ENGENHARIA DE PRODUÇÃO POR TRÁS DA FABRICAÇÃO INDUSTRIAL

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10171210

Gustavo Henrique Gomes Pereira
Italo Fernandes Elizio
Jefferson Meira Pereira
Leonardo Carrascosa dos Santos

RESUMO

Com a advento da Indústria 4.0, a interseção de tecnologias digitais, físicas e biológicas tem causado uma revolução na fabricação industrial. Neste contexto de rápida transformação, a engenharia de produção assume uma posição de destaque, impulsionando inovações significativas e otimizando processos complexos em toda a cadeia produtiva. Esta análise procura elucidar a importância da engenharia de produção, não apenas como uma disciplina que adapta e melhora as operações industriais, mas também como uma força motriz que enfrenta e soluciona desafios contemporâneos, como demandas crescentes por personalização, sustentabilidade e resiliência. À medida que as indústrias buscam se adaptar e prosperar na era digital, a engenharia de produção emerge como um instrumento vital, conduzindo a evolução e garantindo um futuro promissor para a fabricação global.

Palavras-chave: Engenharia de Produção. Industrias. Fabricação.

ABSTRACT

With the advent of Industry 4.0, the intersection of digital, physical and biological technologies has caused a revolution in industrial manufacturing. In this context of rapid transformation, production engineering assumes a prominent position, driving significant innovations and optimizing complex processes throughout the production chain. This analysis seeks to elucidate the importance of production engineering, not only as a discipline that adapts and improves industrial operations, but also as a driving force that faces and solves contemporary challenges, such as increasing demands for customization, sustainability and resilience. As industries seek to adapt and thrive in the digital age, manufacturing engineering is emerging as a vital instrument, driving evolution and ensuring a promising future for global manufacturing.

Keywords: Production Engineering. Industries. Manufacturing.

1. INTRODUÇÃO

Desde a primeira Revolução Industrial no final do século XVIII, o setor de fabricação tem visto uma série de transformações. A introdução de máquinas a vapor, a eletrificação das fábricas na segunda revolução, a automação na terceira, e agora, no limiar da quarta Revolução Industrial – a Indústria 4.0 – estamos testemunhando a convergência de tecnologias digitais, físicas e biológicas. A engenharia de produção, enquanto campo multidisciplinar, tem sido o pilar por trás de muitas dessas inovações, otimizando processos, reduzindo desperdícios e aumentando a eficiência global das operações industriais.

Apesar dos avanços tecnológicos, a fabricação industrial ainda enfrenta desafios multifacetados. Como as empresas mantêm a eficiência em um mundo em constante mudança? Como elas se adaptam às demandas crescentes por personalização, sustentabilidade e resiliência? Além disso, com a complexidade crescente dos sistemas de produção, como garantir a qualidade e segurança, ao mesmo tempo em que se atende às expectativas do cliente?

O principal objetivo desta análise é entender o papel central da engenharia de produção na condução da excelência operacional nas indústrias. Procuramos explorar como os engenheiros de produção projetam, otimizam e inovam processos de fabricação, garantindo que as operações sejam não apenas eficientes, mas também adaptáveis e resilientes. Além disso, almejamos discutir as competências e habilidades necessárias para os engenheiros de produção na era da Indústria 4.0.

À medida que avançamos para uma era dominada pela Indústria 4.0, com a integração de sistemas ciberfísicos, inteligência artificial e Internet das Coisas (IoT), torna-se imperativo compreender a evolução da engenharia de produção. Este campo não apenas moldou o cenário industrial do passado, mas também é fundamental para dirigir o futuro da fabricação. Ao entender essa interseção, as indústrias podem estar melhor preparadas para enfrentar desafios futuros e aproveitar as oportunidades que se apresentam.

Concluindo, este trabalho se propõe a mergulhar profundamente nos conceitos e percepções da engenharia de produção e sua aplicação nas indústrias, sobretudo considerando o atual contexto da Indústria 4.0. Buscamos fornecer uma visão abrangente de como esta disciplina se adaptou e continuará a se adaptar às mudanças radicais no cenário industrial global.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. DEFINIÇÃO E ORIGENS DA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Várias definições são usadas para a palavra engenharia. No Brasil, a Lei n. 5.194/66 instituiu e regulamentou a profissão de engenheiro, arquiteto e agrônomo. O artigo 7º dessa lei regulamenta as atividades e atribuições desses profissionais:

Art. 7 – As atividades profissionais e atribuições do engenheiro, do arquiteto e do agrônomo consistem em:
a) exercício de cargos, funções e comissões em entidades estaduais, paraestatais, municipais e de economia mista e privada;
b) planejamento ou projeto, em geral, de regiões, zonas, cidades, obras, estruturas, transportes, exploração de recursos naturais e desenvolvimento da produção industrial e agrícola;
c) estudos, projetos, análises, avaliações, levantamentos, perícias, pareceres e divulgações técnicas;
d) ensino, pesquisa, experimentação e testes;
e) Fiscalização de obras e serviços técnicos;
f) gestão de obras e serviços técnicos;
g) execução de obras e serviços técnicos;
h) produção técnica, industrial ou agrícola especializada.

Parágrafo único – Os engenheiros, arquitetos e agrônomos poderão exercer qualquer outra atividade que, por sua natureza, se enquadre no âmbito de suas profissões (BRASIL, 1966).

A partir do conceito de engenharia, a definição para o termo Engenharia Industrial foi criada nos Estados Unidos da América. Mais tarde, no Brasil, quando surgiu a Engenharia de Produção, a Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO) baseou-se no conceito já estabelecido pela Associação Americana de Engenharia Industrial. As instituições de ensino superior se baseiam na definição de Engenharia de Produção da Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO) para elaborar o Projeto Pedagógico do curso de graduação em Engenharia de Produção:

A Engenharia de Produção é responsável por projetar, implementar, operar, melhorar e manter sistemas integrados de produção de bens e serviços, envolvendo pessoas, materiais, tecnologia, informação e energia. Também é responsável por especificar, prever e avaliar os resultados obtidos desses sistemas para a sociedade e o meio ambiente, utilizando conhecimentos especializados em matemática, física, ciências humanas e sociais, juntamente com os princípios e métodos de análise e projeto de engenharia. (ABEPRO, 2011, p. 34)

A Engenharia de Produção nasceu no início do século passado como Engenharia Industrial, nos Estados Unidos, quando Frank Gilbreth e Frederick Taylor estudaram o aumento de produtividade e metodologias para redução de tempos e deslocamentos de trabalhadores na produção.

(…) “Taylor foi o precursor da Engenharia de Produção, tendo publicado, em 1911, o livro Principles of Scientific Management. Taylor não era um acadêmico, ele era o que chamamos de praticante”. (…) (FLEURY, 2018, p. 04).

Os métodos desenvolvidos por Taylor foram difundidos e amplamente aplicados e divulgados. Henry Ford inseriu os princípios de Taylor em sua indústria automobilística, criando o sistema de “produção em massa”, que reduzia os custos envolvidos na produção, aumentando a produtividade de seus trabalhadores e, consequentemente, obtendo bons lucros (IDIE, 2019).

