REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10810113
Leandro Alves de Souza1
Virlane Kelly Lima Hunaldo2
Leonardo Hunaldo dos Santos3
Ariene de Morais Alves4
Bruno Henrique Guimarães de Sousa5
Daynne Sales Lima de Sousa6
Eric Silva Caires7
Evanilda da Costa Pinheiro8
Feliciano do Espirito Santo Silva Neto9
Hadassa Emily da Silva Nobre10
Jhessyca Dantas Manary11
Leticia Nunes dos Santos12
Samyla Pereira Cavalcante13
Jaiana Lopes Lima14
RESUMO
A ascensão da Indústria 4.0 emerge como um agente transformador de grande magnitude, suscitando impactos de relevância nos domínios econômico, social e ambiental, ao estimular a proliferação de inovação, competitividade, sustentabilidade e a criação de oportunidades laborais qualificadas. Este estudo se propõe a analisar os avanços tecnológicos e os desdobramentos da Indústria 4.0 na indústria de alimentos, oferecendo uma abordagem crítica acerca dos benefícios e desafios decorrentes dessa integração. Por meio de uma minuciosa revisão bibliográfica, são identificadas diversas oportunidades viabilizadas pelas tecnologias emergentes, a exemplo da Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial e automação, no aprimoramento dos processos agroindustriais, desde a etapa de produção até a distribuição. Destaca-se, ademais, a crescente importância da sensibilização frente a questões globais, como o desperdício alimentar e a sustentabilidade, impulsionando a adoção de soluções inovadoras pautadas na economia circular e na digitalização. Em última análise, evidencia-se que a contínua investigação e a formulação de políticas apropriadas são imperativos para otimizar os proveitos da Indústria 4.0 na indústria de alimentos, fomentando uma produção mais eficiente, sustentável e inclusiva.
Palavras-chave: Inovação; Competitividade; Desafios
ABSTRACT
The rise of Industry 4.0 emerges as a transformative agent of great magnitude, causing relevant impacts in the economic, social and environmental domains, by stimulating the proliferation of innovation, competitiveness, sustainability and the creation of qualified job opportunities. This study aims to analyze technological advances and the developments of Industry 4.0 in the food industry, offering a critical approach to the benefits and challenges arising from this integration. Through a thorough literature review, several opportunities made possible by emerging technologies are identified, such as the Internet of Things (IoT), artificial intelligence and automation, in improving agro-industrial processes, from the production stage to distribution. Furthermore, the growing importance of raising awareness regarding global issues, such as food waste and sustainability, is highlighted, driving the adoption of innovative solutions based on the circular economy and digitalization. Ultimately, it is clear that continuous research and the formulation of appropriate policies are imperative to optimize the benefits of Industry 4.0 in the food industry, promoting more efficient, sustainable and inclusive production.
Keywords: Innovation; Competitiveness; Challenges
1. INTRODUÇÃO
A Indústria 4.0 emerge como um vetor transformador com repercussões significativas nos âmbitos econômico, social e ambiental, potencializando a geração de inovação, competitividade, sustentabilidade e oportunidades de empregos qualificados (Suite, 2023). Este conceito, amplamente adotado pelo setor industrial, epitomiza a metamorfose digital na esfera industrial, fundamentada na aplicação de tecnologias avançadas, como inteligência artificial, robótica, internet das coisas e computação em nuvem. O propósito subjacente é amplificar a eficiência, qualidade e flexibilidade nos processos de manufatura, catalisando uma redefinição paradigmática na forma como as operações industriais são concebidas e executadas (CNI, 2023).
Atualmente, testemunhamos a eclosão de uma paradigmática revolução, intitulada como a Indústria 4.0, cujo distintivo reside na interconexão de uma miríade de tecnologias, viabilizando uma interação inteligente entre sistemas, máquinas e agentes humanos. A essência da Indústria 4.0 é habilidar a personalização em escala massiva e reconfigurar os paradigmas vigentes nos processos produtivos (Schwab, 2016). Este fenômeno assinala uma transição disruptiva que transcende os limites tradicionais da produção industrial, introduzindo uma era de sinergia tecnológica e adaptabilidade sem precedentes.
