O termo «indústria 4.0» nasceu a partir de um projeto de estratégias do governo alemão voltadas para a tecnologia. O termo foi usado pela primeira vez na Feira de Hannover em 2011. Em Outubro de 2012 o grupo responsável pelo projeto, ministrado por Siegfried Dais (Robert Bosch GmbH) e Kagermann (acatech) apresentou um relatório de recomendações para o Governo Federal Alemão implementar. Em abril de 2013 foi publicado na mesma feira um trabalho final sobre o desenvolvimento da indústria 4.0.

O seu fundamento básico implica que conectando máquinas, sistemas e ativos, as empresas poderão criar redes inteligentes ao longo de toda a cadeia de valor que podem controlar os módulos da produção de forma autónoma. Ou seja, as fábricas inteligentes terão a capacidade e autonomia para agendar manutenções, prever falhas nos processos e se adaptar aos requisitos e mudanças não planeadas na produção.

Hoje, o conceito de Indústria 4.0 refere-se à evolução tecnológica de embedded systems para cyber-physical systems e o termo anuncia a quarta revolução industrial. Alicerçada na IoT (internet of things), implica uma mudança do paradigma atual de “centralização” da produção para uma maior “descentralização” da produção, permitida pelo acumular de mudanças tecnológicas. A produção deixa de estar cingida ao produto in loco e surge uma nova realidade em que o produto comunica com a rede de produção, transmitindo diretrizes e reacendendo o processo conforme necessário. A aplicação de inteligência descentralizada cria um sistema de redes em que os objetos comunicam entre si, conferindo independência e autonomia ao processo de produção.

Princípios da Indústria 4.0

Existem seis princípios para o desenvolvimento e implantação da indústria 4.0, que definem os sistemas de produção inteligentes que tendem a surgir nos próximos anos. São eles:

1. Capacidade de operação em tempo real: Consiste na aquisição e tratamento de dados de forma praticamente instantânea, permitindo a tomada de decisões em tempo real.
2. Virtualização: Simulações já são utilizadas atualmente, assim como sistemas supervisores. No entanto, a indústria 4.0 propõe a existência de uma cópia virtual das fábricas inteligentes. Permitindo a rastreabilidade e monitorização remota de todos os processos por meio dos inúmeros sensores espalhados ao longo da fábrica, por exemplo.
3. Descentralização: A tomada de decisões poderá ser feita pelo sistema ciberfísico de acordo com as necessidades da produção em tempo real. Além disso, as máquinas, para além de receberem comandos, poderão fornecer informações sobre seu ciclo de trabalho. Logo, os módulos da fábrica inteligente trabalharão de forma descentralizada a fim de aprimorar os processos de produção.
4. Orientação a serviços: Utilização de arquiteturas de software orientadas a serviços aliado ao conceito de Internet of Services.
5. Modularidade: Produção de acordo com a procura, acoplamento e desacoplamento de módulos na produção, o que oferece flexibilidade para alterar as tarefas das máquinas facilmente.

Pilares da indústria 4.0

A indústria 4.0 é uma realidade que se torna possível devido aos avanços tecnológicos da última década, aliados às tecnologias em desenvolvimento nos campos de tecnologia da informação e engenharia. As mais relevantes são:

Internet das coisas (Internet of Things – IoT)
O termo internet das Coisas “Internet of Things (IoT)” refere-se a objetos físicos e virtuais ligados à internet, tem as suas raízes no MIT (Massachusetts Institute of Technology) quando em 1999 um grupo desenvolvia o seu trabalho na área da identificação por radio frequência (RFID) conectada. Desde então, tem sido impulsionada pela aparecimento e uso generalizado de sensores cada vez mais pequenos e baratos, assim como um avanço nos dispositivos móveis, comunicações wireless e tecnologias cloud.
A IoT consiste na conexão em rede de objetos físicos, ambientes, veículos e máquinas por meio de dispositivos eletrónicos embarcados que permitem a recolha e troca de dados.

Big Data Analytics
O termo BIG-Data refere-se a grandes quantidades de dados que são armazenados a cada instante resultante da existência de milhões de sistemas atualmente ligados a rede (IoT), que produzem dados em tempo real sobre quase tudo e que se querem disponíveis em todo o lado. São estruturas de dados muito extensas e complexas que utilizam novas abordagens para a captura, análise e gerenciamento de informações. Aplicada à indústria 4.0, a tecnologia de Big Data consiste em 6Cs para lidar com informações relevantes: Conexão (à rede industrial, sensores e CLPs), Cloud (nuvem/dados por demanda), Cyber (modelo e memória), Conteúdo, Comunidade (compartilhamento das informações) e Customização (personalização e valores).

Cyber-Physical Systems (CPS)
Os Cyber-Physical Systems (CPS) são sistemas que integram computação, redes de comunicação, computadores embutidos e processos físicos interagindo entre si e influenciando-se mutuamente. É o resultado da evolução tecnológica dos computadores, dos sensores, e das tecnologias de comunicação, que ao evoluírem no sentido de maior agilidade, capacidade de processamento e preços cada vez mais acessíveis tem permitido a sua conjugação de forma efetiva e em tempo-real.

Segurança
Um dos principais desafios para o sucesso da quarta revolução industrial está na segurança e robustez dos sistemas de informação. Problemas como falhas de transmissão na comunicação máquina-máquina, ou até mesmo eventuais “quebras” do sistema podem causar transtornos na produção. Com toda essa conectividade, também serão necessários sistemas que protejam o know-how da empresa, contido nos arquivos de controlo dos processos.