Desde então, as empresas, principalmente as indústrias, têm se interessado em estudar alternativas que possam ampliar sua produção, otimizando o uso de seus recursos. A partir da segunda metade do século XX, com o advento da globalização e as mudanças no comércio internacional, as empresas de produção em massa passaram por grandes transformações (IDIE, 2019).

A competitividade do mercado tem forçado as empresas a buscarem formas de melhorar continuamente seus processos, passando assim a exigir profissionais com perfis que se adequem a esta nova realidade. É nesta circunstância que surge a importância do Engenheiro de Produção, que desempenha um papel fundamental, atuando como conciliador entre as necessidades de produção e consumo; atentos às evoluções tecnológicas e sempre em busca de alternativas que preservem o homem e o meio ambiente.

Para Tavares (2016) a Engenharia de Produção permeia a concepção, projeto e gestão de sistemas produtivos e serviços, o que a diferencia das demais, agregando a este profissional uma visão empreendedora e diferenciada.

O Brasil tem investido fortemente na atualização de suas atividades industriais para aumentar sua competitividade no mercado mundial e crescer economicamente. Paralelamente a essas transformações, a Engenharia de Produção visa agregar novas tecnologias ao homem e seus ambientes socioeconômicos, visando a prosperidade do mercado.

Assim, os engenheiros de produção devem buscar implementar novos padrões de qualidade e produtividade em todas as atividades industriais, comerciais, agrícolas e até governamentais. Nesse contexto, esse profissional torna-se importante em todos os ramos da atividade econômica e empresarial.

No início da produção de mercadorias o artesão desenvolvia todas as fases produtivas, desde a concepção e a criação do produto, até a sua execução final. Ou seja, não havia quaisquer instrumentos de apoio no desenvolvimento de determinado item; o artesão, dotado de conhecimento e prática próprias fabricava o produto desde a sua origem, pelas matérias primas até a conclusão de sua produção.

A origem da Engenharia de Produção ocorre quando esse artesão além de produzir preocupou-se em organizar, integrar, mecanizar, mensurar e aprimorar a produção.

Com a Revolução Industrial, ocorrida no século XIX, que mecanizou e dinamizou os diversos meios de produção, surgiu à necessidade de organizar e integrar os sistemas produtivos. Através da introdução da Máquina-Ferramenta passou-se a exigir um tratamento mais adequado aos processos de produção. Foi então que surgiu o conceito de Engenharia de Produção, mas só teve sua difusão após a segunda metade do século XX, impulsionada pelo desenvolvimento norte-americano e adoção da ideia de produtividade aliada à qualidade adotada como pontos centrais nas empresas (IDIE, 2019).

Inicialmente, ela foi chamada de Engenharia Industrial, e com o advento da produção em série difundida por Henry Ford, a engenharia industrial ganhou destaque mundial.

No Brasil, ficou conhecida somente nos anos 50 com o desenvolvimento industrial tardio, sendo reconhecida pelo Ministério do Trabalho e regulamentada em 1975. A história da Engenharia de Produção no Brasil está relacionada ao recente (e tardio) desenvolvimento industrial nos anos 1950. Em um primeiro momento a EP esteve muito atrelada os modelos dos cursos de Engenharia Industrial dos EUA e Reino Unido.

A primeira instituição de ensino a oferecer o curso de Engenharia de Produção no Brasil foi a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, no ano de 1957, sob a coordenação do Prof. Ruy Aguiar da Silva Leme. Uma década após, seguindo esse mesmo exemplo, a FEI – Faculdade de Engenharia Industrial de São Bernardo do Campo abriu o seu curso em 1967.

De lá para cá, o crescimento dos cursos de Engenharia de Produção no Brasil tem sido notável. A origem desse crescimento, provavelmente, são os desafios e necessidades atuais do mundo empresarial. Segundo Cunha (2001), as origens históricas da engenharia remontam à época da Revolução Industrial, onde o foco da demanda torna-se o foco da solução de problemas. Naquele momento, surgiram os cursos de diversos ramos da Engenharia, na expectativa de prover o conhecimento necessário à produção em larga escala. Todavia, ao passar dos anos, a questão-chave tornou-se, além de produzir cada vez mais e melhor, otimizar o uso de recursos e materiais. É nesse contexto, em meados do século XX, que a Engenharia de Produção encontra suas raízes históricas, pela sua grande capacidade de formar profissionais habilitados a solucionar problemas e, acima de tudo, gerenciar sistemas produtivos.

Segundo Leme (1983), a prática da Engenharia de Produção é bastante antiga, com os primeiros indícios encontrados na Inglaterra na época da Revolução Industrial. Porém, o nascimento da Engenharia de Produção, como é geralmente aceito, se deu nos Estados Unidos, no período de 1882 a 1912, com o surgimento e desenvolvimento do denominado “Scientific Management”, obra de um grupo de engenheiros: F.W. Taylor, Frank e Lillian Gilbreth, H.L. Gantt, H. Emerson, entre outros. Leme afirma que, apesar de muito atacado e controvertido, o Scientific Management passou a ser introduzido em inúmeras empresas por consultores que se intitulavam “Industrial Engineers”. Foi neste momento que surgiu a Industrial Engineering, o nome pelo qual a Engenharia de Produção é conhecida nos Estados Unidos.

No Brasil, a criação dos cursos de Engenharia de Produção foi impulsionada pela forte mudança no mercado de trabalho provocada pela instalação de diversas multinacionais no país na década de 50. Conforme explica Leme (1983), estas empresas, especialmente as Norte-Americanas, possuíam nos seus organogramas posições que nas matrizes eram ocupadas por “Industrial Engineers”, como, por exemplo, os departamentos de tempos e métodos, de planejamento e controle de produção, de controle de qualidade, entre outros.

No cenário atual, de acirrada competitividade, integração entre os mercados globais, demanda por produtos de alta qualidade e empresas cada vez mais “enxutas”, é visível a necessidade de recursos humanos compatíveis com tais atribuições e desafios de gestão. Neste sentido, o Engenheiro de Produção vem tornando-se uma peça fundamental para as empresas, quer sejam dos ramos da indústria, comércio ou serviços. No Brasil, a realidade não é diferente e, de forma crescente, as instituições de ensino passam a oferecer o curso de Engenharia de Produção.

2.2. Atividades Relacionadas à Profissão do Engenheiro de Produção e sua aplicação nas indústrias

Em 1998, a Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO) publicou um documento denominado “Engenharia de Produção: grandes áreas e diretrizes curriculares” relatando a importância de se criar uma graduação em Engenharia de Produção com bases científicas e tecnológicas próprias. Na ocasião, também foi apresentado o perfil profissional desejado para o engenheiro de produção e suas competências

Este documento demonstra a valorização dos profissionais egressos deste curso, pela capacidade de identificar, ordenar e propor alternativas para a solução de problemas, gerenciando atividades e sistemas produtivos de bens ou serviços, avaliando aspectos econômicos, sociais e ambientais. A execução das atividades, abordadas de forma integrada pela Engenharia de Produção, são a base para promover a competitividade e, consequentemente, o crescimento econômico do país.

