A automação industrial é a aplicação de tecnologias para operar e controlar processos de produção com mínima intervenção humana.
Essa é uma necessidade em um segmento no qual a busca pela qualidade é permanente e onde a margem para falhas é zero ou perto disso.
Não por acaso, os investimentos em automação são crescentes.
Em 2025, o mercado nesse setor deverá alcançar o valor de US$ 384,8 bilhões, segundo uma compilação de pesquisas feita pela Zipdo (em inglês).
Em 2020, esse valor era de US$ 214,7 bilhões. Portanto, o salto estimado em cinco anos é de 12,4%.
O mesmo levantamento mostra uma estimativa interessante: cerca de 37% do tempo gasto em processos nas indústrias poderia ser otimizado por meio da automação.
E você, sabe o que é automação industrial e o que ela representa para quem trabalha nesse mercado onde as oportunidades não param de surgir?
É sobre isso que vamos falar neste conteúdo.
Veja os tópicos abordados:
- O que é automação industrial?
- Afinal, quais são os objetivos da automação industrial?
- A evolução da automação
- Princípios da automação industrial
- Níveis da automação industrial
- Como a automação industrial tem impactado as empresas
- O que podemos aprender com o processo de automação nas indústrias?
Avance na leitura para entender tudo sobre a automação de processos industriais.
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O que é automação industrial?
A automação industrial refere-se à aplicação de tecnologia para controlar e monitorar processos de produção em ambientes fabris.
Para isso, a gestão faz uso de sistemas computadorizados, sensores e dispositivos programáveis para automatizar tarefas como montagem, manuseio de materiais, monitoramento de qualidade e controle de máquinas.
O objetivo da automação industrial é melhorar a eficiência, a produtividade e a segurança, reduzindo a intervenção humana e permitindo a operação contínua de processos industriais.
A partir desse investimento, espera-se o retorno em qualidade, menor custo de produção e maior competitividade das empresas que contam com um sistema de automação industrial.
Afinal, quais são os objetivos da automação industrial?
A automação de processos industriais é um dos pilares para o crescimento de empresas nesse setor estratégico para a economia de um país.
Segundo o Portal da Indústria, em 2022, o segmento foi responsável por gerar nada menos que 23,9% do PIB, o Produto Interno Bruto nacional.
Ou seja, sem a indústria, seria impossível um país se manter, dada a relevância que um parque industrial tem em termos econômicos.
Para que a indústria continue relevante, é preciso investir em automação.
Veja na sequência os principais objetivos envolvidos nesse tipo de investimento.
Aumento da produtividade
Ao entender o que é automação industrial, fica claro que ela é fator chave para o aumento da produtividade nas empresas.
Afinal, máquinas automatizadas são capazes de operar em alta velocidade, mantendo uma produção constante, à prova de erros humanos.
Também possibilita a operação contínua 24/7, incluindo turnos noturnos e fins de semana, em um processo de produção ininterrupto.
Os sistemas automatizados podem ainda ser programados para otimizar os processos de produção, ajustando-se às demandas em tempo real, conforme as boas práticas Lean.
Melhoria da qualidade do produto
Máquinas automatizadas executam tarefas de maneira consistente, sem desvios ou erros típicos dos seres humanos, garantindo a conformidade com os padrões de qualidade estabelecidos.
Além disso, a automação permite a implementação de controles de qualidade rigorosos em tempo real, identificando e corrigindo problemas de produção imediatamente.
Como resultados, os produtos apresentam maior qualidade, atendendo às expectativas dos clientes e reduzindo retrabalho e desperdício.
Redução de custos de produção
Um sistema de automação industrial implementado corretamente contribui para a redução de custos de produção.
Isso porque a automação permite a substituição de mão de obra humana em tarefas repetitivas e perigosas, economizando em despesas com pessoal e reduzindo o risco de acidentes de trabalho.
Com a operação contínua 24/7, maximiza-se a utilização dos ativos da empresa, diminuindo os custos fixos por unidade produzida.
A automação também minimiza erros e retrabalho, economizando em material e recursos.
Aumento da segurança no local de trabalho
Nas linhas de montagem automatizadas, saem de cena os trabalhadores em tarefas perigosas ou monótonas, o que reduz o risco de acidentes.
