INDÚSTRIA 4.0: ESTUDO DA APLICAÇÃO EM CENTROS DE DISTRIBUIÇÃO

1. RESUMO

As empresas do ramo de comercio e distribuição de peças, buscam cada vez mais a eficiência em seus processos, agilidade nas entregas, reduzir estoques, diminuir custos desnecessários, excelência e qualidade nos serviços logísticos internos e externos como um diferencial, em meio a grande competitividade entre seus concorrentes, e uma ótima alternativa para o atingimento dessas metas, e melhoria de seus processo é a utilização da tecnologia e conceitos da indústria 4.0. Nesta pesquisa buscou-se apresentar as vantagens na utilização destes conceitos, em uma empresa de distribuição de peças automotivas, e no decorrer da sua implementação apresentar a otimização do processo de armazenagem, separação e no fluxo interno dos materiais.

Palavras-chave: Centro de distribuição. Gestão de estoque. Indústria 4.0

ABSTRACT

The companies in the field of trade and distribution of parts, seek more and more efficiency in their processes, agility in deliveries, reduce inventories, reduce unnecessary costs, excellence and quality in internal and external logistics services as a differential, amidst great competitiveness among its competitors, and a great alternative for achieving these goals, and improving its process is the use of technology and industry concepts 4.0. This research aimed to present the advantages in the use of these concepts in an automotive parts distribution company, and in the course of its implementation presents the optimization of the process of storage, separation and internal flow of materials.

Keywords: Distribution center. Inventory management. Industry 4.0

2. INTRODUÇÃO

Em 2011 na Alemanha, usou-se pela primeira vez o termo "Indústria 4.0" em uma reunião onde estavam representantes da indústria alemã, representantes políticos do país e vários acadêmicos, onde discutiram como abordar a modernização das indústrias para adequar-se às novas tecnologias que estavam surgindo e assim, fortalecer e aprimorar todo o setor industrial e torná-la competitiva (SACOMANO; SÁTYRO; 2018).

Esse termo indústria 4.0 faz referência a quarta geração da indústria bem como a tecnologia dominante em cada uma dessas fases de industrialização. Historicamente a indústria vem sempre se modernizando e acompanhando as tecnologias contemporâneas de cada época, e assim, essas tecnologias foram dominando o setor industrial e ao mesmo tempo fazendo parte da vida dos consumidores (SKLITON; HOVSEPIAN, 2018)

Na primeira fase da indústria, entre o século XVIII e o século XIX vimos emergir a primeira revolução industrial  usando as tecnologias da época e mostrando uma visão de produção jamais vista ou praticada até então centralizando a mão de obra e as máquinas para definir assim uma produção em escalas. (SACOMANO; SÁTYRO; 2018).

Na segunda fase, que teve início a partir dos anos 1870, a eletricidade era uma das tecnologias recém implantada na sociedade elevava a indústria a outro patamar, diminuindo grandes esforços dos operários e concluindo tarefas em tempos menores com o uso de equipamentos elétricos.

Na terceira fase de revolução industrial, que aconteceu a partir dos anos 1970, os avanços tecnológicos digitais dominaram os setores industriais, grandes avanços usando essa tecnologia puderam ser notados principalmente em eletrônica digital. O desenvolvimento dessa tecnologia proporcionou a invenção dos CLP´S e junto vieram os avanços com o desenvolvimento da tecnologia de redes e informação que davam suporte a toda essa eletrônica avançada, automatizando processos e melhorando o desempenho de todo a estrutura envolvida (SKLITON; HOVSEPIAN, 2018)

Foi nessa fase que surgiu no Japão o sistema Toyota de produção, que enfatiza a produção enxuta, também conhecida como lean manufacturing, uma ferramenta que ainda é muito utilizada em várias industrias. Essa ferramenta foi desenvolvida e implantada pelos engenheiros Eiiji Toyoda e Taiichi Ohno que focam na ideia de redução de desperdícios e eliminação das perdas, no aumento do desempenho da manufatura e uma produção baseada na demanda dos clientes, um estoque mínimo e reduzido priorizando a parceria entre a indústria e o fornecedor e por fim, a automação dos principais processos nos ciclos de produção (ANDERL, 2015).

Na quarta fase da revolução industrial, podemos identificar tecnologias usuais que são aplicadas diretamente aos processos industriais, como exemplo o IOT – Internet das coisas. A internet como conhecemos hoje, criada nos anos de 1950 durante a guerra fria pelos Estados Unidos, que proporcionou um grande passo com relação a globalização, interligando cidades, países e até continentes, Essas novas tecnologias aliadas entre si podem permitir um controle total de todos os processos industriais, que vão desde o gerenciamento virtual a até rastreamento de qualquer fase de produção de qualquer local (SKLITON; HOVSEPIAN, 2018)

Com as novas tecnologias implementadas na indústria, o setor espera uma mudança grande em toda a manufatura da empresa. Setores como engenharia industrial crescerão gradativamente conforme a aplicação dos novos processos nas linhas de produção, agregando maior produtividade e melhor confiabilidade dos processos.

O desenvolvimento de armazenamento de dados em nuvem está fazendo surgir um novo conceito chamado de big data. Com essa tecnologia, as empresas podem ter disponíveis em nuvem, todos os dados de produção, características dos seus materiais, informações sobre programações de suas linhas de produção e receitas de todos os processos, bem como informações rastreáveis de clientes e fornecedores. Com o big data é possível acessar e alterar de qualquer ponto e a qualquer momento um processo produtivo baseado nas informações levantadas em nuvem e comparadas, por exemplo, por lucro, por qualidade ou por velocidade de produção (COBBOS, 2018).