O engenheiro de produção “está voltado principalmente para a atividade de planejamento, operação e controle […] para a área fabril, produção […] está voltado para a capacitação tecnológica para produção”. (FLEURY; CARDOSO & GUALDA, 1991). Essa definição enfatiza a multidisciplinaridade da Engenharia de Produção, tornando-a importante para auxiliar as organizações a atender às novas demandas de competitividade e desenvolvimento sustentável.

De acordo com a Resolução n.º 235 do CONFEA de 1975, o engenheiro de produção, para efeito de fiscalização do exercício profissional, pode exercer as atividades de 01 a 18 do art. 1º da Resolução n. 218, de 29 de junho de 1973, referente aos procedimentos de fabricação industrial, métodos e sequências da produção industrial em geral e do produto industrializado; seus serviços relacionados e afins. Atividades descritas pelo Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia (CONFEA):

Supervisão, coordenação e orientação técnica; Estudo, planejamento, projeto e especificação; Estudo de viabilidade técnico-econômica; Assistência, assessoria e consultoria; Gestão de obras e assistência técnica; Fiscalização, perícia, avaliação, arbitragem, laudo e parecer técnico; Desempenho no trabalho e função técnica; Ensino, pesquisa, análise, experimentação, ensaio e divulgação técnica; extensão; Orçamentação; Padronização, medição e controle de qualidade; Execução de obra e assistência técnica; Fiscalização de obra e assistência técnica; Produção técnica e especializada; Realização de trabalhos técnicos; Dirigir a equipe de instalação, montagem, operação, reparo ou manutenção; Execução de instalação, montagem e reparação; Operação e manutenção de equipamentos e instalação; Execução de desenho técnico. (CONFEA, 1973)

Para a Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO), a Engenharia de Produção é dividida em subáreas que devem formar o núcleo de conteúdo profissional em todos os cursos de Engenharia de Produção. As subáreas do conhecimento relacionadas à Engenharia de Produção são descritas pela Associação Brasileira de Engenharia de Produção (ABEPRO) em 2018:

Engenharia De Operações E Processos De Produção: Desenho, operações e melhorias dos sistemas que criam e entregam os principais produtos (bens ou serviços) da empresa.
Logística: Técnicas para lidar com as principais questões que envolvem transporte, movimentação, estoque e armazenagem de insumos e produtos, visando a redução de custos, garantia de disponibilidade de produtos, bem como atendimento às necessidades dos clientes. clientes.
Pesquisa Operacional: Resolução de problemas reais envolvendo situações de tomada de decisão, por meio de modelos matemáticos geralmente processados computacionalmente. Aplicar conceitos e métodos de outras disciplinas científicas na concepção, planejamento ou operação de sistemas para atingir seus objetivos. Procura, assim, introduzir elementos de objetividade e racionalidade nos processos de tomada de decisão, sem descurar os elementos de subjetividade e enquadramento organizacional que caracterizam os problemas.
Engenharia Da Qualidade: Planejamento, projeto e controle de sistemas de gestão da qualidade que considerem a gestão de processos, uma abordagem factual para a tomada de decisão e o uso de ferramentas de qualidade.
Engenharia De Produto: Conjunto de ferramentas e processos de projeto, planejamento, organização, decisão e execução envolvidos nas atividades e operações estratégicas de desenvolvimento de novos produtos, desde a concepção até o lançamento do produto e sua retirada do mercado com a participação das diferentes áreas da empresa.
Engenharia Organizacional: Conjunto de conhecimentos relacionados à gestão de organizações, incluindo em seus recursos planejamento estratégico e operacional, estratégias de produção, gestão empresarial, propriedade intelectual, avaliação de desempenho organizacional, sistemas de informação e sua gestão e arranjos produtivos.
Engenharia Econômica: Formulação, constante e avaliação de resultados mecânicos para avaliar alternativas para tomada de decisão, consistindo em um conjunto de técnicas matemáticas que simplificam a comparação econômica.
Engenharia Do Trabalho: Projeto, supervisão, execução e avaliação de tarefas, sistemas de trabalho, produtos, ambientes e sistemas para compatibilizá-los com as necessidades, habilidades e recursos das pessoas, visando a melhor qualidade e produtividade, preservando a saúde e a integridade física. Seu conhecimento é usado na compreensão das satisfações entre humanos e outros elementos de um sistema. Pode-se dizer também que esta área trata da tecnologia da interface máquina – ambiente – homem – organização.
Engenharia Da Sustentabilidade: Planejar o uso eficiente dos recursos naturais nos diversos sistemas produtivos, a destinação e tratamento dos resíduos e efluentes desses sistemas, bem como a implantação de um sistema de gestão ambiental e responsabilidade social.
Educação Em Engenharia De Produção: Universo de inserção do ensino superior em engenharia (graduação, pós-graduação, pesquisa e extensão) e suas áreas afins, a partir de uma abordagem sistêmica englobando a gestão dos sistemas educacionais em todos os seus aspectos: formação de pessoas (docentes e administrativos funcionários); uma organização didático-pedagógica, especialmente o projeto pedagógico do curso; as metodologias e meios de ensino/aprendizagem.

As características encerradas nesta especialidade podem ser consideradas como uma “Engenharia Pedagógica”, que busca consolidar estas questões, bem como, visa apresentar como resultados concretos das atividades desenvolvidas, alternativas viáveis de organização de cursos para o aperfeiçoamento da atividade docente., campo no qual o professor já está intensamente envolvido sem encontrar estrutura adequada para o aprofundamento de suas reflexões e pensamentos.

Podemos dizer, com base na análise das atuais estruturas curriculares, que já estão sendo formados Engenheiros Sistêmicos, principalmente aqueles voltados para operações. Por outro lado, em relação aos Engenheiros de Desenvolvimento de Sistemas e Engenheiros de Projetos, deve-se reconhecer que a demanda atual é relativamente pequena, e espera-se que cresça no futuro próximo (IDIE, 2019).

A proposta que nos parece mais adequada é que a estrutura de ensino nas escolas de engenharia considere os dois primeiros anos como comuns, a diferenciação acadêmica no terceiro e quarto ano e o aprofundamento e prática no quinto ano, por meio de um Projeto de Pesquisa. Curso (TF).

A escolha no terceiro ano contemplaria as três identidades (Sistêmico-Desenvolvimento, Sistêmico-Operações e Projetista) e as seis especializações regulatórias (Mecânica, Química, Elétrica, Civil, Mineração e Metalúrgica) (IDIE, 2019).

Seria importante que cada curso definisse, com base no grau de desenvolvimento tecnológico de seus clientes, ou seja, com base nas características de seus mercados, o percentual de alunos que será atribuído a cada identidade. Além disso, como tais identidades só seriam consolidadas no quinto ano, as estruturas curriculares seriam facilmente “modernizáveis”, bastando mudar neste ano, incluir ou retirar disciplinas, criá-las ou eliminá-las. ênfase, sendo os outros quatro anos mais permanentes (IDIE, 2019).

