A Indústria 4.0 é um ecossistema fabril onde os dispositivos e processos são inteligentes, interconectados e tomam decisões autônomas descentralizadas. Os sistemas fazem uma cópia virtual do mundo físico – sistemas ciber-físicos – para a construção e monitoração dos produtos físicos, podendo tomar decisões próprias para garantir a entrega. A Indústria 4.0 é a convergência digital, física e biológica com base em tecnologias como: Big Data; Internet das Coisas (IoT); Computação em Nuvem; Inteligência Artificial; Robótica; Biotecnologia; Drones; Impressoras 3D; e, Blockchain.

Existem quatro princípios de design da Indústria 4.0:

• Interoperabilidade – capacidade dos dispositivos, sensores e humanos se comunicarem usando a tecnologia de Internet das Coisas (IoT);
• Transparência das informações – capacidade dos sistemas de informação criarem cópias virtuais do mundo físico e coletar dados do processo de fabricação e da cadeia de valor;
• Assistência técnica – capacidade dos sistemas de proverem informações em situações que requeiram uma tomada de decisão de humanos;
• Decisões descentralizadas – capacidade dos sistemas ciber-físicos de tomarem decisões próprias para execução de suas tarefas de forma autônoma e acionar os humanos em casos de conflitos.

A coleta sistemática de dados dos dispositivos e sensores internos e externos permite a previsão de eventos e execução de ações de contorno para garantir a continuidade dos serviços. Por exemplo, a previsão de falhas em equipamentos e a reprogramação da linha de produção excluindo o equipamento durante o período de manutenção. Uma vantagem deste processo é que, normalmente, as manutenções preventivas têm menos impacto em tempo e custo que as manutenções corretivas.

Conhecendo as características de desempenho de cada equipamento, seu tempo de setup (configuração) e MTBF (Meantime-between-failure) é possível criar algoritmos que calculem a forma mais eficiente o processo fabril, levando em consideração as questões de logística da cadeia de suprimentos. O rastreamento da matéria-prima é feito desde a origem até o seu descarte usando a tecnologia Blockchain.

As análises de dados na Indústria 4.0 utilizam algoritmos de aprendizagem de máquina (Machine Learning e Deep Learning), dentro do contexto de inteligência artificial, que permitem os sistemas aprenderem continuamente e tomarem decisões não-programadas anteriormente. Estas análises envolvem seis atributos, conhecidos como Sistema 6C:

1. Conexão de dispositivos e sensores;
2. Computação em nuvem com armazenamento de grandes volumes de dados;
3. Ciber-físicos, criando cópias virtuais de modelos físicos;
4. Conteúdo e Contexto com significado e correlação;
5. Comunidade para compartilhamento e colaboração;
6. Customização e valor agregado.

A Indústria 4.0 afeta muitas áreas e traz impactos significativos nos negócios e na sociedade. Por exemplo, a partir de informações de monitoração do corpo humano em tempo real é possível prever problemas de saúde, auxiliar os médicos e sistemas de inteligência artificial no diagnóstico antecipado de doenças e prescrever medicamentos, exclusivos, para cada paciente. A indústria farmacêutica se adaptará a este novo cenário criando fábricas inteligentes capazes de produzir medicamentos personalizados em uma linha de produção de alto desempenho, aproveitando melhor os recursos de matéria-prima e evitando o desperdício de remédios. Na calda longa da transformação da indústria da saúde, as farmácias deixaram de serem ponto de estoque de medicamentos e assumirão outras funções.

A quarta revolução obrigará as empresas a repensarem seus processos tendo que embarcar tecnologia digital em seus produtos físicos. Por exemplo, a parte eletrônica de um carro hoje custa 40% do seu valor. Em estágios mais avançados, as empresas deverão combinar dimensões digitais, físicas e biológicas.

Existem muitos desafios técnicos a serem superados na Indústria 4.0, como:

• Segurança cibernética;
• Confiabilidade e estabilidade na comunicação entre as máquinas, incluindo tempos de latência curtos e estáveis (a expectativa é que a tecnologia 5G resolva parte destes problemas);
• Garantia de integridade dos processos de produção;
• Como proteger o know-how industrial (algoritmos dos sistemas ciber-físicos e de inteligência artificial);
• Como avaliar corretamente o retorno do investimento (ROI);
• Ausência de regulamentação, normas e certificações.

Outro grande desafio é como se dará a transformação da mão de obra e como lidar com o desemprego funcional. A Indústria 4.0 desencadeará uma completa reformulação no mercado, pois muitas funções nas áreas de produção e serviços serão substituídas por robôs, inteligência artificial, digitalização, entre outras.

De acordo com a consultoria McKinsey, 1,2 bilhão de trabalhadores, 50% da força de trabalho mundial, podem ser trocados por robôs. No Brasil, a estimativa da consultoria é que 53,7 milhões de trabalhadores brasileiros podem ter suas funções substituídas por robôs: na indústria (10,9 milhões); no varejo (10,4 milhões); em cargos administrativos e governamentais (9,2 milhões); na agricultura, pesca e caça (7,9 milhões); no transporte e armazenamento (3 milhões); na construção (2,9 milhões); entre outros.

Na China e na Índia o impacto será ainda maior, com 395,3 milhões e 235,1 milhões de funções que podem ser substituídas por robôs, respectivamente. Isto levará ainda mais a competitividade dos produtos asiáticos no mundo, caso a indústria do ocidente não implemente, rapidamente, fábricas inteligentes para minimizar o uso de mão de obra intensiva e reduzir os custos de produção.

Devemos considerar que o mundo está caminhando para a economia compartilhada e consumo sustentável. Esta mudança de comportamento da sociedade fará que os consumidores busquem produtos mais duráveis, sustentáveis e, principalmente, que atendam a seu perfil de consumo. As fábricas deverão ser flexíveis o suficiente para produzir produtos personalizados com custos similares a de produção em grande escala. Isto será possível através da produção sob demanda em locais próximos ao consumo. Fato que provocará uma revisão dos benefícios da globalização.

Para regiões e países instalarem fábricas inteligentes será necessário mão de obra qualificada. Isto cria um desafio para o sistema educacional qualificar professores e oferecer cursos que capacitem os alunos para trabalharem nas fábricas inteligentes, projetando, desenvolvendo e operando tecnologias da Indústria 4.0.

O governo de Portugal antevendo os desafios da quarta revolução industrial lançou a iniciativa Portugal i4.0 para identificar as necessidades da indústria portuguesa e orientar medidas públicas e privadas para atingir três objetivos centrais:

1. Acelerar a adoção das tecnologias e conceitos da Indústria 4.0 no setor empresarial português;
2. Promover empresas de tecnologia portuguesas a nível internacional;
3. Tornar Portugal um polo atrativo para o investimento no contexto Indústria 4.0.

A primeira ministra inglesa Theresa May apresentou os planos de tornar a Inglaterra um local ideal para empresas que desenvolvam sistemas de inteligência artificial, tornando o país um centro de excelência nesta área, gerando mais empregos, investimentos e oportunidades de novos negócios.

As evidencia comprovam que o mundo está se embarcando na quarta revolução industrial. Países que perderem este momento de transformação terão enormes dificuldades para manter a competitividade internacional.

Resumindo, não podemos perder tempo para a capacitação das pessoas e investir na construção de fábricas baseadas em tecnologias da Indústria 4.0.