Nos últimos anos, o cenário da produção industrial alimentar tem sido moldado de maneira substancial pela ascensão da Indústria 4.0 e a integração de tecnologias emergentes. Este artigo propõe uma análise crítica dos avanços tecnológicos na inclusão de tecnologias emergentes na produção industrial alimentar, com ênfase na perspectiva da Indústria 4.0. A convergência de tecnologias como Internet das Coisas (IoT), inteligência artificial, automação avançada e big data na esfera alimentar redefiniu não apenas os processos de fabricação, mas também os paradigmas tradicionais associados à cadeia de valor alimentar. Este escopo de pesquisa visa examinar os desdobramentos dessas inovações, suas implicações na eficiência operacional, qualidade dos produtos alimentares, sustentabilidade e, por conseguinte, na capacidade da indústria de se adaptar a um ambiente econômico em constante transformação.
Nos últimos decênios, a nomenclatura “Indústria 4.0” emergiu como um conceito ubíquo, caracterizando a transição paradigmática em direção à digitalização e automação nos domínios fabris. A despeito de suas promissoras perspectivas de aprimoramento da produtividade e qualidade, a assimilação integral desse paradigma não obteve ampla notoriedade no contexto industrial (Oesterreich, T. D.; Teuteberg, F., 2018). O substrato conceitual da Indústria 4.0 delineia uma nova era industrial, na qual diversas tecnologias emergentes convergem sinergicamente para propiciar soluções digitais (Frank et al., 2019). Produtos inteligentes e interconectados delineiam uma metamorfose paradigmática na paisagem industrial.
Os progressos tecnológicos inerentes à Indústria 4.0 manifestam-se de forma preponderante nos setores de agritech e biotech, onde se concentram esforços na aprimoração de alimentos e no desenvolvimento de tecnologias voltadas para otimizar a obtenção de produtos, serviços e processos no âmbito agrícola (Krueger et al., 2023).
Neste contexto, a compreensão aprofundada dessas transformações tecnológicas é crucial para os profissionais da indústria alimentar, pesquisadores e decisores políticos. A revisão crítica que se segue pretende destacar não apenas os benefícios potenciais dessas tecnologias emergentes, mas também levantar questões pertinentes sobre questões éticas, segurança alimentar, efeitos socioeconômicos e a necessidade de uma abordagem holística para a implementação da Indústria 4.0 no domínio alimentar. Ao ponderar sobre essas considerações, este estudo busca contribuir significativamente para o diálogo acadêmico e prático, proporcionando uma visão científica e abrangente dos avanços tecnológicos na produção industrial alimentar sob a perspectiva crítica da Indústria 4.0.
2. CONTEXTO HISTÓRICO
2.1 INDUSTRIA 4.0
Conforme delineado por Schwab (2016), a Quarta Revolução Industrial se configura como um conjunto multifacetado de tecnologias que abraçam os domínios físicos, digitais e biológicos. Destaca-se que tais tecnologias não representam meramente uma perspectiva futura; ao contrário, já se materializam como realidades tangíveis. O desafio preponderante para as indústrias reside não apenas na bem-sucedida implementação dessas tecnologias, mas primordialmente na consolidação efetiva desses avanços. A plena integração e adoção dessas inovações tornam-se, portanto, imperativas para garantir não apenas a competitividade, mas a própria sustentabilidade no cenário industrial contemporâneo.
Apontamentos da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), a transição da indústria brasileira para o paradigma 4.0 é projetada para gerar uma estimativa anual significativa, alcançando um mínimo de R$ 73 bilhões em redução de custos industriais. Este ganho substancial é prospectado por meio da consecução de eficiência operacional, diminuição dos custos de manutenção de maquinários e otimização no consumo de energia. A ABDI adverte que, atualmente, o setor industrial representa menos de 10% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional, posicionando o Brasil em uma modesta 69ª colocação no índice Global de Inovação, conforme constatado no relatório de 2018. Esta conjuntura ressalta a imperatividade da adoção efetiva da Indústria 4.0 como uma medida estratégica para potencializar a competitividade e inovação no contexto industrial brasileiro. (ABDI, 2018)
Segundo Morais e Monteiro (2019), o conceito de Indústria 4.0 delineia o advento de novos paradigmas nos modelos de negócios, caracterizados pelo crescimento exponencial na adoção de tecnologias digitais e pela interconexão e comunicação sinérgica entre máquinas, indivíduos e recursos. Este fenômeno não apenas redefine a infraestrutura operacional, mas inaugura uma era na qual a convergência de sistemas inteligentes propicia uma sinergia inédita entre os elementos componentes do ecossistema industrial, promovendo eficiência, flexibilidade e inovação.