Na discussão sobre a estrutura dos cursos de formação em engenharia nas escolas de engenharia, duas restrições devem ser explicitadas antes de passarmos à discussão do conteúdo propriamente dito.

Aceitando a premissa de que o significado da profissão docente não é ensinar, mas fazer ou aprender, assumimos que para o professor ser competente nesta tarefa é importante dominar um conjunto básico de conhecimentos sobre desenvolvimento e aprendizagem.

Este domínio deve situar-se ao nível da aplicação de dois princípios de aprendizagem em contexto de sala de aula; compreender as dificuldades dos alunos e trabalhar a partir delas; contextualizar ou ensinar de acordo com os conhecimentos e representações espontâneas dos alunos; envolvê-los em seu próprio aprendizado (VENTURINI, 2018).

A competição implica sempre a articulação de diferentes saberes. No caso do professor, isso significa organização ou conhecimento de conteúdos especializados, didática e prática pedagógica, fundamentos educacionais e princípios de aprendizagem em um plano de ação docente condizente com o projeto pedagógico da escola. Participe também da preparação deste para saber trabalhar em equipe e estabelecer relações de cooperação dentro da escola e com as famílias dos alunos (VENTURINI, 2018).

A competência docente também exige a mobilização de saberes e valores diante da diversidade cultural e étnica brasileira, das necessidades especiais de aprendizagem, das diferenças entre homens e mulheres, de modo não só a aceitar a diversidade, mas também a utilizá-la para enriquecer ou ensinar e aprender. situações de sala de aula.

O professor competente não se limita a aplicar conhecimentos, mas tem as características de um pesquisador em ação: é capaz de problematizar uma situação de prática profissional, de mobilizar conhecimentos em seu próprio repertório ou ambiente para analisar a situação, explicar como e por que fazem e concretizar as suas decisões, tanto em situações quotidianas como em circunstâncias imprevistas, revelando capacidade de metacognição dos seus próprios processos e transferindo a experiência para outras situações; Obtenha previsões, extrapolações e generalizações de sua experiência, registre e discuta com seus colegas.

Por fim, embora o papel das competências e da formação se esgote com os cursos de formação, importa referir que a profissionalização de dois professores depende da sua competência para estimar, julgar e agir autonomamente face aos conflitos e dilemas éticos da sua profissão, e ser capaz de gerir o seu próprio desenvolvimento profissional através de um processo de educação continuada.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Dada a natureza deste estudo, adotou-se uma metodologia de revisão de literatura. Este método se concentra na análise crítica de publicações existentes sobre o tema em questão, com o objetivo de sintetizar os principais pontos, identificar lacunas e estabelecer conexões entre diferentes estudos.

As fontes primárias de dados para esta revisão de literatura incluem uma variedade de publicações acadêmicas, incluindo artigos de periódicos, conferências, livros e relatórios técnicos. Todas as referências citadas foram obtidas de bases de dados reconhecidas e confiáveis.

Os trabalhos incluídos nesta revisão foram selecionados com base em sua relevância para o tema “Engenharia de Produção por trás da fabricação industrial e “Indústria 4.0”. Foram priorizados estudos que oferecem insights significativos, apresentam metodologias robustas e contribuem de forma única para a compreensão do assunto.

Os materiais selecionados foram analisados segundo os seguintes critérios:

Relevância: Atenção especial foi dada a estudos que se alinham diretamente com o foco central desta revisão.
Metodologia: Foi dada preferência a trabalhos que empregam metodologias rigorosas e bem definidas.
Contribuição: Estudos que trouxeram novos insights, perspectivas ou ampliaram a compreensão do tema foram altamente valorizados.
Atualidade: Dada a natureza em rápida evolução da Indústria 4.0, a recenticidade das publicações foi considerada.

É importante reconhecer que, apesar dos esforços para ser abrangente, uma revisão de literatura pode não capturar todos os estudos relevantes sobre um tema. Além disso, a interpretação e síntese são influenciadas pela perspectiva do revisor. Assim, este estudo foi conduzido com rigor, mas reconhece que outras análises e interpretações são possíveis.

Foram empregadas ferramentas digitais para a pesquisa e organização dos materiais, incluindo bases de dados acadêmicas como Web of Science, Scopus e Google Acadêmico (ADRIAANSE, L.; RENSLEIGH, C., 2013). Estas plataformas facilitaram a busca, seleção e análise de publicações relevantes.

Em resumo, esta seção de “Materiais e Métodos” delineia a abordagem adotada para conduzir uma revisão de literatura sistemática e crítica sobre o papel da Engenharia de Produção na era da fabricação industrial. Os resultados dessa análise são apresentados nas seções subsequentes.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MODERNOS E A ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

A engenharia de produção é uma disciplina que busca otimizar sistemas complexos e integrar pessoas, materiais, tecnologias e processos para maximizar a eficiência e a produtividade.

No mundo moderno, a fabricação industrial está intrinsecamente ligada aos princípios da engenharia de produção, que se manifestam através da seleção de materiais, da concepção de processos e do design de sistemas. O advento da Indústria 4.0 trouxe consigo uma revolução na forma como abordamos a produção industrial (BAUERNHANSL et al., 2014).

A Indústria 4.0, termo cunhado na Alemanha, é amplamente reconhecida como a quarta revolução industrial. Enquanto a primeira revolução foi marcada pela mecanização através da água e do vapor, a segunda pelo desenvolvimento da produção em massa e a terceira pela automação, a quarta revolução tem como característica a digitalização da produção (KAGERMANN, 2014; MACDOUGALL, 2014).

ALKAYA et al. (2015) destacam como a mudança climática tem impacto sobre a indústria, o que torna fundamental melhorar a eficiência dos recursos. Neste cenário, a engenharia de produção, ao integrar práticas sustentáveis, pode desempenhar um papel crucial. Os princípios da Indústria 4.0, tais como a Internet das Coisas (IoT), podem ajudar a monitorar e otimizar o uso de recursos em tempo real, tornando a produção mais sustentável e eficiente.

Uma das tecnologias emergentes que tem sido foco da engenharia de produção é o RFID (Radio Frequency Identification). AIDOS e FERREIRA (2016) exploram como a tecnologia RFID pode ser integrada ao Lean Manufacturing, aprimorando a eficiência dos processos de produção no contexto da IoT. Ao mesmo tempo, ZELBST et al. (2010) analisam o impacto da tecnologia RFID no desempenho operacional, indicando benefícios significativos em termos de rastreabilidade e gerenciamento de estoque.

A automação é outro componente crucial na intersecção da engenharia de produção e da Indústria 4.0. BAHRIN et al. (2016) fornecem uma revisão sobre automação industrial e robótica, destacando o papel transformador que estas tecnologias têm na manufatura moderna.

Além disso, GORECKY et al. (2013, 2014) discutem a crescente importância da interação homem-máquina na era da Indústria 4.0. O design centrado no humano e a montagem avançada tornaram-se componentes chave para garantir que a automação e a digitalização não desumanizem o processo de produção, mas, ao contrário, potencializem as capacidades humanas.