De acordo com um estudo (em inglês) realizado por pesquisadores alemães e americanos, investir em automação pode diminuir em 16% o número de ocorrências de acidentes de trabalho.
Robôs e sistemas automatizados são capazes de operar em ambientes hostis, como ambientes com altas temperaturas ou exposição a produtos químicos, onde a exposição humana é perigosa.
Isso contribui significativamente para a redução de acidentes e doenças ocupacionais, aumentando a segurança no local de trabalho.
Ganhos em flexibilidade na produção
A automação industrial proporciona ganhos substanciais em flexibilidade na produção porque máquinas automatizadas podem ser programadas para mudar rapidamente de uma tarefa para outra.
Isso é particularmente vantajoso em um ambiente de manufatura sob demanda, onde os clientes exigem produtos personalizados, o que vai ao encontro dos princípios enxutos de produção.
A automação também possibilita a reconfiguração de linhas de produção, tornando a empresa mais ágil e capaz de se adaptar às mudanças no mercado.
Redução de falha humana
A falha humana pode ocorrer devido à fadiga, distração, falta de treinamento na equipe ou outros fatores.
A automação elimina esses riscos ao dispensar a mão de obra humana.
Com a automação, a probabilidade de erros diminui drasticamente, o que por si só pode elevar a qualidade dos produtos.
Além disso, com a automação os processos podem ser ajustados e monitorados em tempo real, identificando anomalias antes que causem defeitos.
Essa é uma maneira de reduzir os custos associados à recuperação de produtos defeituosos, ao cortar o mal pela raiz.
Melhoria da gestão e monitoramento de processos
A automação industrial é uma ferramenta poderosa para aprimorar a gestão e colocar em prática o monitoramento de processos.
Suas soluções permitem a coleta de dados em tempo real de diversas etapas de produção, tornando possível o acompanhamento detalhado do desempenho.
Com sistemas de automação avançados, as empresas podem implementar algoritmos de análise de dados que identificam tendências, anomalias e oportunidades de otimização.
Isso facilita a tomada de decisões baseada em dados, melhorando a eficiência operacional e a qualidade do produto.
Além disso, a automação possibilita a integração de sistemas de gestão, como o sistema de gerenciamento de produção (MES), o que aprimora a coordenação de processos em toda a cadeia de produção.
Aceleração dos ciclos de produção
Como vimos, máquinas automatizadas operam em alta velocidade e podem funcionar ininterruptamente, reduzindo o tempo necessário para concluir as tarefas.
A produção passa a ser mais rápida, atendendo em menor tempo às demandas do mercado.
Sistemas automatizados também permitem a execução simultânea de várias tarefas, otimizando a utilização dos recursos disponíveis.
Isso é particularmente benéfico em ambientes de manufatura de alta demanda, onde a aceleração dos ciclos de produção é uma exigência para atender às necessidades dos clientes.
Melhoria da rastreabilidade dos produtos
Com a automação, é possível monitorar e registrar informações detalhadas sobre cada etapa do processo de produção.
Entre essas informações, estão dados como a origem das matérias-primas, os parâmetros de produção, a identificação dos operadores e a data de fabricação.
Nos casos de problemas de qualidade ou recalls, a automação facilita a identificação rápida e exata dos produtos afetados, reduzindo o impacto financeiro e protegendo a reputação da empresa.
Sem contar que a rastreabilidade de alta precisão é um requisito regulatório em muitos setores, como o de alimentos e de produtos farmacêuticos.
Redução do consumo de energia
Máquinas automatizadas podem ser programadas para operar com mais eficiência, ajustando o consumo de energia de acordo com as necessidades do processo.
Além disso, sensores e dispositivos de automação permitem o monitoramento contínuo do consumo de energia em toda a planta, identificando áreas de desperdício e oportunidades de economia.
A implementação de sistemas de controle avançados, como controle preditivo, também contribui para a otimização do consumo de energia.
Essa economia não apenas reduz os custos de operação, mas também contribui para uma pegada ambiental mais sustentável.
A evolução da automação
A automação surgiu junto com a indústria.
Os primeiros conceitos nesse sentido vêm do final do século XIX, durante a Primeira Revolução Industrial.
