A indústria 4.0 e a transformação da Tecnologia Operacional (TO): tecnologias, benefícios e desafios

23 de fevereiro de 2022Deb Richardson

A transformação digital é conhecida por afetar as organizações que lidam principalmente com informações e dados (serviços financeiros, telecomunicações, varejo, etc.), mas também está impulsionando mudanças significativas no setor da manufatura. Essa evolução rumo à informatização e à transformação dos sistemas de manufatura foi apelidada de "Indústria 4.0".

Mas o que é Indústria 4.0? Quais tecnologias estão tornando-a possível? E quais são os benefícios e os desafios que ela traz à medida que os ambientes de tecnologia operacional (TO) se transformam?

O que é Indústria 4.0?
O que é tecnologia operacional?
Indústria 4.0 em contexto
Tecnologias da Indústria 4.0 e a transformação da TO
Convergência de TI/TO
Benefícios da transformação da TO
Desafios da transformação da TO
Conclusão

O que é Indústria 4.0?

A Indústria 4.0, também conhecida como Quarta Revolução Industrial, é possível devido ao surgimento e à adoção de novas tecnologias de edge computing que borram a linha entre tecnologia da informação (TI) e tecnologia operacional (TO) para trazer transformação digital ao chão de fábrica.

Essas tecnologias de edge incluem vários avanços, como big data, big analytics, robótica, edge computing, impressão 3D, inteligência artificial e machine learning (IA/ML), cloud computing híbrida e muito mais.

O que é tecnologia operacional (TO)?

A tecnologia operacional (ou operacional technology) engloba o hardware e o software que controlam o processo de produção industrial físico. Sistemas de controle industrial, controladores lógicos programáveis, controle de supervisão e sistemas de aquisição de dados são exemplos de TO.

Tradicionalmente, essa tecnologia tendia a ser muito especializada e isolada, muitas vezes usando protocolos proprietários fechados. Sendo assim, a TO tendia a criar silos de comunicação e dados, provocando ineficiência e dificultando, se não impossibilitando, o compartilhamento e a utilização eficazes dos dados disponíveis. Com a indústria 4.0, essas limitações estão sendo eliminadas.

Indústria 4.0 em contexto

Primeiro, vamos falar um pouco sobre as três primeiras revoluções industriais para entender o contexto histórico em que estamos.

Revolução Industrial

A Primeira Revolução Industrial, também conhecida simplesmente como Revolução Industrial, foi um período de ampla transformação durante o qual os métodos de produção tradicionais (em que tudo era, em grande parte, feito à mão) foram substituídos por novos processos de fabricação mecanizados.

Algumas tecnologias que tornaram isso possível foram novas fontes de energia (como vapor e água), aumento do uso de ferro e aço e diversas novas invenções, incluindo o motor de combustão interna e o tear elétrico.

Na Grã-Bretanha, Europa e Estados Unidos, a Revolução Industrial começou no século XVIII, mas outras partes do mundo ficaram para trás e só tiveram suas revoluções industriais mais tarde.

Segunda Revolução Industrial

A Segunda Revolução Industrial, também conhecida como Revolução Tecnológica, ocorreu entre o final do século XIX e a primeira metade do século XX.

Esse foi um período de crescimento industrial explosivo, possibilitado por novas invenções e descobertas científicas, como, por exemplo: a produção de aço significativamente mais eficiente, o uso de eletricidade para fornecimento de luz e energia, maquinário, produção e refinamento de petróleo, telégrafos e telefone, o automóvel, a construção de ferrovias e muito mais.

Terceira Revolução Industrial

A Terceira Revolução Industrial, também conhecida como Revolução Digital, começou na segunda metade do século XX e continua até hoje.

A Revolução Digital, como você deve imaginar, foi marcada pela adoção rápida e generalizada dos computadores digitais. Um número enorme de avanços tecnológicos tornou isso possível. No entanto, isso se deve, em grande parte, à produção e adoção em massa de computadores pessoais, ao desenvolvimento da Internet, à invenção da World Wide Web e à criação e proliferação de smartphones.

Quarta Revolução Industrial

Estamos na Quarta Revolução Industrial, ou Indústria 4.0, que tem como base direta a Revolução Digital e está tendo um impacto significativo na forma como as operações de manufatura acontecem hoje.

É claro que, com o ritmo acelerado das mudanças e do avanço tecnológico, já se fala em Indústria 5.0 e outras evoluções geracionais semelhantes. Por exemplo, no Japão, fala-se em “Sociedade 5.0”, que tem como base quatro estágios anteriores da sociedade: caça, agricultura, indústria e informação. Mas, por enquanto, analisaremos a Indústria 4.0 e como ela torna a transformação da TO possível.

Tecnologias da Indústria 4.0 e transformação da TO

Com a revolução digital sendo possível pelo desenvolvimento e crescimento explosivo de computadores e da Internet, a Indústria 4.0 aproveita e amplia a base digital para criar condições que possibilitam a transformação da T.