As divisões de logística e de abastecimento serão alguns dos setores com maior impacto da aplicação dessas novas tecnologias. Começando pela entrega da matéria prima para a indústria com processos de identificação e rastreabilidade esse material pode ser localizado em qualquer fase de seu transporte, dando entrada em notas fiscais automaticamente, fazendo a interligação com ERP (Enterprise Resource Planning) do almoxarifado entrando na lista do PCP (Planejamento e controle da produção) para agendamento do início de sua produção. Intercalando suas agendas com turnos de produção, com empresas de transporte até a coleta do produto final e sua respectiva entrega (BOWERSOX, 1996)

O contexto atual da indústria 4.0 no mundo mostra, de acordo com estudos da escola de negócios Institute for Management Development (IMD) na Europa, levantou cinco pontos principais para se obter sucesso nos negócio até 2020, como gestão, operações e vendas, estratégia, agilidade e eficiência (ANDERL, 2015).

No cenário atual, as indústrias que não estiverem adaptadas a essa nova modalidade de negócios, encontrará dificuldades em obter sucesso. A partir de 2020, os investimentos em tecnologias como internet das coisas (IOT), Inteligência Artificial, big data e robôs autônomos passam a ser a prioridade de investimentos na fase de adequação. (MAGNUS, 2018).

Na indústria nacional, segundo estudos recentes da Confederação Nacional da Indústria (CNI) em 2018, mostrava que a expansão nacional estimava 2,6% de crescimento real, isso mostra a capacidade de investimentos no setor, e que pode impactar na adaptação ao modelo de indústria 4.0, pois apenas 2% da indústria nacional está adaptada com algumas das tecnologias atuais, enquanto em alguns países como Israel e Alemanha, esse percentual supera os 15%.

Essa nova transformação industrial, não se trata somente de agregar todas as novas tecnologias e aguardar os resultados. A indústria necessita de planejamento a longo prazo. As medidas de eficiência energética e a manufatura enxuta são os primeiros passos da mudança. Em seguida temos a qualificação das pessoas, com grandes expertises e treinadas, aptas a multiplicar o conhecimento adquirido com novos colaboradores propiciando a inserção de todos nas novas tecnologias (SILVEIRA, 2017). 

2.1. OBJETIVO GERAL

Desenvolver um estudo de caso a partir do cenário logístico de uma empresa cujo ramo de atuação é voltado à indústria automotiva, detalhando o cenário atual e propondo melhorias e benefícios adquiridos com a implantação da tecnologia da indústria 4.0.

2.1.1. Objetivos Específicos

• Estudo bibliográfico para o entendimento e aplicação do conceito indústria 4.0;
• Apontar quais são os desafios enfrentados pelo setor para possibilitar a implantação da indústria  4.0;
• Propor a transformação do setor logístico de uma empresa, utilizando os recursos da indústria 4.0.
• Obter dados da aplicação da indústria 4.0 no setor de logística em centros de distribuição;
• Apresentar os resultados da implantação do setor logístico com a indústria 4.0.

2.2. JUSTIFICATIVA

Assim como todo setor industrial, a logística é um setor de extrema importância nos processos produtivos, e é necessário que este esteja em sintonia e atualizados com os demais setores, para tornar-se tão competitivo e eficaz quanto os processos de produção, tais atualizações requerem grandes mudanças nos processos, tais como: modernização e automação dos processos de movimentação; disponibilidade de dados e informações; controle e a aplicação do método de produção enxuta.

Esses resultados só serão alcançados, com implantação de tecnologias que nos permitem fazer a gestão de equipamentos, o acompanhamento em tempo real da movimentação de cada item dentro do armazém, administrar e coletar dados de mão de obra, permitindo que estes processos sejam mensurados e controlados, desta forma facilitará a identificação dos pontos e situações a serem melhorados, propondo ações para a otimização dos recursos disponíveis.

3. REVISÃO DE LITERATURA

3.1. AS FASES DA EVOLUÇÃO DA INDÚSTRIA

No começo, os seres humanos utilizavam a força escrava e animal para realização de determinadas tarefas. As grandes construções egípcias são um exemplo. No qual o processo logístico era realizo por meio de trabalhos manuais e repetitivos e que exigiam um grande esforço físico. Com a evolução das tecnologias existentes na época, esses trabalhos foram divididos com grandes animais e com as forças da natureza, como o vento e as águas para girar moinhos.

Com o tempo o setor industrial foi se adaptando às tecnologias dominantes em cada época, conforme mostra a figura 1, e assim podem-se estruturar as fases de sua evolução.

Figura 1 - Fases da indústria
Fonte: ccaexpress.com.br, 2019.

No início do século XVIII, com a energia advinda do vapor, deu-se início a primeira mecanização de uma linha produtiva em série, o que proporcionou o  aumento da capacidade de produção, gerando um modelo industrial que se seguiu durante anos.

A partir da segunda metade do século XIX, com o avanço no uso da eletricidade, das gerações de energia e transmissão até os centros produtivos, deu-se início a outra fase da industrialização. Surgiram no mercado fabricantes de motores elétricos, placas eletrônicas e algumas derivações de comando estruturado em cabeamentos que permitiu inauguração da primeira fábrica de produção em massa e uma linha de montagem, idealizada por Henry Ford nos Estados Unidos (SACOMANO; SÁTYRO; 2018).

Depois dos anos 1970, os controles mecânicos passaram para controles eletrônicos, utilizando computadores e softwares, CLP´S, sensores para visualização e acompanhamento da produção e eletrônica avançada digital, proporcionando um controle específico das linhas de produção. O avanço das redes de comunicações e da tecnologia da informação, agregaram uma grande interação entre homem máquina, as linhas passam a exibir resultados nunca vistos antes, possibilitando a interação com os processos de manufatura enxuta, evitando desperdícios, produzindo somente o necessário, diminuição dos estoques e uma grande interação entre cliente e fornecedor com a produção just in time (JIT – Na hora certa) (LEONE, 2007).   