Nesse período, a substituição de tarefas manuais por máquinas adaptadas visava aumentar a eficiência produtiva.
Controles mecânicos eram responsáveis por automatizar as etapas repetitivas do trabalho onde antes só se utilizavam processos manuais ou operados por pessoas.
Posteriormente, esses controles mecânicos evoluíram para dispositivos que operavam por meio de relés e contatores, possibilitando uma automação mais complexa em linhas de montagem.
Somente após a Segunda Guerra Mundial, os primeiros sistemas de comando numérico e controle de processos surgiram.
Pouco tempo depois, o mundo conheceria os primeiros circuitos integrados analógicos, dando origem a uma nova geração de sistemas automatizados.
Com o avanço dos anos e a chegada da década de 1970, os primeiros computadores comerciais passaram a ser utilizados para controlar sistemas de automação em larga escala.
No entanto, devido à complexidade de programação e aos custos elevados de manutenção, esses computadores foram gradualmente substituídos pelo Controlador Lógico Programável, uma máquina avançada projetada especificamente para processos industriais.
Na década de 1990, a tecnologia já tinha avançado o suficiente para criar circuitos e computadores com alta capacidade de processamento.
Os sistemas de automação passaram a ser mais eficientes, rápidos e confiáveis, permitindo produções em grande escala com redução de custos e otimização de espaço.
Hoje, a automação bebe na fonte da Transformação Digital, na qual a Internet das Coisas (IoT) deu origem ao conceito de Internet Industrial das Coisas (IIoT).
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Princípios da automação industrial
Um sistema de automação industrial é desenvolvido por pessoas, logo, essa é uma área que também precisa seguir certos princípios em suas atividades.
Embora o foco seja a redução da dependência da mão de obra humana, o objetivo mais importante é e sempre será melhorar a eficiência, refletindo na otimização do trabalho.
Em outras palavras, a automação serve também para tirar das pessoas o trabalho que não agrega, deixando espaço para que elas se dediquem a funções mais nobres.
Veja na sequência alguns dos princípios que norteiam o setor.
- Integração de sistemas: a automação permite a conexão de diversos sistemas e dispositivos em uma única rede, facilitando a comunicação e compartilhamento de dados
- Monitoramento em tempo real: sensores e sistemas automatizados geram informações instantâneas sobre o estado dos processos, permitindo o monitoramento
- Controle automatizado: a automação executa tarefas sem intervenção humana, assegurando a execução das operações com grande precisão
- Eficiência de recursos: a automação otimiza o uso de recursos, como matéria-prima e energia, reduzindo desperdícios e custos operacionais
- Flexibilidade de processos: sistemas automatizados podem ser reconfigurados rapidamente para se adaptar a diferentes produtos e demandas de produção
- Redução de intervenção humana: tarefas perigosas e repetitivas são automatizadas, reduzindo o risco de acidentes e o esforço humano
- Melhoria da produtividade: a automação aumenta a velocidade de produção e a utilização de ativos, impulsionando a produtividade
- Otimização de processos: sistemas automatizados podem ser programados para otimizar processos em tempo real, maximizando a eficiência e reduzindo custos
- Qualidade total: a automação garante a execução dos processos, resultando em produtos de alta qualidade e atendimento às especificações
- Tomada de decisão baseada em dados: processos automatizados geram dados em tempo real para a análise e tomada de decisão.
Níveis da automação industrial
Empresas do ramo industrial têm nas linhas de montagem o “coração” do negócio, sem o qual seria impossível dedicar-se ao seu core business.
Porém, como todas as outras modalidades empresariais, na indústria existem as atividades de back office, ou secundárias.
Isso significa que a automação pode se estender não apenas à produção diretamente, como em outras áreas, contribuindo indiretamente para o sucesso do negócio.
É por isso que a automação industrial é subdividida em níveis, cada um deles focado em uma parte específica da atividade.
Veja a seguir.
Automação operacional
Nível mais básico da automação industrial, na automação operacional o principal objetivo é automatizar tarefas operacionais simples e repetitivas.
Nesse nível, são utilizadas ferramentas como sensores, atuadores e controladores lógicos programáveis (CLPs), entre outras soluções.