2.2 INDUSTRIA DE ALIMENTOS FRENTE A INDUSTRIA 4.0
A indústria de alimentos emerge como uma figura proeminente na era da Indústria 4.0, ostentando notável relevância no panorama da indústria de transformação, contribuindo significativamente para o Produto Interno Bruto (PIB) e exercendo papel crucial na geração de empregos. Um exemplo exemplar dessa importância se reflete no expressivo faturamento registrado por esse setor em 2020, no Brasil, atingindo a cifra de R$ 789,2 bilhões. Este montante corresponde a 10,5% do PIB nacional, delineando um crescimento notável de 12,8% em comparação ao ano anterior (Silva, 2022).
A ascensão da Indústria 4.0 proporcionou uma série de vantagens substanciais para os produtores, destacando-se, entre elas, a capacidade de exercer um controle detalhado sobre os processos organizacionais. Este nível de controle não apenas favorece a minuciosa cartografia de todo o processo produtivo, mas também resulta em benefícios tangíveis, tais como a redução do impacto ambiental, a otimização da distribuição e utilização de recursos, a implementação de fluxos de trabalho mais eficientes e a capacidade de realizar ajustes em tempo real em termos de segurança alimentar (Arbegaus, 2018)
Conforme destacado pela Associação de Engenheiros Brasil-Alemanha (2019) durante um painel dedicado ao tema “Food Chain 4.0”, que abordou a segurança na cadeia de alimentos, observou-se que os 40 profissionais participantes necessitam desempenhar um papel crucial na implementação das tecnologias da Indústria 4.0.
Os processos industriais necessitam cada vez mais da Indústria 4.0 para automatizar suas produções. O sistema de planejamento de recursos empresariais, do termo em inglês Enterprise Resource Planning (ERP) é uma solução importante para unir as bases de dados. O ERP tem um papel fundamental e essencial na Quarta Revolução Industrial. Todas as informações da operação fabril coletadas em tempo real podem ser integradas com o ERP, trazendo uma sinergia imprescindível para o sucesso da indústria, elevando o nível da gestão e exponencializando os resultados. (SANKHYA, 2021)
Na indústria de alimentos a implementação dos conceitos da Indústria 4.0 se mostra mais fácil, pelos processos sistemáticos, onde a automação aumenta eficiência e qualidade final do produto (SUN et al., 2015).
3. METODOLOGIA
A obtenção dos dados para este estudo foi realizada por meio de uma revisão narrativa da literatura, seguindo rigorosos critérios de seleção para garantir a inclusão de trabalhos que oferecessem informações atualizadas e pertinentes sobre o tema em questão. O processo de revisão foi delineado em quatro fases distintas: pesquisa, avaliação, síntese e análise. Estas etapas, caracterizadas como componentes de uma revisão narrativa, também conhecida como tradicional, envolveram a delimitação do escopo do estudo, a busca e triagem de literatura relevante, a leitura crítica e análise dos estudos selecionados, bem como a redação do manuscrito e a elaboração da lista de referências (Sousa et al., 2018).
Para a condução desta pesquisa, foram estabelecidos critérios específicos. Na primeira fase, de coleta de dados, foram realizadas duas atividades distintas. Inicialmente, procedeu-se à identificação de estudos relevantes, empregando filtros disponíveis em diversas plataformas acadêmicas, e utilizando descritores como “indústria 4.0”, “pilares da indústria 4.0” e “indústria alimentícia”, em conjunto com critérios relacionados ao tipo de estudo e período de publicação, compreendendo o intervalo de 2016 a 2023. Essa abordagem resultou na obtenção de um total de 332 estudos, conforme destacado na tabela 1.
Tabela 1: Quantidade de artigos extraídos das bases de estudo
| Science Direct | Scopus | Web of Science | Total |
| 111 | 144 | 77 | 332 |
Os critérios de inclusão adotados abarcaram a língua portuguesa, inglesa e a disponibilidade integral dos artigos para download na internet. A análise e síntese dos artigos selecionados, referentes ao delineamento de pesquisa, foram conduzidas de maneira descritiva, visando consolidar o conhecimento produzido sobre o tema explorado na revisão onde obteve-se 8 estudos selecionados para discussão da inclusão da indústria 4.0 na indústria de alimentos.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A revolução das tecnologias para uso na indústria de alimentos traz inúmeros benefícios para os processos de produção com ênfase nas novidades para o mercado, como exemplo destacadas na figura 1.