Também com o avanço da tecnologia de softwares e servomotores, teve início a inserção de robótica automatizada melhorando a qualidade, a velocidade e a confiabilidade dos trabalhos executados.

3.2. A INDÚSTRIA 4.0

Com a melhoria de um advento chamado internet, a indústria passou a operar virtual, Inter socializando com banco de dados (big data) e com as mídias sociais, relacionando com smartphones, tablets e acesso remotos a internet. Nesse contexto o mercado está se preparando para uma nova geração de consumidores digitais, permitindo acesso a um mercado agressivo, inovador e competitivo, sobrepondo o antigo modelo de negócio industrial.

A partir desse novo modelo, foi definido como prioridade uma visão de negócios voltada a transformação digital, cujo nome veio de um projeto da indústria alemã denominado Plattform Industrie 4.0 (Plataforma Indústria 4.0), lançado em 2011, na feira de Hannover na Alemanha, com intuito de remodelar os conceitos de produtividade das indústrias atuais e mantê-las entre as mais competitivas do mundo (TELES, 2018)

A primeira observação realizada por um um grupo formado por políticos, engenheiros de indústrias e acadêmicos, foi que a tecnologia da informação e telecomunicação era a maior responsável por dar suporte e fornecer dados para as linhas de produção, que com certeza essa seria uma das tecnologias mais úteis para o futuro industrial (SACOMANO; SÁTYRO, 2018).

No livro The Fourth Industrial Revolution 2018, Mark Skilton e Felix Hovsepian, descreveram essa revolução, como sendo uma das mais importantes, devido a diferença e as combinações de várias tecnologias integradas com a internet, ajudando na conectividade entre a indústria e clientes, melhorando a competitividade, qualidade, negócios e a confiabilidade.

Foi a partir desses primeiros passos, onde algumas indústrias da Europa começaram a entender as vantagens e benefícios para implantar esse método como renovação, criando um novo cenário para o futuro produtivo e econômico dos processos e da gestão industrial.    

3.3. PRINCÍPIOS DA INDÚSTRIA 4.0

Para a implantação do modelo de indústria 4.0, foram desenvolvidos seis princípios, que definem a adaptação empresarial nos novos sistemas produtivos, sendo eles (SILVEIRA, 2017):

• Adaptação da capacidade de operar em tempo real: Esse princípio destaca que a empresa tenha um tratamento de dados instantâneo, possibilitando em tempo real, a troca de informações e ajudando na capacidade de tomar decisões.
• Virtualidade e simulações: Destaca-se pela simulação virtual de processos de forma inteligente, permitindo a identificação remota de erros e propondo melhorias quando necessário.
• Rastreabilidade: Uso de sensores em locais específicos afim de permitir o monitoramento remoto dos processos
• Tomada de decisões: A descentralização efetiva feita por sistemas cyber-físico proporciona uma interação completa entre o sistema de produção e as necessidades de melhoria da linha que podem vir a ser necessárias em seus ciclos usando as informações disponíveis instantaneamente.
• Orientação aos serviços: Usando o conceito de Internet of Services na arquitetura de softwares específicos ao serviço.
• Modularidade: Flexibilidade em alternar tarefas de acordo com as necessidades.

3.4. AS TECNOLOGIAS DA INDÚSTRIA 4.0

Como todos os avanços tecnológicos existentes, as tecnologias que são agregadas a esse novo modelo, tem sua base formada por outras 11 tecnologias (Fig. 2), que podem ser intercaladas ou combinadas entre si, e que podem gerar grandes resultados melhores e satisfatórios (SKILTON; HOVSEPIAN, 2018)

Figura 2 - Tecnologias da Indústria 4.0
Fonte: Teles, 2017

3.4.1. Rastreabilidade

Dentro do âmbito da indústria 4.0, a rastreabilidade vem acompanhada pela tecnologia da informação, dando recursos de posicionamento do produto, dados de qualidade e quantidade. Para tal, precisa-se de equipamentos e dispositivos digitais para fazer esse acompanhamento de todo o ciclo do produto, desde o inicio de sua produção até a entrega final, gerando dados sobre custos e tempo de produção em qualquer parte de seu processo (QS Consultoria, 2017).

O uso das tecnologias nessa etapa reflete no cumprimento e na qualidade, esses são os fatores mais ligados a rastreabilidade e que geram um grande ganho no tempo principalmente em logística. A figura 3 demonstra um modelo convencional de rastreabilidade denominado QRCode, que é usado em varias aplicações de rastreabilidade

Figura 3 - Rastreabilidade de Produtos
Fonte: QS Consultoria, 2017

3.4.2. Realidade aumentada

A realidade virtual (RV) e a realidade aumentada (RA), inicialmente vista em filmes futuristas, hoje vem saindo do cenário de serem apenas conceitos, para até o ano de 2021, tornar-se uma grande realidade no setor industrial e outros.

A aplicação do RA em indústrias, permite elevar a qualidade e diminuir o tempo de resposta a defeitos de manutenção nos equipamentos a um nível de confiabilidade nunca vistos antes. Com uma grande flexibilidade em sua aplicação, usando tecnologias portáteis, os técnicos podem avaliar a todo tempo os processos produtivos, checando a quantidade e a qualidade full time, durante o processo industrial levando a um ganho que impactará diretamente no custo final. Essa tecnologia (Fig. 4) pode também, gerar participação dos clientes durante o processo de fabricação corrigindo pontos de qualidade e interagindo sobre personalização do produto.

Figura 4 - Modelo Realidade aumentada (RA)
Fonte: Mitika, 2019.

3.4.3. Nuvem de dados

Com a integração das tecnologias de dados entre equipamentos cibernéticos e tecnologia da informação, as empresas tendem a investir em nuvem de dados. Esses dados ficam disponíveis em nuvem e são compartilhados. A partir de uma conexão com a internet você pode acessar os dados de sua empresa, consultar arquivos, executar tarefas e tomar decisões usando os dados armazenados na nuvem (COBBOS, 2018).