Os computadores surgiram e se proliferaram em fábricas durante a Terceira Revolução Industrial. No entanto, eles geralmente operavam em silos, funcionando como ilhas independentes nas quais os dados não eram visíveis, acessíveis ou compartilhados. Na Quarta Revolução Industrial, esses silos estão sendo desfeitos, e os dados estão cada vez mais visíveis e acessíveis. Isso permite uma análise mais profunda, mais eficiência e níveis de otimização global nunca antes possíveis.

A transformação da TO é possível pela grande variedade de tecnologias, incluindo:

Edge Computing
Robótica
Digital twins (gêmeos digitais)
Sistemas ciberfísicoso
Internet das coisas (IoT)
Computação em nuvem híbrida (cloud computing)
Big data, big analytics e visualização de dados
Dispositivos móveis
Realidade aumentada (Argumented Reality) e vestíveis (wearables)
Melhorias na cibersegurança
Wireless de quarta e quinta geração (4G e 5G)
Interação de alto nível com o cliente e caracterização detalhada do cliente

Esta não é uma lista abrangente, claro, mas dá uma ideia das tecnologias que possibilitam a geração, captura, processamento e utilização de dados em praticamente todos os lugares. Isso, combinado aos avanços da tecnologia operacional, está possibilitando uma mudança fundamental nas operações industriais modernas, levando à transformação da TO.

Convergência de TI/TO

Convergência de TI/TO é o que acontece quando as organizações conectam seus sistemas de tecnologia da informação e tecnologia operacional, além de começarem a substituir sistemas de TO especializados e sob medida por abordagens definidas por software e hardware de TI prontas para uso.

Essa convergência permite que as organizações aproveitem melhor os dados que têm. Os dados gerados pela TO, que controlam os sistemas no chão de fábrica, podem ser encaminhados para o departamento de TI para processamento e análise, e podem ser usados para alterar ou otimizar os processos de manufatura.

A convergência de TI/TO também permite antecipar a solução de problemas, fazendo com que possíveis problemas sejam identificados e resolvidos no começo do processo de design e desenvolvimento, economizando tempo e dinheiro.

Naturalmente, a TI também é afetada por essa convergência, moldada pelos requisitos do mundo da TO, como segurança, confiabilidade, baixa latência, entre outros.

Transformação da TO: benefícios

A transformação da TO, habilitada por essas novas tecnologias e pela convergência da TI/OT, tem vários benefícios essenciais para a manufatura, incluindo:

Aumento da eficácia geral do equipamento (OEE), melhora da qualidade, desempenho e disponibilidade das operações de manufatura.
Redução do downtime causado por falhas no equipamento com a manutenção preditiva orientada por IA/ML.
Aumento da eficiência e eficácia dos funcionários com as informações precisas e oportunas necessárias para a tomada de decisão.
"Fábricas inteligentes" cada vez mais autônomas, capazes de gerenciar e otimizar a produção com o mínimo de intervenção humana.
Habilitação da "personalização em massa" (a produção em massa de itens personalizados), cada vez mais esperada e exigida pelos consumidores.
Uso da IA/ML para otimizar inventários, equipamentos e processos, prevenindo possíveis problemas e prescrevendo soluções para os problemas quando eles surgirem.

Esta não é uma lista exaustiva dos benefícios da transformação da TO e da Indústria 4.0, mas esses itens demonstram algumas das melhorias e eficiências possíveis quando a tecnologia da informação e a tecnologia operacional convergem.

Transformação da TO: desafios

Naturalmente, há muitos desafios que limitam a implantação e a adoção da transformação da TO, incluindo segurança, falta de pessoal qualificado e muito mais.

Vulnerabilidades na cibersegurança são sempre uma preocupação, e ainda mais com a superfície de ataque ampliada criada com a convergência da TI/TO.
A falta de conjuntos de habilidades e de pessoal qualificado já foi identificada como um dos principais riscos para os esforços de transformação digital, ainda mais na Indústria 4.0, porque os especialistas em TO se aposentaram e levaram consigo suas habilidades e experiência únicas.
Integração de ativos existentes. Há uma grande diversidade de protocolos, interfaces e padrões mais ou menos abertos, principalmente no que diz respeito aos longos ciclos de vida dos equipamentos de TO, que geralmente superam 10 anos.
O volume de dados gerado pode se tornar rapidamente excessivo, resultando em uma necessidade crescente de aumentar a capacidade de processamento e armazenamento, além de exigir especialistas em dados com habilidades e treinamento exclusivos.

E, novamente, esses não são os únicos desafios que as organizações enfrentarão pela transformação da TO e pela Indústria 4.0. Embora possam ser difíceis de gerenciar, eles não são intransponíveis.

Conclusão

Embora a transformação digital da Indústria 4.0 envolva vários desafios, os benefícios e a eficiência que ela proporciona são significativos. A combinação de tecnologia da informação e tecnologia operacional (convergência entre TI/TO) torna os setores mais eficientes, resilientes e responsivos, beneficiando clientes, funcionários e organizações.