Com a crescente disponibilidade de dados e o poder computacional, a modelagem e simulação estão desempenhando papéis cada vez mais importantes. URBIKAIN et al. (2016) exploram a viabilidade de usar simulação em várias etapas da fabricação, reforçando a noção de que a tomada de decisão na era da Indústria 4.0 é cada vez mais baseada em dados.

Por fim, é essencial considerar a necessidade de constante evolução e adaptação. A engenharia de produção, sendo uma disciplina dinâmica, precisa estar à frente das inovações, abraçando novas tecnologias e metodologias.

O papel da pesquisa, conforme discutido por BHATTACHERJEE (2012), é crucial para garantir que práticas e tecnologias sejam avaliadas, aprimoradas e implementadas de forma eficaz.

A digitalização, como mencionado anteriormente, é um dos pilares da Indústria 4.0. Esta digitalização não se restringe apenas a equipamentos e maquinários, mas se estende à criação de “fábricas inteligentes”. Essas fábricas são ambientes altamente digitalizados onde maquinário, estoque, e logística comunicam-se de forma contínua e em tempo real (BAUER et al., 2014).

Dentro desta perspectiva, a manufatura aditiva, mais conhecida como impressão 3D, está revolucionando a forma como os produtos são concebidos, prototipados e fabricados. A capacidade de produzir peças sob demanda, reduzindo desperdícios e acelerando o tempo de produção, está alinhada aos princípios da engenharia de produção moderna.

CHEN e LIN (2017) realizam uma revisão sobre a viabilidade de sistemas de manufatura inteligente baseados em impressão 3D, apontando para um futuro onde a personalização em massa será uma norma, não uma exceção.

Outro aspecto revolucionário da Indústria 4.0 é a utilização de análises de dados em grande escala, conhecido como Big Data. O armazenamento, processamento e análise de enormes volumes de dados estão permitindo que empresas obtenham insights em tempo real sobre suas operações, resultando em melhorias contínuas e inovação acelerada (LASI et al., 2014).

A pesquisa em ciências sociais, como apontado por BHATTACHERJEE (2012), é de vital importância neste contexto. A engenharia de produção, enquanto disciplina técnica, também se beneficia enormemente das compreensões obtidas através das ciências sociais, especialmente quando se considera a interação humano-máquina, a ergonomia, e a gestão de equipes em ambientes altamente automatizados.

Os desafios colocados pela Indústria 4.0 são enormes, mas igualmente vastas são as oportunidades. DELOITTE (2015a, 2015b) enfatiza os desafios e soluções para a transformação digital, apontando que a requalificação da força de trabalho, a atualização contínua de processos e a incorporação de novas tecnologias são essenciais para manter a competitividade no cenário global.

TASSEY (2014) argumenta sobre a necessidade de melhores modelos e políticas para competir na manufatura avançada. A engenharia de produção, nesse sentido, desempenha um papel crucial na formulação desses modelos, garantindo que sejam adaptáveis, flexíveis e robustos.

Além da manufatura aditiva e da análise de big data, outra tecnologia emergente na Indústria 4.0 é o uso da Identificação por Radiofrequência (RFID). Este sistema, amplamente discutido por AIDOS e FERREIRA (2016) e BRINTRUP et al. (2010), permite um rastreamento preciso e em tempo real de produtos e componentes ao longo da cadeia de suprimentos. Já BROWN (2007) destaca como a implementação do RFID pode ser uma mudança radical, não apenas na gestão de estoques, mas em toda a logística de produção.

Em um cenário onde a customização em massa torna-se cada vez mais relevante, GORECKY et al. (2013) e GORECKY et al. (2014) enfatizam a necessidade de uma interação homem-máquina avançada, onde ambientes de manufatura se adaptam rapidamente às demandas, centrando-se na experiência humana e em suas capacidades.

O potencial de transformação da Indústria 4.0 é imenso, como destacado pelo THE BOSTON CONSULTING GROUP (2015). A promessa é de um aumento significativo na produtividade, eficiência e na capacidade de inovação. Contudo, as mudanças climáticas e a sustentabilidade também se tornam focos importantes. ALKAYA et al. (2015) discutem como as indústrias podem se adaptar às mudanças climáticas, melhorando a eficiência dos recursos através de aplicações de produção sustentáveis, um tema que ressoa fortemente com os princípios da engenharia de produção moderna.

O aspecto de automação e robótica também é central na discussão da Indústria 4.0. BAHRIN et al. (2016) fornecem uma revisão abrangente sobre automação industrial e robótica, salientando como a quarta revolução industrial integra essas tecnologias em um tecido coeso, impulsionando a produção.

A digitalização da produção, como abordado por CHENGC et al. (2015), levanta questões sobre como decidir o grau de formalização semântica, de modo que tecnologias adequadas sejam selecionadas para garantir eficiência e interoperabilidade.

A discussão sobre a Indústria 4.0 não estaria completa sem abordar a necessidade de modelos de negócios inovadores e estratégias de implementação robustas. BITKOM, VDMA, e ZVI (2016) apresentam uma estratégia de implementação, enquanto que BAUERNHANSL, TEN HOMPEL e VOGEL-HEUSE (2014) discutem aplicações, tecnologias e migração no contexto da Indústria 4.0.

Adicionalmente, a crescente digitalização também apresenta desafios em termos de habilidades e competências necessárias para a força de trabalho. Como observado por HERMANN, PENTEK e OTTO (2016), é essencial compreender e definir princípios de design para cenários da Indústria 4.0.

A Engenharia de Produção tem, historicamente, se destacado como uma disciplina focada na otimização dos processos de fabricação, gestão de recursos e integração de sistemas. Em um mundo em rápida transformação pela Indústria 4.0, seu papel se torna ainda mais crítico e estratégico.

A Engenharia de Produção, em sua essência, procura maneiras de produzir mais com menos, garantindo qualidade, eficiência e sustentabilidade. Este ethos está em sintonia com os conceitos emergentes da Indústria 4.0, que busca digitalizar e automatizar a fabricação.

Em uma análise mais profunda, podemos compreender como a Engenharia de Produção atua como a espinha dorsal da fabricação industrial moderna.

A começar pela manufatura aditiva e sistemas inteligentes de produção. CHEN e LIN (2017) enfocam a otimização de sistemas de manufatura baseados em impressão 3D.

No contexto da Engenharia de Produção, essas tecnologias permitem a personalização em larga escala, produzindo itens conforme a demanda e reduzindo desperdícios. Os sistemas de produção inteligentes proporcionam um planejamento e controle mais eficientes dos processos, um core da engenharia de produção.

A questão da sustentabilidade, uma preocupação global atual, também se alinha com a Engenharia de Produção. O estudo de ALKAYA et al. (2015) sobre adaptação às mudanças climáticas na indústria destaca como os princípios de engenharia podem conduzir à eficiência dos recursos e práticas de fabricação mais verdes. Isto é, como otimizar processos não apenas para produtividade e lucro, mas também com consideração pelo meio ambiente.