Dentre algumas das vantagens de usar esse tipo de armazenagem, destacam-se o baixo custo, desempenho, produtividade e o uso global.

3.4.4. Criptografia aumentada

Os dados industriais gerados e guardados em nuvem podem conter desde um simples arquivo de produção até mesmo dados de contabilidades e bancários, link´s para acesso remoto de máquinas e outros periféricos. Por isso as empresas devem investir em segurança e criptografia, atualizando quase que diariamente essa segurança para não ter transtornos e proteger seu patrimônio quanto a roubo de informações e segredos industriais, sequestro de dados e intervenção nas máquinas por alguém mal intencionado.

3.4.5. Big data e data analytics

Conhecido pela capacidade de processar um grande número de dados e de variadas fontes, o Big data (Fig. 5) tornou-se aliado a todas as tecnologias e hoje podemos encontrar empresas especializadas nisso. Para a indústria o grande avanço está em processamento através de algoritmos avançados com capacidade de aprendizagem integrados a máquina que fazem a análise dos dados de um determinado processo, acessando a nuvem e definindo alterações ou melhorias, podendo fazer previsões de falhas para melhoria na qualidade.

Um estudo recente realizado pela Industrial Technology Research Institute (ITRI), desenvolveu um software para análise de dados com precisão de 93% e com taxas de falso alarme de menores de 6,58% alcançadas na previsão de falhas.

Figura 5 - Big Data
Fonte: Ramos, 2017

3.4.6. Simulação

Para fazer a simulação, no cenário empresarial usamos o termo gêmeo digital, usado pela primeira vez em 2003, pelo professor Dr. Michael Grives da Universidade de Michigan (MOURA; NASCIMENTO, 2018).      

Utilizando softwares específicos e aplicando a uma linha de produção, é criado um gêmeo digital (Fig. 6), recriando o cenário normal de produção, analisando as possíveis falhas e dinâmicas, antevendo as ações a serem tomadas baseadas em dados confiáveis e sem a necessidade de primeiro implantar para depois colher os dados.

Ao iniciar um pedido, o cliente pode acompanhar a produção do mesmo em tempo real, permitindo realizar intervenções de customização ou melhoria, para uma melhor performance do produto.Essa simulação vem diminuindo a capacidade de erros, eliminando os custos e adicionando criatividade ao processo, pois, pode ser vista dentro de um software entendendo todos os pontos.

Figura 6 - Simulador de Processos
Fonte: Moura; Nascimento, 2018

3.4.7. Visão artificial

Visão artificial, demonstrada na figura 7 é uma das tecnologias da indústria 4.0 que usam câmeras nas linhas de produção. Inicialmente seu uso na indústria era somente filmar, hoje com a capacidade de processamento de dados, uso de softwares e interligação com a rede de dados ethernet ou profibus, as câmeras tem uma sólida participação nas linhas de produção (RTI AUTOMAÇÃO, 2018).

Essa tecnologia pode ser usada em vários setores, a exemplo de um processo iniciando pela chegada na portaria de um caminhão que traz a matéria prima necessária, a visão artificial faz a leitura da placa desse caminhão, dando entrada em notas fiscais, comunicação ao almoxarifado, liberação em fila de planejamento de produção.

Figura 7 - Visão Artificial na indústria 4.0
fonte: SOUZA, 2018

A visão artificial ao ser usada em uma linha de produtos, permite inspecionar e abranger 100% de toda a eliminando o antigo processo de inspeção por amostragem que era feito, muitas vezes, por humanos em um processo repetitivo e muito cansativo, que causava com isso um impacto maior de erros.

A visão artificial é uma das tecnologias mais importantes na indústria 4.0, permite acompanhar com segurança e qualidade vários processos dentro de uma indústria, gerando as melhores estatísticas, emitindo relatórios sobre situações em qualquer lugar e de qualquer processo que ela esteja atuante. Ligada a um banco de dados, com uma rede de comunicações IOT, ela trabalha de maneira autônoma tomando decisões instantaneamente para todos os tipos de situações.

3.4.8. Internet das coisas (IOT)

No intuito de otimizar a eficiência operacional de um processo, veio a crescer uma tecnologia chamada internet da coisas, IOT. Na internet convencional, temos como agentes de transmissão e recepção os seres humanos. Enquanto no IOT esses agentes são as coisas, ou seja, equipamentos que transmitem informações e outros que recebem essas informações (MAGRINI, 2019).

Nesse sentido, a coleta de dados instantânea é transmitida para um outo hardware processador responsável por fazer os ajustes de melhoria desse determinado processo. Essa troca de dados entre esses dois equipamentos pode ser via Wireless.

No dia a dia, a IOT pode ser encontrada em muitos lugares. Hoje temos todos os tipos de dados circulando pela a rede de internet, e explorando isso alguns setores investiram nessa tecnologia interligando tudo (SAS, 2018).

A seguir, alguns exemplos da aplicação:

• Cidades inteligentes estão cada vez mais conectadas, usando dados sobre disposição do trânsito para influenciar nos sinais de tráfego;
• As empresas de coleta de lixo podem refazer suas rotas de itinerários para economia de combustível, priorizando os bairros que mais acumulam o lixo;
• Indústrias fabricando produtos de uso contínuo, conforme o mesmo esteja chegando no nível mínimo
• Empresas de fornecimento de água potável redirecionando para bairros com maiores consumo;
• Sistemas de saúde, médicos, clínicas e hospitais interagindo com os pacientes.

Esse modelo de IOT vem sendo difundido também, dentro das residências, como exemplo:

• Interligando a geladeira ao supermercado, ela identifica algo faltante e automaticamente se conecta ao supermercado para repor esse produto;
• Ajustando a iluminação do ambiente conforme a alteração de luminosidade natural do sol;
• Aparelhos eletrônicos podem ser comandados a distância antes mesmo de chegar em casa.

