Integrando tecnologias inovadoras ao cenário produtivo, a manufatura avançada remodela a forma como os produtos são concebidos, desenvolvidos e fabricados.
O seu eixo central é aprofundar a automação de processos, mas o conceito vai além, abraçando diversos avanços tecnológicos que culminam em uma produção ágil, flexível e altamente eficiente.
A manufatura avançada está em amplo crescimento. Estima-se que 50 bilhões de máquinas já estavam conectadas a sistemas de informação em 2022, e a expectativa é de chegarmos a 100 bilhões em 2050.
Esse ambiente tecnológico redefine a essência da manufatura. Não é à toa que o conceito de Indústria 4.0 também é usado para descrever esse movimento, indicando uma das grandes revoluções no setor.
Saiba quais os fundamentos da manufatura avançada, as vantagens que ela traz e exemplos para estimular o desenvolvimento e a implementação de inovações na sua empresa. Siga a leitura.
O que é manufatura avançada?
A manufatura avançada, também conhecida como Indústria 4.0, reflete a convergência de máquinas, sistemas e dados no ambiente de produção. Ela representa uma evolução significativa nos métodos da indústria, promovendo controle, inteligência e eficiência operacional.
Tais avanços se devem à implementação industrial de tecnologias como:
Internet das Coisas
A manufatura avançada se baseia fortemente na Internet das Coisas (IoT), onde sensores e dispositivos inteligentes coletam e compartilham dados em tempo real.
Essa conectividade otimiza a comunicação entre máquinas, permitindo uma coordenação mais ágil e uma tomada de decisão mais precisa.
Inteligência Artificial (IA) e Aprendizado de Máquina
Algoritmos de IA e aprendizado de máquina permitem que os sistemas aprendam e se ajustem automaticamente às variações do processo.
Eles identificam padrões que não seriam facilmente percebidos por métodos tradicionais, e podem realizar ajustes de maneira automática para aperfeiçoar a produção.
Manufatura aditiva
A impressão 3D e outras tecnologias de manufatura aditiva trazem um componente importante para a manufatura avançada.
Elas possibilitam a produção de peças complexas e personalizadas de maneira eficiente, reduzindo desperdícios e aumentando a flexibilidade das indústrias.
Interface Homem-Máquina (IHM)
A manufatura avançada promove a colaboração entre humanos e sistemas automatizados.
Interfaces intuitivas e dispositivos de realidade aumentada facilitam a interação e a tomada de decisões, enquanto robôs colaborativos trabalham lado a lado com operadores humanos.
Toda essa evolução também recebe o nome de Indústria 4.0 por representar um elo na cadeia de transformação dos métodos produtivos.
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Revolução Industrial
Caracterizada pela mecanização através das máquinas a vapor, marcando a transição de uma economia agrária para uma baseada em manufatura.
Indústria 4.0
A manufatura avançada inicia a era dos sistemas ciberfísicos, onde os dispositivos que operam no mundo material são amplamente potencializados pelos dispositivos virtuais.
Princípios da manufatura avançada
Existem cinco características fundamentais que sustentam os processos de manufatura avançada:
- Modularidade;
- Descentralização;
- Operação em tempo real;
- Virtualização;
- Orientação de serviços.
Estes princípios são a base para ambientes de produção mais ágeis e adaptáveis.
1 – Modularidade
A modularidade refere-se à capacidade de construir sistemas de produção por meio de módulos intercambiáveis e interconectados.
Em vez de depender de uma linha monolítica, as empresas podem compor seus processos a partir de componentes independentes, criando uma estrutura flexível e adaptável.
Os sistemas modulares permitem reconfigurações rápidas, facilitando a adaptação a mudanças nas demandas de mercado ou introdução de novas tecnologias.
A modularidade reduz a dependência de linhas de produção dedicadas a um único produto, otimizando o uso de recursos e minimizando desperdícios.
Na indústria automotiva, por exemplo, a modularidade é evidente na abordagem de plataformas compartilhadas. Diferentes modelos de veículos utilizam os mesmos componentes básicos, permitindo uma produção mais eficiente e econômica.
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2 – Descentralização
A descentralização envolve a tomada de decisões autônomas pelos sistemas ciberfísicos, reduzindo a dependência de uma autoridade central. Cada módulo ou dispositivo tem a capacidade de avaliar e responder a situações específicas sem intervenção humana constante.