A introdução da RFID, conforme detalhado por AIDOS e FERREIRA (2016) e BRINTRUP et al. (2010), demonstra como a Engenharia de Produção integra tecnologia e logística para maximizar a eficiência em toda a cadeia de suprimentos. A capacidade de rastrear componentes e produtos em tempo real permite um controle de estoque mais preciso, reduzindo custos e melhorando a eficiência global.

BHATTACHERJEE (2012) destaca os métodos de pesquisa em ciências sociais, que são essenciais para a Engenharia de Produção. Compreender as necessidades humanas, as tendências do mercado e a dinâmica organizacional é crucial para adaptar e otimizar processos de fabricação.

O foco na interação homem-máquina, discutido por GORECKY et al. (2014), é outro pilar fundamental da Engenharia de Produção. Em um ambiente de fabricação cada vez mais automatizado, garantir que máquinas e humanos trabalhem juntos de maneira eficiente e segura é uma preocupação central.

Em conclusão, a Engenharia de Produção não é apenas uma parte da fabricação industrial moderna – ela é, de muitas maneiras, seu coração pulsante. Em um mundo impulsionado pela Indústria 4.0, com sua ênfase na digitalização, automação e otimização, a Engenharia de Produção se destaca como a disciplina que garante que estas inovações se traduzam em valor real, sustentabilidade e eficiência para as indústrias. Cada referência citada aqui lança luz sobre diferentes facetas dessa complexa interação entre engenharia, tecnologia e produção.

4.2 OS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO INDUSTRIAL E A INDÚSTRIA 4.0: CONTRIBUIÇÕES DA ENGENHARIA DA PRODUÇÃO

O setor industrial sempre foi crucial para o desenvolvimento econômico dos países. Desde o final do séc. XVIII, a indústria tem passado por transformações que revolucionaram a maneira como os produtos são fabricados e trouxeram vários benefícios, especialmente no que tange ao aumento da produtividade (BITKOM et al., 2016).

As revoluções industriais têm desempenhado um papel fundamental no progresso humano ao longo da história, moldando o curso da sociedade, da economia e da tecnologia. Ao todo, houve quatro principais revoluções industriais que alteraram profundamente os processos de produção e a forma como as pessoas vivem e trabalham.

A Primeira Revolução Industrial, que teve início no final do século XVIII na Inglaterra, foi marcada pela transição da produção artesanal para a produção mecanizada em grande escala. Um dos principais avanços tecnológicos desse período foi a invenção da máquina a vapor por James Watt, que impulsionou a mecanização das atividades agrícolas e industriais. Além disso, a indústria têxtil desempenhou um papel central nessa revolução, com a introdução de teares mecânicos e a produção em massa de tecidos. A Primeira Revolução Industrial também foi caracterizada pelo surgimento das fábricas, que concentravam mão de obra e máquinas em um único local, impulsionando o crescimento das cidades e a urbanização.

A Segunda Revolução Industrial teve lugar no final do século XIX e início do século XX, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. Essa revolução foi impulsionada por avanços tecnológicos como a eletricidade e o petróleo.

A eletrificação permitiu a substituição da energia a vapor pela energia elétrica, tornando os processos de produção mais eficientes e flexíveis. Além disso, o uso do petróleo como fonte de energia e matéria-prima impulsionou o desenvolvimento da indústria química e petroquímica. A Segunda Revolução Industrial foi caracterizada pela produção em massa e pela introdução da linha de montagem, uma abordagem de produção que dividia o trabalho em tarefas especializadas e repetitivas, resultando em aumento da produtividade.

A Terceira Revolução Industrial, também conhecida como Revolução Digital, teve início nas décadas de 1950 e 1960, com a introdução dos primeiros computadores e a automação dos processos industriais. Essa revolução foi impulsionada pela tecnologia da informação e pelas telecomunicações. A introdução dos computadores nas indústrias permitiu o processamento de grandes quantidades de dados e o controle mais preciso dos processos de produção. Além disso, a disseminação da internet e das redes de comunicação acelerou a troca de informações e a conectividade global. A Terceira Revolução Industrial também foi marcada pelo desenvolvimento da eletrônica e da robótica, que possibilitaram a automação de tarefas repetitivas e a introdução de sistemas de produção flexíveis.

A Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0, é a revolução atual em curso. Ela está sendo impulsionada por avanços tecnológicos como a Internet das Coisas (IoT), a inteligência artificial (IA), a impressão 3D e a realidade virtual. A Indústria 4.0 é caracterizada pela digitalização dos processos de produção e pela interconexão de máquinas, sistemas e pessoas. A coleta e análise de grandes quantidades de dados em tempo real permitem uma maior eficiência operacional, tomada de decisões baseada em dados e personalização em massa. Além disso, a Indústria 4.0 tem o potencial de transformar os modelos de negócios e criar novas oportunidades econômicas.

Em resumo, as revoluções industriais têm sido responsáveis por transformações profundas na sociedade, na economia e na tecnologia. Cada revolução trouxe avanços tecnológicos que impulsionaram a produção e o progresso humano. A Primeira Revolução Industrial trouxe a mecanização, a Segunda Revolução Industrial introduziu a produção em massa, a Terceira Revolução Industrial trouxe a automação e a digitalização, e a Quarta Revolução Industrial está trazendo a conectividade e a inteligência artificial. O estudo dessas revoluções industriais nos ajuda a compreender o passado, o presente e a projetar o futuro das indústrias e da sociedade como um todo.

Em 2013, o Ministério da Educação e Pesquisa da Alemanha constitui um grupo de trabalho composto por representantes da indústria, academia e ciência com o objetivo de promover a pesquisa e inovação e acelerar o processo de transferência de resultados científicos para o desenvolvimento. de tecnologias comercializáveis (KHAN e TUROWSKI, 2016a).

Desde então, o governo alemão institucionalizou seu compromisso com o setor por meio da criação de uma plataforma liderada pelos Ministérios da Economia e representantes do empresariado, da ciência e dos sindicatos (HERMANN et al., 2016). O primeiro relatório elaborado pela plataforma foi publicado em abril de 2015 e apresentava a utilidade da Indústria 4.0 para a economia e a sociedade como um dos principais aspetos a explorar no futuro (PARLAMENTO EUROPEU, 2016).

Enquanto na Alemanha essa estratégia é promovida pelo governo e está sendo chamada de Indústria 4.0, nos Estados Unidos (EUA) ou em outros países também podem ser encontradas iniciativas semelhantes sob os mais diversos nomes, por exemplo, Cyber Physical System (CPS ), Smart Factory, Smart Production, Machine to Machine (M2M), Advanced Manufacturing, Internet of Things (IoT), Internet of Everything (IoE) ou Internet Industrial (BAHRIN et al., 2016).

Em outras palavras, a Indústria 4.0 representa uma evolução natural dos sistemas industriais anteriores, desde a mecanização do trabalho no século XVIII até a automação da produção atual. Nos últimos anos, a aplicação de sistemas de automação e informação como ERP (Enterprise Resource Planning) e MES (Manufacturing Execution System) melhoraram significativamente a produtividade nas fábricas (ALKAYA, 2015).