Figura 1: Avanços tecnológicos na indústria de alimentos na inclusão da indústria 4.0
Na prática, as tecnologias associadas à Indústria 4.0 desempenham um papel crucial em várias etapas dos processos agroindustriais, com foco primordial na minimização de perdas e custos, aumento da precisão na análise de dados, redução de erros operacionais, garantindo maior segurança e assertividade nas decisões, bem como otimização dos procedimentos burocráticos. Isso se traduz em uma melhoria significativa na eficiência da produção, resultando em maior satisfação dos clientes e impactando positivamente na qualidade de vida dos produtores (Santos et al., 2019).
Na literatura, diversos estudos destacam as diversas oportunidades oferecidas pelas tecnologias da Indústria 4.0, com projetos que vão desde pilotos até implementações avançadas. Entre essas oportunidades, destacam-se o uso de imagens de satélites, robôs, veículos aéreos não tripulados e uma ampla gama de sensores para coleta de dados (Bacco et al., 2019; Bai et al., 2020; Liu et al., 2021).
Liu et al. (2020) mencionam o potencial da Internet das Coisas (IoT) em diversas aplicações agrícolas, incluindo agricultura de precisão, monitoramento do gado, gestão de estufas e acompanhamento climático. Outro estudo destaca o uso da IoT para gerenciamento eficiente da irrigação, visando evitar tanto a escassez quanto o excesso de água (Bacco et al., 2019).
A utilização da automação por meio da impressão 3D possibilita a flexibilização da produção de alimentos, viabilizando a produção de lotes pequenos e customizados a um custo acessível, o que representa um avanço significativo em termos de acesso a produtos anteriormente considerados inviáveis (Savastano et al., 2018; Liu et al., 2020).
Há também uma crescente preocupação com a conscientização global das micro, pequenas e médias empresas do setor agroindustrial, com estudos que exploram soluções inovadoras utilizando a digitalização, cibersegurança e economia circular da Indústria 4.0. Essas abordagens visam mitigar questões globais como desperdício de alimentos, desigualdade e impactos ambientais, ao mesmo tempo em que promovem a eficiência e sustentabilidade dos processos produtivos (Fernandez et al., 2021).
A aplicação de tecnologias baseadas em inteligência artificial, como o aprendizado de máquina (machine learning) e lógica fuzzy, tem demonstrado grande potencial na pecuária leiteira, possibilitando desde a identificação de animais doentes até a classificação de leites com base em seus atributos e detecção de adulterantes (Eckelamp & Bowley, 2020; Lal et al., 2022).
Além disso, o uso de plataformas como a Internet das Coisas (IoT) e a inteligência artificial (IA) tem sido cada vez mais explorado para garantir a segurança e qualidade dos produtos lácteos, proporcionando aos consumidores informações detalhadas sobre sua origem e condições de produção (Chimakurthi, 2018).
Por fim, estudos recentes também destacam a importância do design inteligente e do controle da produção na operação eficiente das fábricas da Indústria 4.0, ressaltando a necessidade de atender às demandas individuais dos clientes para garantir a competitividade das empresas (Zawadzki & Zywicki, 2016).
Por meio desta abordagem, foram identificados e analisados diversos projetos e iniciativas que demonstram o potencial das tecnologias da Indústria 4.0 para a área alimentícia, como IoT, inteligência artificial e automação, na otimização dos processos agroindustriais, desde a produção até a distribuição. Destaca-se, ainda, a importância crescente da conscientização sobre questões globais, como o desperdício de alimentos e a sustentabilidade, impulsionando a adoção de soluções inovadoras baseadas na economia circular e na digitalização. Contribuindo assim para uma compreensão mais abrangente dos desafios e oportunidades associados à integração da Indústria 4.0 na indústria de alimentos, fornecendo informações valiosas para futuras pesquisas e práticas industriais.
5. CONCLUSÃO
A integração dos avanços tecnológicos da Indústria 4.0 na indústria de alimentos representa uma mudança paradigmática, oferecendo oportunidades significativas para melhorias substanciais nos processos agroindustriais. Por meio de uma análise crítica dos estudos revisados, emerge um panorama multifacetado dos benefícios potenciais, incluindo a redução de desperdícios e custos, o aprimoramento da precisão operacional e a ampliação da satisfação do consumidor. Contudo, é imperativo reconhecer os desafios inerentes a essa transição, que demandam atenção especial, como a segurança dos alimentos, a promoção da inclusão digital e a mitigação de impactos ambientais adversos.
Diante desse cenário, a continuidade da pesquisa e o desenvolvimento de políticas e práticas adequadas surgem como pilares fundamentais para otimizar os benefícios da Indústria 4.0 na indústria de alimentos, assegurando uma produção mais eficiente, sustentável e inclusiva para as atuais e futuras gerações.
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