Sistemas descentralizados podem reagir instantaneamente a mudanças nas condições de produção, otimizando a eficiência e reduzindo o tempo de resposta a eventos não planejados. A descentralização também distribui a carga de processamento entre os sistemas, aliviando a demanda sobre uma única entidade.
3 – Operação em tempo real
A operação em tempo real é um pilar da manufatura avançada por garantir a coleta, processamento e utilização imediata de dados no controle dos processos de produção.
Sensores integrados a máquinas de produção acompanham o desempenho e o estado operacional, permitindo uma resposta imediata a anomalias ou mudanças nas condições de trabalho.
Monitorar e analisar atividades em tempo real permite a identificação imediata de problemas e a implementação de ajustes antes que impactem significativamente a produção.
Dados instantâneos também facilitam a identificação de oportunidades de otimização, contribuindo para a melhoria contínua dos processos.
4 – Virtualização
A virtualização cria representações digitais de processos e sistemas utilizados na manufatura avançada, permitindo simulações detalhadas antes da implementação física.
Também conhecida como Digital Twin, essa abordagem reduz riscos, custos e tempo associados a testes no mundo real.
Simulações digitais proporcionam uma visão detalhada do desempenho esperado, permitindo análises críticas antes da implementação física.
A virtualização facilita o treinamento de operadores em ambientes digitais, reduzindo o tempo necessário para familiarização com novos sistemas.
A indústria aeroespacial é uma referência no uso dessa tecnologia. As empresas do setor realizam simulações para testar o desempenho de aeronaves em diversas condições, permitindo ajustes antes mesmo da fabricação do protótipo.
5 – Orientação a serviços
A orientação a serviços destaca a transição de um modelo centrado na produção de produtos para um focado em oferecer soluções e serviços personalizados.
Essa mudança reflete a crescente demanda por experiências adaptadas às necessidades específicas dos clientes.
Ao oferecer soluções personalizadas, as empresas podem atender de forma mais eficaz às demandas individuais, aumentando a satisfação e a fidelidade.
A orientação a serviços ainda permite que as empresas ajustem rapidamente suas ofertas para responder às mudanças nas preferências e demandas do mercado.
Empresas de tecnologia dominam essa prática, incluindo serviços personalizados de suporte, consultoria e atualizações contínuas na venda de seus produtos.
Importância da tecnologia e inovação na indústria
As soluções já disponíveis tem o potencial de gerar uma economia de até R$ 73 bilhões por ano, segundo a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI).
O valor pode ser atingido conforme as empresas evitam reparos, elevam a eficiência da produção e reduzem os gastos com energia.
Um exemplo disso é a transição dos modelos reativos para uma estratégia de manutenção preditiva, evitando paradas não planejadas e reduzindo custos associados a reparos. Com os sistemas de avaliação em tempo real, é possível observar sinais de falhas e realizar pequenos ajustes para manter o bom funcionamento das máquinas.
Conforme o setor amadurece suas práticas, novas tecnologias podem contribuir para uma produção ainda mais inteligente, eficiente e eficaz.
A produção inteligente diz respeito a sistemas autônomos que colaboram em tempo real. Equipamentos conectados, sistemas de monitoramento e a capacidade de autodiagnóstico permitem a antecipação de falhas e a realização de ajustes rápidos.
A produção eficiente conta com a tecnologia em todas as fases do ciclo de vida do produto.
Engenharia, simulação, técnicas de controle e design são aprimorados por meio de soluções inovadoras, como modelagem computacional, prototipagem rápida e novas técnicas de fundição.
Já a efetividade da produção passa pela coordenação eficiente e a exploração integral dos recursos disponíveis.
Além de ajudar a cumprir as tarefas com mais velocidade e menos desperdícios, as tecnologias – sobretudo voltadas à gestão de dados – facilitam a tomada de decisões corretas sobre o que deve ser feito.
Benefícios da manufatura avançada
As técnicas e ferramentas da manufatura avançada geram uma série de benefícios para as organizações.
1. Automação e eficiência
Em primeiro lugar, a manufatura avançada promove a automação de tarefas repetitivas e a otimização de processos, reduzindo significativamente os tempos de produção.
