fornecedores, possam se comunicar através das redes;
Ganhos:
Hardware heterogêneo;
Flexibilidade.
IoT

“ A Fábrica 4.0” – Virtualização
Virtualização, possibilitando que os dados obtidos dos CPS nos produtos e equipamentos
físicos sejam transmitidos aos modelos virtuais e em simulações, espelhando
comportamentos reais no ambiente virtual;
Ganhos:
• Simulação dinâmica processo
fabril;
• Programação em sistema virtual
antes aquisição do real;
• Melhor análise do processo
produtivo.
Interação Real com
Virtual
Digitalização do processo produtivo

“ A Fábrica 4.0” – Descentralização
Descentralização dos controles dos processos produtivos, com produtos que irão gerir as
tomadas de decisões na manufatura e nos processos de produção em tempo real;
Ganhos:
• Rastreabilidade em tempo real;
• Customização produtos;
• Diversificação do produto;
• Pequenos lotes de produção;
• Flexibilidade de produção.

“ A Fábrica 4.0” – Adaptação em tempo real
Adaptação da produção em tempo real, dados serão analisados no instante em que são
coletados, permitindo que a produção seja alterada ou transferida para outros silos em caso
de falhas ou na produção de bens customizados;
Repositório em Nuvem
Ganhos:
• Auto-organização da produção;
• Customização do produto;
• Flexibilidade de produção;
• Predição de comportamento e
falha.

“ A Fábrica 4.0” – Orientação a serviços
Orientação a serviços. Dados e serviços serão disponibilizados em rede aberta, de forma a
dispor suas funcionalidades para alocação.
Ganhos:
• Auto-organização da produção;
• Customização do produto;
• Flexibilidade de produção;
• Equipamentos heterogêneos;
• Lotes pequenos de produção.

“ A Fábrica 4.0” – Sistemas modulares
Sistemas modulares dos equipamentos e linhas de produção tornarão as fábricas mais
flexíveis e adaptáveis às alterações necessárias.
Ganhos:
• Auto-organização da produção;
• Flexibilidade de processo;
• Reconfiguração do processo produtivo;
• Produtos customizados;
• Produtos diversificados;
• Pequenos lotes de produção.

Sintese
REQUISITOS
• Capacidade de interação;
• Cooperação entre as empresas;
• hardware heterogêneo
interoperável;
• Escalabilidade;
• Agilidade através da reconfiguração;
• Tolerância à falha e recuperação
dela;
• Diversidade nos requisitos do
produto;
• Produtos customizados;
• Lotes pequenos de produção.
I) Interoperabilidade
II) Virtualização
III) Descentralização
IV) Adaptação da produção
em tempo real
V) Orientação a serviços
VI) Sistemas modulares dos
equipamentos
IoT – Internet das Coisas
Computação em Nuvem
Comissionamento
virtual
Análise de dados
Rastreabilidade
Máquina a Máquina
PRECEITOS FERRAMENTAS

Mensagem Final
“O futuro é amanhã,
Se você dormir hoje ....
... Já acordará no futuro!”
João Alvarez Peixoto

Perguntas?
Envie via chat ou levante a mão ( ) para falar
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Produttare
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João Peixoto
SENAI

Obrigado!
Alexandre Balestrin Corrêa
Diretor de Desenvolvimento
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