Sensores coletam dados do ambiente, que são então processados pelos CLPs para tomar decisões e acionar atuadores que realizam ações físicas, como abrir ou fechar uma válvula, por exemplo.
Por isso, a automação operacional é uma das bases para melhorar a eficiência dos processos industriais, reduzindo a intervenção humana em tarefas monótonas e perigosas.
Automação de controle
A automação de controle foca na coordenação e na otimização de sistemas mais complexos.
Sistemas de controle avançados, como os sistemas de controle distribuído (DCS) e os sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA), são comuns nesse nível.
Esses sistemas coletam dados de sensores em tempo real, processam informações complexas e realizam ajustes dinâmicos nos processos.
Técnicas como controle PID (Proporcional-Integral-Derivativo) são usadas para manter variáveis dentro de limites específicos.
Dessa forma, a automação de controle é fundamental para garantir que os processos atendam aos requisitos de produção.
Automação de supervisão
Já a automação de supervisão está relacionada ao monitoramento e gestão de processos em um nível mais amplo.
Nesse nível, são utilizados sistemas SCADA e sistemas MES (Manufacturing Execution Systems).
Entre suas funções, estão a visualização de processos em tempo real com histórico de produção, usados na coordenação de atividades.
Os sistemas SCADA apresentam informações em tempo real aos operadores e permitem intervenções rápidas em caso de desvios.
Por sua vez, os sistemas MES geram informações para gerenciamento de produção, planejamento e controle de qualidade.
Automação informacional
No nível mais alto da hierarquia de automação industrial está a automação informacional, que lida com a integração de sistemas de automação com sistemas de informação corporativos.
Os sistemas de automação são conectados aos sistemas de planejamento de recursos empresariais (ERP) e sistemas de gerenciamento de informações de fábrica (FIMS).
Isso permite uma comunicação direta entre o chão de fábrica e a gestão de nível executivo, de modo a facilitar o processo decisório e a execução de tarefas.
Os sistemas informacionais geram análises de desempenho, relatórios de produção, rastreabilidade de produtos e integração com sistemas de gerenciamento de cadeia de suprimentos.
Assim, esse é um nível de automação estratégico para melhorar a eficiência operacional e a tomada de decisões no geral.
Como a automação industrial tem impactado as empresas?
A automação de processos industriais chegou a um ponto em que muitos dos processos fabris hoje são controlados como se fossem videogames, por meio de comandos acionados por joysticks.
Essa mudança de paradigma pode ser creditada aos impactos dos já citados movimentos de Transformação Digital, IoT e IIoT.
Com isso, a automação industrial vem sendo barateada, o que permite por tabela a redução dos custos de produção ao longo da cadeia de valor.
Ganha com isso o consumidor final, que pode ter essa redução de custos repassada para os preços dos produtos nos pontos de venda.
O que podemos aprender com os processos de automação nas indústrias?
O processo ininterrupto de automação traz lições valiosas que podem ser aplicadas em várias áreas da vida e dos negócios.
Por meio da evolução nesse setor, os gestores desenvolvem seus conhecimentos sobre a otimização e eficiência na execução de tarefas.
Automatizar também força as empresas a orientar suas decisões por dados, servindo assim como um vetor de crescimento nos níveis operacional e estratégico.
Isso para não falar da necessidade em se adaptar às mudanças, o que por si só pode elevar a competitividade por meio da inovação.
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Conclusão
A automação industrial evolui a passos largos.
Você pode fazer parte desse movimento e entrar para um mercado de trabalho dos mais promissores.
Que tal qualificar-se no curso de extensão Análise de Dados para Tomada de Decisão, desenvolvido pelo LABDATA da FIA, pioneiro no lançamento de cursos de Analytics, Inteligência Artificial e Big Data no Brasil?
Estude com a gente e prepare-se para o sucesso!
Referências:
https://zipdo.co/statistics/factory-automation-industry/
https://www.portaldaindustria.com.br/estatisticas/importancia-da-industria/
https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/is-industrial-automation-headed-for-a-tipping-point
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927537122000963
https://www.scielo.br/j/rae/a/3WXFgyQJXPTjQ3WYJwRVD7h/