Esse é o objetivo central por trás de todas as revoluções industriais, e atinge um nível de excelência no modelo 4.0.
A coleta e análise de dados em tempo real ainda possibilita uma tomada de decisões mais informada, otimizando o desempenho e a produtividade.
2. Flexibilidade
A manufatura avançada permite a produção personalizada em larga escala, atendendo às demandas de um mercado cada vez mais voltado para a individualização de produtos.
Sistemas modulares e processos flexíveis possibilitam uma reconfiguração rápida da produção para se adaptar a mudanças nas especificações ou demandas do mercado.
Um exemplo disso são as fábricas da BMW, que utilizando cópias digitais de protótipos e da própria fábrica são capazes de reconfigurar todo o espaço com agilidade a cada novo lançamento.
Dessa forma, cada planta da empresa pode trabalhar com mais de 40 modelos e detalhes personalizados que resultam em 2.100 configurações únicas de montagem.
3. Menos erros, mais qualidade
Sistemas de monitoramento contínuo e análise preditiva identificam problemas em potencial antes que se tornem defeitos, garantindo a qualidade desde o início do processo.
A rastreabilidade avançada ajuda a identificar a origem de falhas, acelerando a implementação de correções.
Um indicador-chave para avaliar esse ponto é a Eficácia Geral do Equipamento, ou OEE, na sigla em inglês.
Ele considera o tempo em que um equipamento está produzindo, e quantos itens dentro das especificações foram entregues no período.
4. Sustentabilidade
A automação e a otimização dos processos resultam em uma utilização mais eficiente da energia, reduzindo a pegada ambiental e os custos associados.
Além disso, a rastreabilidade avançada e a manutenção preditiva prolongam o ciclo de vida dos produtos, reduzindo o descarte precoce e promovendo uma abordagem mais sustentável.
5. Integração e colaboração
O compartilhamento instantâneo de informações entre diferentes partes da cadeia produtiva otimiza a coordenação e reduz os tempos de resposta.
Essa colaboração permite que setores inteiros possam se adaptar mais facilmente a mudanças nas condições de produção ou demandas do mercado.
Exemplos de aplicação da manufatura avançada
A manufatura avançada é responsável pela transformação de setores diversos, e não é difícil encontrar exemplos que mostrem como a inovação favorece a produção industrial.
Automotivo e aeroespacial
Pilares de referência em diversos avanços, os dois setores adotam sistemas modulares e linhas de produção flexíveis com maestria.
Além disso, a impressão 3D é usada para criar estruturas complexas e leves, enquanto sensores conectados monitoram o desempenho de aeronaves e veículos, permitindo a manutenção preditiva.
Saúde
A manufatura avançada permite a produção de próteses e dispositivos médicos personalizados, como próteses adaptadas à anatomia do paciente.
Processos contínuos também otimizam a produção farmacêutica, e sistemas rastreáveis garantem a segurança e autenticidade dos medicamentos entregues ao consumidor.
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Alimentos e Bebidas
Automação e operação em tempo real são fundamentais para evitar que os ingredientes e produtos estraguem antes de chegar às mesas.
O setor também adota sistemas modulares para lidar com uma demanda ampla – envolvendo diferentes sabores, tamanhos e condições de preparo.
Petróleo e Gás
A Internet das Coisas é responsável por grande parte do monitoramento realizado nas instalações de produção e distribuição.
Este recurso permite a identificação rápida de vazamentos e outras falhas, aumentando a segurança e a sustentabilidade do setor. Além disso, é comum o uso de robôs para operação em ambientes hostis, como plataformas submarinas.
Construção Civil
A impressão 3D é um dos grandes avanços nesse campo, facilitando a produção de peças pré-moldadas e agilizando a construção das estruturas.
Sistemas integrados ainda otimizam o planejamento e a execução de projetos, enquanto a realidade aumentada é um recurso útil para a sua visualização.
Conclusão
Os princípios da modularidade, descentralização, operação em tempo real, virtualização e orientação a serviços são alicerces fundamentais para a transformação da indústria. Ao trazer ganhos em eficiência, flexibilidade e qualidade, a manufatura avançada se torna uma abordagem indispensável nas empresas inovadoras.
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