Segundo o professor e pesquisador da FGV, Eduardo Magrani, a estimativa de impacto econômico global vinculado ao cenário de IOT corresponderá a mais de US$ 11 trilhões até 2025.

Pensando nesse crescimento, muitas empresas estão fazendo estudos para se adaptarem a essa tecnologia e aumentarem a produção em larga escala, porém, essa produção torna-se mais enxuta, participativa e sem os desperdícios normais e totalmente participativa com a sociedade (Gráfico 1).

Gráfico 1 - Investimentos em IOT (Internet das Coisas)
Fonte: Meira, 2016

3.4.9. Sistemas cyber-físicos

Os sistemas cyber-físicos são sistemas atuais de processamento individual de informações nunca visto antes (Fig. 8). Em um futuro próximo essa tecnologia estará atuante no comando de vários negócios, como por exemplo, as cidades.

Seu funcionamento deve-se a uma grande capacidade de processamento rápido dos dados recebidos por diversos sensores e por consequência, a transmissão desses dados em forma de comando para atuadores. A sua programação levam em conta todas as alternativas e soluções, baseadas nos dados de retorno dos sensores que atualizam essas informações instantaneamente para seus comandos estarem o mais preciso possível.

Esses sensores cyber-físicos estão interligados a uma central big-data que o mantém atualizado das informações relevantes e que funcionam como um banco de dados, analisando e propondo respostas, comparando seus resultados com o banco de dados e conforme qualquer imposição feita durante o processo por um agente externo com acesso remoto.

Figura 8 - Modelo cyber-físico
Fonte: Winter, 2016

Para poder atender ao desenvolvimento dessa tecnologia, é necessário investimentos em uma infraestrutura adaptável a topologia de comunicação atual, uso de dispositivos móveis com grande capacidade no tráfego dos dados de amostragem, para comandar ações, atualizar o banco de dados. É indispensável fazer o gerenciamento desses recursos e pensando nisso, a iniciativa privada vem se preparando para essa adequação.

3.4.10. Manufatura aditiva

É um processo no qual as camadas de material serão sobreposto um sobre o outro formando o objeto que foi modelado por um sistema digital. Mais conhecido como impressora 3D (Fig. 9).

O principio do funcionamento da impressora 3D é mostrado na figura 9, que utiliza um software específico, determina-se o desenho inicial e o tipo do material a ser usado para sua fabricação. Após esses dados são retransmitidos para os motores de passo que trabalham em três posições de funcionamento relativas ao eixo X, Y e Z. Conforme os dados de posição são passadas a esses motores o bico de entrada do material, que é passado por uma temperatura para ficar liquefeito, se posiciona e vai injetando esse material linha a linha até se formar um objeto por inteiro.

Figura 9 - Princípio de Funcionamento de impressora 3D
Fonte: Moreira, 2016

Na indústria podemos citar sua aplicação em vários casos, como por exemplo, na área de manutenção a impressão de uma peça quebrada de uma máquina, um rolamento danificado, pode ser feito em algumas horas, dispensando a compra externa. Por outro lado essa facilidade tem um custo, que deve ser avaliado antes de sua aplicação direta.

3.4.11. Robô colaborativo

São robôs que executam ações de maneira automática, podendo também atuar de maneira autônoma, adaptando-se a novas estratégias por meio das tecnologias de big data, inteligência artificial de aprendizagem de máquina, IOT e outras várias tecnologias. Os robôs são capazes de interagir com o meio externo, e tomar uma decisão autônoma (ROBOTER IN, 2017). Exemplo: Ao encontrar um obstáculo, pessoas ou objetos, são capazes de parar sua operação de forma instantânea, decidir se aquele obstáculo oferece risco para a operação e se necessário, desviar ou encerrar o seu processo até que o obstáculo seja removido.

Além disso, o robô autônomo pode interagir com outros robôs, ou até mesmo com máquinas e vários outros equipamentos, como uma câmera de visão. Ele pode verificar, por exemplo, em uma linha de produção, se o fluxo de peças estiver muito intenso, tomar a decisão de trabalhar um pouco mais rápido para dar vazão ao fluxo, ou caso haja algum problema com a etapa anterior, como uma parada inesperada, ele pode trabalhar de forma mais lenta, para economizar energia, ou até mesmo calcular o melhor trajeto de um ponto ao outro, pois o seu grau de autonomia é capaz de ajustá-lo a qualquer realidade.

Em logística, esses robôs estão sendo utilizado para a movimentação de materiais, armazenamento e separação, um exemplo é a empresa Amazon, que utiliza robôs móveis autônomos, que são destinados a tarefas de transporte interno. Esses robôs são conhecidos como AGV’s, esses equipamentos podem comunicar-se entre si e possuem posicionamento geográfico, o que lhes permite saber exatamente, não só a sua própria localização, como também a dos demais equipamentos.

3.5. APLICAÇÕES DA INDUSTRIA 4.0

Uma discussão que ainda é recente no Brasil, segundo Magnus (2018), é o grau do conhecimento da maioria das empresas sobre a importância e aspectos relativos a implantação da indústria 4.0. O gráfico 2 mostra que 48% da indústria utilizam ao menos uma das tecnologias estudadas. Contudo conforme FIESP (2018), 32% das empresas ainda desconhecem o tema indústria 4.

Sua aplicação abrange diversos tipos de indústrias, desde que as mesmas, estejam alinhadas com algumas das tecnologias compostas pelo modelo da indústria 4.0 (FCE PHARMA, 2018).

           Gráfico 2 - Percentual de uso das tecnologias industriais 4.0
Fonte: IEL, 2018.