No entanto, ainda existe uma lacuna de comunicação entre o nível do ERP e o chão de fábrica. Os dados não são trocados em tempo real, o que leva a atrasos na tomada de decisões. Diante dos desafios enfrentados pela produção industrial atual, onde os clientes finais exigem cada vez mais produtos personalizados em pequenos lotes, o atual paradigma produtivo não é sustentável (ALKAYA, 2015).

Para que os processos industriais alcancem flexibilidade e eficiência, além de baixo consumo de energia e custos – requisitos fundamentais para sobreviver nesses novos cenários – as empresas precisam de uma estrutura integrada que permita o acesso às informações da produção em tempo real. A tomada de decisões com base em informações continuamente atualizadas permite uma reação mais rápida às mudanças do mercado. Melhorias nos processos de decisão melhoram produtos e serviços, relacionamentos com clientes, reduzem desperdícios e custos e consequentemente melhoram os lucros.

Desde que o governo alemão introduziu a Indústria 4.0 como uma de suas principais iniciativas para assumir a liderança em inovação tecnológica, inúmeras publicações acadêmicas, artigos e conferências vêm discutindo esse tema (BAUERNHANSL et al., 2015). Apesar do grande interesse pelo tema, ainda não existe uma definição formalmente aceita.

Como resultado, várias interpretações para a Indústria 4.0 podem ser encontradas na literatura. Khan e Turowski (2016b) a descrevem como uma revolução possibilitada pela ampla aplicação de tecnologias avançadas no nível da produção para trazer novos valores e serviços aos clientes e à própria organização (KHAN e TUROWSKI, 2016b).

Para Hermann et al. (2016), Indústria 4.0 é um termo coletivo para tecnologias e conceitos para organizar cadeias de valor. Bitkom et al. (2016) defendem que o termo representa a 4ª Revolução Industrial, o próximo passo na organização e controle de todo o fluxo de valor ao longo do ciclo de vida do produto.

Dito isso, em uma visão holística, a abordagem da Indústria 4.0 representa os fenômenos de mudanças nos processos produtivos e nos modelos de negócios, estabelecendo um novo patamar de desenvolvimento e gestão para as organizações (HERMANN et al., 2016).

O conceito leva em conta o potencial disruptivo da integração de objetos físicos na rede de informações que está revolucionando a indústria manufatureira tradicional. Nesse contexto, os CPS compreendem objetos inteligentes (máquinas, produtos ou dispositivos) que trocam informações de forma autônoma, trabalhando em colaboração com o mundo físico ao seu redor.

Produtos inteligentes, identificados por meio de chips RIFD (Radio-Frequency Identification), fornecem informações sobre sua localização, histórico, status e rotas (PARLAMENTO EUROPEU, 2016).

Essas informações permitem que as estações de trabalho saibam quais etapas de fabricação devem ser executadas para cada produto e se adaptem para realizar uma tarefa específica. Tudo isso é facilitado pela IoT. A IoT conecta todos esses dispositivos a uma rede de internet, possibilitando a troca de informações em tempo real (BAHRIN et al., 2016).

Com a ajuda de Big Data e Cloud-computing é possível realizar a coleta, armazenamento e combinação abrangente de dados de diferentes fontes e clientes para apoiar a tomada de decisões, otimizar operações, economizar energia e melhorar o desempenho do sistema, além de permitir que os funcionários acessem-nos de qualquer lugar, por meio de um tablet ou smartphone (BAHRIN et al., 2016).

Por exemplo, com a aplicação de IoT é possível monitorar o desempenho de equipamentos industriais. Com base nas informações geradas pelo equipamento, problemas invisíveis como degradação da máquina, desgaste de componentes, etc. podem ser detectados.

A Internet de Serviços (IoS) adota uma abordagem semelhante, mas usa serviços em vez de entidades físicas. Por meio da IoS, serviços internos e interorganizacionais são oferecidos e utilizados pelos participantes da cadeia de valor (HERMANN et al., 2016).

Nessas fábricas conectadas, conhecidas como Smart Factories, os protótipos físicos serão menos importantes. Nos cenários 4.0, as simulações serão um aspecto fundamental para alcançar metas de produção flexíveis. A detecção em toda a fábrica permitirá o aproveitamento de dados em tempo real para transformar o mundo físico em um modelo virtual, que pode incluir máquinas, produtos e humanos.

Isso permitirá que os operadores testem e otimizem as configurações da máquina para o próximo produto em linha no mundo virtual antes de sua transição física, cumprindo assim os tempos de configuração da máquina e aumentando a qualidade.

Além disso, construídas em módulos, as fábricas inteligentes poderão se ajustar a mudanças inesperadas, substituindo ou expandindo os módulos individualmente. Por exemplo, no caso de flutuações sazonais ou mudanças nas características do produto (BAHRIN et al., 2016).

Segundo o PARLAMENTO EUROPEU (2016), a lógica subjacente a esta transformação industrial caracteriza-se por três dimensões: integração vertical – ocorre no interior da Smart Factory, onde a ligação de pessoas, objetos e sistemas em fábricas inteligentes conduz à criação de redes de valores dinâmicos; integração horizontal – ocorre por meio de redes de valor, utilizará novas tecnologias para troca e gerenciamento de informações entre os atores do processo, permitindo uma colaboração mais próxima entre clientes, fornecedores e parceiros de negócios.

A integração digital de ponta a ponta é possibilitada pela integração vertical e horizontal, pois a coleta de informações do produto durante todo o seu ciclo de vida agrega valor desde a concepção até a logística de saída.

O tema Indústria 4.0 surge da sobreposição de diversos desenvolvimentos tecnológicos envolvendo produtos e processos (SCHMIDT et al., 2015). Empresas da Europa, Estados Unidos e Ásia já estão adotando elementos dessa revolução, que busca ser altamente automatizada, lucrativa e capaz de fornecer produtos diferenciados e personalizados em um ambiente de produção em massa (THE BOSTON CONSULTING GROUP, 2015).

A Indústria 4.0 promete maior eficiência operacional, ganhos de produtividade, crescimento, melhoria da competitividade, além do desenvolvimento de novos modelos de negócios, serviços e produtos (KAGERMANN et al., 2013; KAGERMANN, 2014).

A expectativa é gerar ganhos de produtividade da ordem de 78 bilhões de euros em seis setores até 2025 (BAUER et al., 2014). Com a Indústria 4.0, surgem oportunidades para as empresas integrarem as necessidades dos clientes em seus processos de desenvolvimento e produção.

A comunicação em tempo real entre sensores, computadores e máquinas em rede torna os processos de produção mais visíveis e monitoráveis, reduzindo os índices de falhas e contribuindo para a melhoria da qualidade. Além disso, a Internet das Coisas (IoT) permite a prestação e utilização de serviços por todos os atores da cadeia de valor. Em vez de vender apenas produtos finais, as empresas podem vender seu know-how ou outros serviços, permitindo que outras empresas ou parceiros usem suas habilidades e conhecimentos para desenvolver seu próprio produto (KHAN E TUROWSKI, 2016b). Desta forma, um conjunto de tecnologias-chave está acelerando a transição do ambiente de produção tradicional para o ambiente descentralizado exigido pela Indústria 4.0.