3.5.1. Desafios para implantação da Indústria 4.0

A aplicação desse novo modelo de indústria, requer estudos sobre a dinâmica de produtos oferecidos pela empresa, seus valores, investimentos em treinamentos e operação, investimentos em tecnologia e estudos sobre o retorno econômico, conforme demonstra dados do gráfico 3.

Essa mudança requer desenvolvimento de equipamentos, que tragam a tecnologia da indústria 4.0, mudanças no layout das empresas e alteração no processo de relacionamento entre os colaboradores envolvidos da empresa com os clientes (ROCHA; VENDRAMETTO, 2016).

Gráfico 3 - Previsão de investimento em tecnologias digitais
Fonte: Portal da indústria, 2018

3.5.2. Investimentos em aplicação

Os valores dos investimentos podem variar muito dependendo das tecnologias a serem implantadas e se as mesmas serão realmente úteis dentro da cadeia produtiva. Conforme ocorre a inovação de processos tecnológicos, os valores após seu lançamento tendem ser reduzidos, mas os custos com infraestrutura e alterações de layout e adequações, treinamentos e capacitações estarão dentro das perspectivas de maior valor dentre todos os outros itens (SOUZA, 2018).

3.5.3. Logística.

De acordo com o council of supply chain management professionals (CSCMP) logística é um processo de planejar, implementar e controlar, adequada e eficiente, o fluxo de armazenamento de bens, serviços e informações relacionadas, desde o ponto de origem até o ponto de consumo, de forma a satisfazer os desejos do cliente.

Segundo Kobayashi (2000), logística é a atividade comercial que se destina a fornecer aos clientes da empresa, mercadorias, produtos e serviços no tempo desejado, a custos cada vez mais baixos.

Lambert (1998) ratifica que, o sistema logístico deve disponibilizar ao cliente, o produto correto, no lugar correto, momento correto, nas condições corretas e pelo custo correto (BOUEROX, 1996)

3.5.4. Centro de distribuição

Centros de distribuição, são grandes barracões construídos estrategicamente próximos a rodovias importantes, facilitando a chegada e saída de mercadorias, possuem um amplo espaço, com docas para carga e descarga de materiais facilitando sua distribuição para diversos lugares ou clientes possíveis, em um curto espaço de tempo.

Sua finalidade é receber, armazenar e distribuir os materiais e produtos, funcionando como uma base e facilitando os processos logísticos.

No modelo do gráfico 4, é possível observar o fluxo de trabalho do setor de logística, e entender o quanto esse setor está relacionado com outros em todos os processos estruturais industrial.

Gráfico 4 - Funcionamento do centro de distribuição
Fonte: Anymarket, 2019

4. ESTUDO DE CASO

O presente estudo teve como objetivo principal, apresentar o funcionamento de um centro de distribuição logístico antes (sem aplicação das tecnologias da indústria 4.0), e apresentar os benefícios alcançados após a aplicação da indústria 4.0 no processo logístico. Este estudo analisou o gerenciamento do centro de distribuição, com intuito de aumentar a eficácia dos processos logísticos, eliminar atividades desnecessárias, e os desperdícios do setor com atividades que não agregam valor para a operação, desde o recebimento de mercadorias, gestão de estoque, movimentação e armazenamento, até a expedição do material ao seu cliente final. 

Este estudo de caso, foi realizado em um centro de distribuição de uma empresa do setor automotivo e, por motivo das políticas de sigilo organizacional, terá sua identidade preservada, e será chamada ficticiamente de Empresa Beta. A empresa Beta é uma das maiores empresa fabricantes de caminhões, ônibus, equipamentos de construção, motores marítimos e industriais. Com sede em Gotemburgo, Suécia, emprega cerca de 95.000 funcionários, tem fábricas em 18 países e atua em 190 mercados, e é líder no mercado de caminhões pesados nos Brasil.

4.1. DIAGNÓSTICO

As empresas em modo geral, estão cada vez mais buscando adaptar-se as novas tecnologias e ferramentas da indústria 4.0, com a finalidade de enxugar suas estruturas e evitar desperdícios, otimizando seus processos, afim de evitar perdas não programadas, reduzir custos, aumentar a flexibilidade e o ganho de tempo, e consequentemente aumentar seus lucros. Desta forma, a empresa Beta implementou os conceitos e tecnologias da indústria 4.0.

4.2. FUNCIONAMENTO DO CENTRO DE DISTRIBUIÇÃO ANTES DA APLICAÇÃO

Ao analisar as atividades e operações executas no centro de distribuição, foi possível observar os pontos mais críticos do CD, identificando os erros, e as oportunidades de melhorias a partir da aplicação dos conceito de indústria 4.0, ao acompanhar as atividades do dia a dia, identificamos que o sistema de gestão e controle é falho, a maioria das atividades estavam sendo feitas de forma manual, desde o recebimento, a movimentação, armazenagem, até o ponto de saída do material.

O sistema utilizado possui mais de trinta anos desde a sua criação, e desde então não teve nenhuma atualização ou melhoria, para se adaptar à nova realidade da empresa. O atraso na transferência de informações, acaba gerando um mal gerenciamento das atividades e o controle do estoque, muitas informações e registro de dados, são registradas em papeis e ou planilhas, gerando para a empresa um grande custo para manter essas informações armazenadas e organizadas.

4.2.1. Disponibilidade e armazenamento de materiais

Na empresa Beta, o armazenamento de materiais menores, é feito por um operador com o auxílio de um carrinho, se deslocando entre os corredores e armazenando item a item (Fig. 10).

Figura 10 - Armazenamento de peças pequenas
Fonte: o autor 2019

De formar a explicar a atividade de armazenagem, os carrinhos são preenchidos com materiais no setor de separação pelo operador 1, é permitido o limite máximo de 32 itens de diferentes códigos por carrinho (Fig. 11).

Figura 11 - Separação de materiais para a armazenagem
Fonte: o autor 2019

O operador 2 se encarrega de transportar esses carrinhos até a área de armazenagem, onde os entrega para o operador 3, que inicia o processo de armazenamento, o operador anota em um documento o endereço de cada item armazenado (Fig. 12), e ao finalizar o processo  se desloca até o computador mais próximo, e registra no sistema todos os itens que foram armazenados de acordo com os endereços anotados (Fig. 13), e só assim ele poderá iniciar o processo com um novo carrinho, o tempo para a armazenagem de cada carrinho dura em média de 40 a 50 minutos.

Figura 12 - Operador anotando endereço do material armazenado
Fonte: o autor 2019

Figura 13 - Registro de armazenamento de material
Fonte: O autor 2019

4.2.2. Contagem de materiais

Outra tarefa feita de forma manual, é contagem de estoques pelo setor de inventario, para realizarmos a contagem de materiais em pontos mais altos do estoque, um operador utilizando uma máquina empilhadeira, e uma espécie de gaiola de proteção, eleva outro operador até o ponto em que está o material a ser contado (Fig. 14).

Figura 14 - Gaiola utilizada para inventário
Fonte: o autor 2019

Esta operação, oferece vários riscos para os colaboradores, o mais eminente é o risco de queda do operador que está na gaiola, pois não há nenhum tipo de equipamento de proteção que o prenda a gaiola impedindo sua queda. Outros riscos observados durante esta operação, foi o de atropelamento de outros pedestres, e colisão com outros equipamento, veículos de transporte e estruturas

4.2.3. Separação de pedidos

Para iniciar o processo de separação de pedidos, é necessário que o operador imprima uma lista com todos os itens solicitados, com o auxílio de um carrinho para transportar o material, o operador efetua a separação e recolha dos materiais seguindo a ordem e as quantidades do pedido (Fig. 15 e 16).

Figura 15 - Lista de separação
Fonte: o autor 2019

Figura 16 - Separação de pedidos
Fonte: o autor 2019

No processo de separação, o operador conta apenas com o auxílio da lista de separação de pedidos, que o informa o local onde o material será armazenado, e as quantidades que deverão ser recolhidas. Como a recolha conta apenas com a habilidade visual do operador, erros como separar em quantidades diferentes do pedido, tanto a maior quanto a menor, ou confundir os códigos do pedido com o do material físico são frequentes.

Desta forma que pode-se observar os seguintes problemas:

1. Movimentos desnecessários que não agregam valor ao processo;
2. Mais da metade do tempo gasto para executar uma tarefa, é com o deslocamento do operador até o computador mais próximo;
3. A demora em registrar a informação de que o material está armazenado, gera uma procura para o operador responsável pela separação de pedidos;
4. Erros ao anotar o endereço, este é um dos erros mais reincidentes dentro do armazém;
5. Erros de endereçamento por digitação incorreta, ao registrar o operador digita um número ou uma letra incorreta;
6. Materiais armazenados, porém não registrados no sistema;
7. Atrasos na entrega, muitas vezes um pedido é adiado pelo fato do material estar pedido no estoque;
8. Gestão de inventario não detalhada, o que acaba interferindo na acuracidade do estoque.
1. Pelo fato de o sistema não permitir a integração com outros WMS, é necessário a inserção de dados várias vezes e em diferentes etapas.

4.2.4. Funcionamento do centro de distribuição após a proposta da aplicação

Após a análise dos principais problemas, foi possível verificar a extrema necessidade de a empresa buscar por um software de qualidade, atualizado, e principalmente flexível, com uma equipe de suporte experiente e de fácil acesso, para que se possa adaptar a novas estratégias da empresa e as tecnologias oferecidas pelo mercado

Com a implementação de um novo software Warehouse management System (WMS), as melhorias foram rapidamente notadas, o modelo aplicado, foi criado utilizando alguns dos principais pilares da indústria 4.0, de maneira que nos permitiu a utilização de várias ferramentas e tecnologias, criando um ambiente de trabalho mais prático, avançado, seguro e organizado.

A grande aposta foi o uso da internet das coisas (IOT), para agilizar e conectar as partes moveis entre os setores, com isso foi possível garantir a disponibilidade de informações e dados compartilhados em tempo real, agilizando e melhorando a comunicação dos setores, facilitando a tomada de decisões de cada setor, desde o rastreamento de materiais (inventario), preparação e separação de pedidos (expedição), até a otimização do fluxo interno de materiais e rotas.

4.2.5. Fluxo de armazenagem com utilização de leitores de código de barras

De modo a explicar os benefícios obtidos com a aplicação do novo software e o uso de leitores de código de barras, agora o operador não terá que escrever e ou digitar códigos de produtos ou endereços de armazenamento, reduzindo drasticamente o número de erros.

Outro benefício dos leitores, foi a redução no tempo de operação e no deslocamento do operador, pois não será necessário deslocar-se até o computador para registrar alguma atividade, isso tudo pode ser feito através dos leitores.

Gráfico 5 - Ganhos obtidos após a aplicação
Fonte: o autor 2019

De modo a explicar o gráfico 5 – ganhos obtidos após a aplicação, erros humanos como digitação ou anotação incorreta foram praticamente extintos do processo, ainda existe a possibilidade de que o operador inverta os códigos a serem lidos, por falta de atenção.

Estima-se a redução de até 30% nas operações de movimentação e deslocamento do operador, que antes tinha que se deslocar constantemente até um computador para finalizar suas tarefas e registrar o armazenamento no sistema. Com o gerenciamento feito através do novo software, foi possível visualizar os itens de baixo giro, agrupar e organizar de maneira a liberar espaço no estoque, possibilitando a armazenagem de novos itens.

4.2.6. Rastreabilidade

Em um centro de distribuição, a perda de materiais é um dos grandes problemas a serem resolvidos, materiais avariados e ou extraviados geram um aumento considerável nos custos, o que acaba afetando negativamente os resultados da empresa. A opção por aplicar a tecnologia Radio Frequency Identificacion (RFID), aumentou a eficiência e nos permitiu uma nova forma de controlar, visualizar e organizar o estoque, consequentemente gerou uma maior visibilidade para os setores de inventario e planejamento.

Com aplicação do RFID os benefícios obtidos foram:

• Saber com precisão a localização de cada pallet dentro do armazém;
• Maior visibilidade dos produtos recebidos do fabricante;
• Maior visibilidade dos produtos enviados ao cliente;
• Agilidade na reposição de produtos no estoque;
• Redução no números de erros humanos;
• Redução no número de perdas de materiais;
• Aumento no controle de embalagens

4.2.7. Robôs autônomos e equipamentos com tecnologia de ponta

A substituição dos equipamentos e veículos de transporte antigos, foi algo fundamental para o processo de automatização do armazém, o uso de veículos autônomos e inteligentes veio para facilitar a vida do operador, e fazer o trabalho pesado, com ou sem a interferência de pessoas.

Em parceria com uma empresa especializada no ramo, foram substituídas todas as maquinas e veículos de transporte utilizados para a movimentação de materiais, paleteiras, empilhadeiras e rebocadores, agora o armazém possui equipamentos de última geração, permitindo não só uma rápida tomada de decisão, como também a movimentação física de produtos de forma automática e segura.

Figura 17 - Empilhadeira inteligente
Fonte: o autor 2019

Na figura 17, é apresentado veículos que não necessitam de operador, capazes de transportar, armazenar e carregar cargas de até 2 toneladas por trajetos pré definidos, garantindo o transporte seguro e eficiente. No centro de distribuição da empresa Beta, estes veículos ainda não operam de forma totalmente autônoma, pois para isso são necessárias várias adaptações em todo o armazém, e que ainda estão em fase de estudo.

Mesmo não operando de forma totalmente autônoma, os ganhos e benefícios obtidos com o uso desses novos equipamentos, foram muito significativos para a empresa, principalmente na prevenção de acidentes e quebras inesperadas dos equipamentos. Todos os veículos são equipados com sensores que atuam de forma a facilitar o transporte e o manuseio de materiais, conforme mostrado na figura 18, onde o garfo da empilhadeira possui câmeras, que permitem ao operador visualizar a movimentação do material, quando estiver armazenando em níveis muito altos, onde a visualização do local de armazenagem é dificultosa.

Figura 18 - Câmera de visualização de carga
Fonte: o autor 2019

Os equipamentos também possuem sensores que funcionam com uma espécie de balança (Fig. 19), que permitem ao operador visualizar o peso do material que está sendo movimentado, evitando acidentes e o desgaste dos equipamentos e prateleiras, devido ao excesso de peso dos materiais armazenados e transportados.

Figura 19 - Display da balança
Fonte: o autor 2019

4.2.8. Gestão de inventario com auxílio de drones

Manter um estoque bem organizado e atualizado é um dos ponto chave para o sucesso de qualquer empresa, pois o fato de saber em tempo real a sua disponibilidade, e que os números informados pelo sistema estão exatamente alinhados com a disponibilidade física do material, garantem não só o atendimento, mas também a satisfação de nossos clientes. Além dos grandes resultados já obtidos com o uso do RFID, outra ferramenta utilizada pelo setor de inventários é o drone.

Figura 20 - Drone para inventário
Fonte: O autor

Com a utilização dos drones para este trabalho observado na figura, foi possível a redução de custos e os tempos de operação, o que antes era necessários dois operadores por área a serem contadas, agora é realizado por um único drone, com a capacidade máxima de leitura atingida de 500 pallets/hora.

4.2.9. Picking comandado por voz

O picking comandado por voz, ou pick by voice no inglês, é a solução para o processo de separação de pedidos, onde os colaboradores são instruídos por um comando de voz ao longo do processo de separação, conforme mostrado na figura 21, confirmando ou corrigindo as quantidades a serem enviadas ao cliente.

Figura 21 - Picking comandado por voz
Fonte: o autor 2019

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Pelo meio da pesquisa bibliográfica realizada, foi possível entender e compreender os conceitos da indústria 4.0, bem como uma serie de modos que nos ajudam a atingir um nível de automação, em que os setores são capaz de reagir de forma autônoma, corrigindo e prevenindo a falhas durante todo o processo, tais benefícios somente foram alcançados com a utilização da tecnologia.

Com a integração das informações, foi possível uma perfeita ligação entre os setores, melhorando e facilitando o planejamento a tomar rápidas decisões com base em dados coletados nos processos. A adoção de um novo software tendo como principal objetivo otimizar os processos de todo o armazém, nos deu uma nova forma de administrar e a realizar as operações com mais agilidade, e o melhor, com um número muito baixo de erros.

Alinhando os conceitos da indústria 4.0 e o de melhoria continua, possibilitou a identificação de desperdícios e trabalhos que não agregam valor para o processo, tornando a operação mais eficiente, simplificada e ágil. Buscando a melhoria na produtividade, automação de processo, aumento nos lucros, redução nos níveis de estoques e controle da operação, pode-se perceber a importância da aplicação da indústria 4.0.

Buscou-se apresentar as vantagens do uso da tecnologia, melhorando a comunicação entre os setores e disponibilidade de dados, reduzindo erros durante a operação, melhorando a produtividade e a qualidade dos serviços prestados, tornando as operações do dia-a-dia mais simples e ágil, passando ao operador mais confiança para realizar suas tarefas.

Com o uso dos leitores de código de barras, integrado com o sistema de gerenciamento do armazém, houve um melhor aproveitamento dos operadores de armazenagem e separação, aperfeiçoando a forma de registrar e transferir os materiais via sistema, diminuiu-se a movimentação do operador e foram eliminados 99% do erros, o operador agora poderá destinar o tempo com outras tarefas.

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