No entanto, uma revisão da literatura realizada por Martinez et al. (2016) constataram que a palavra-chave technolog* aparece em apenas 50% dos resumos de publicações relacionadas à Indústria 4.0. Palavras-chave como IoT, CPS e Cloud também aparecem com menos frequência. Dentre as 35 palavras-chave relevantes encontradas na busca, a palavra-chave RFID aparece em menos de 5% dos resumos.

A realidade aumentada (AR) e a impressão 3D, consideradas pilares dessa revolução, nem aparecem nos resultados. Apesar de já serem discutidas há algum tempo na literatura, quando relacionadas à Indústria 4.0, essas tecnologias parecem estar em um estágio inicial. Diante dessa lacuna na literatura e da importância dessas tecnologias para o desenvolvimento da Indústria 4.0, apresentaremos a seguir algumas de suas funcionalidades e exemplos práticos de aplicações.

RFID é uma tecnologia de identificação automática que utiliza sinais de rádio para identificar e acessar informações contidas em tags (AYDOŞ E FERREIRA, 2016). Essas tags podem ser vinculadas ou incorporadas a objetos, permitindo conhecer a identidade, localização atual, condição e história de um objeto sem intervenção humana (BRINTRUP et al., 2010).

A captura de dados em tempo real em todas as etapas do processo sincroniza o fluxo de produtos e informações, reduzindo ou eliminando erros.

Em comparação com os códigos de barras tradicionais, a tecnologia RFID oferece vantagens, especialmente no que diz respeito à capacidade, dependência e segurança dos dados.

Ao contrário dos códigos de barras, que precisam ser lidos individualmente, as etiquetas RFID não precisam estar na linha de visão do leitor e podem ser lidas simultaneamente e incorporadas aos objetos. Além disso, as informações das etiquetas RFID são criptografadas do produto direto para o banco de dados, o que aumenta a segurança em relação à possibilidade de falsificação do código de barras (BROWN, 2007).

A utilização do RFID pode proporcionar melhorias na produtividade, tempos de ciclo, prazos de entrega, fluxo de caixa e redução dos custos operacionais e de estoque, minimizando os níveis de estoque (ZELBST et al., 2010). Empresas como Bosch Rexroth e Faurecia já utilizam essa tecnologia em suas fábricas, com aplicações na linha de montagem de válvulas hidráulicas e no rastreamento automatizado de componentes, simplificando a logística e permitindo o gerenciamento em tempo real dos fluxos de estoque e qualidade. (THE BOSTON CONSULTING GROUP, 2015; WEBER, 2016).

A manufatura aditiva é identificada como uma das tecnologias de produção mais promissoras globalmente (COMISSÃO EUROPEIA, 2016a). Essa tecnologia está conduzindo a transição da produção em massa para a customização em massa em muitas indústrias líderes.

Um conjunto de tecnologias, como a impressão 3D, possibilita a criação de produtos por meio da adição de materiais camada por camada, ao invés de utilizar processos de usinagem (COTTELER, 2014).

Essa abordagem oferece novas funcionalidades para a fabricação de pequenos lotes de produtos complexos e altamente personalizados, mesmo em ambientes de produção em massa. Por ser uma tecnologia flexível em quantidade e complexidade, melhora a flexibilidade da produção, trazendo benefícios em termos de volume, tempo e custos, para oferecer maior liberdade de design, em que o design determina a produção, e não o contrário.

O uso dessa tecnologia também impacta a antiga tendência de produção. As vantagens de produzir em países com mão de obra barata diminuem, favorecendo a localização da produção, tornando mais rentável produzir bens em instalações mais próximas. Além disso, permite encurtar o ciclo de desenvolvimento do produto, seu lançamento no mercado e até mesmo reduzir o desperdício, que ocorre em processos mais eficientes (COTTELER, 2014).

A impressão 3D possui uma ampla gama de aplicações, desde a produção de protótipos, modelos, peças de reposição, coroas dentárias, peças artificiais até mesmo pontes (CHEN & LIN, 2017).

Em um ambiente industrial com impressoras 3D, o produto pode ser fabricado assim que o pedido é recebido, eliminando com eficiência a necessidade de estoque e logística.

Além disso, esta tecnologia pode beneficiar regiões remotas ou subdesenvolvidas dependentes de trabalhadores resistentes. A produção local e descentralizada também contribui para reduzir as barreiras de entrada das PMEs no ambiente da Indústria 4.0. O potencial desta tecnologia é enorme, e vários casos de sucesso demonstraram a sua viabilidade, especialmente no que diz respeito à produção de protótipos e componentes individuais (CHEN & LIN, 2017).

4.3. DESAFIOS NA INDÚSTRIA DE FABRICAÇÃO ATUAL

O aumento da digitalização nos sistemas de produção determina mudanças em toda a cadeia de valor, desde a forma como é realizada a aquisição das matérias-primas até o seu uso final e recuperação (DELOITTE, 2015b). Os conceitos e visões mencionados acima são perspectivas muito promissoras de um desenvolvimento tecnológico próximo.

No entanto, apesar do esforço conjunto de governos, organizações e acadêmicos, e dos casos comprovados de sucesso, ainda há um longo e sinuoso caminho a percorrer e questões que devem ser respondidas antes que esta revolução digital se torne uma realidade.

De acordo com o Parlamento Europeu (2016), a segurança e a proteção digital, a padronização das interfaces de comunicação, os processos e a organização do trabalho, a disponibilidade de capacidade cognitiva e a inserção das PMEs aparecem como uma das maiores preocupações das empresas ao incluir a Indústria 4.0 em sua estratégia de negócios.

Um estudo realizado pela Deloitte (2015a), que analisou o posicionamento das empresas suíças em relação a esse novo paradigma de produção, revelou que uma grande parte das empresas acredita que a transformação digital promovida pela Indústria 4.0 aumentará sua competitividade.

No entanto, a maioria delas ainda não se sente segura quando se trata de implementar projetos nessa área.

Os sistemas produtivos do futuro ainda requerem muita pesquisa. Os problemas relacionados à incompatibilidade das interfaces de comunicação e a segurança na transmissão dos dados ainda são um forte obstáculo para impulsionar o desenvolvimento colaborativo entre os diferentes prestadores de serviços.

Diversas entidades já estão trabalhando para desenvolver soluções tecnológicas capazes de remover esses obstáculos e cooperar para o objetivo comum da Indústria 4.0.

4.3.1. SEGURANÇA E PROTEÇÃO DIGITAL

Com o aumento de dispositivos inteligentes conectados à rede, os riscos relacionados à segurança dos dados também aumentarão. No contexto da Indústria 4.0, onde a comunicação autônoma entre dispositivos é predominante, devem ser estabelecidos procedimentos que assegurem um nível adequado de segurança aos riscos que isso representa e à natureza dos dados a serem protegidos. Isso envolve salvaguardar a propriedade intelectual, dados pessoais e privacidade, operabilidade, proteção ambiental e saúde e segurança dos trabalhadores (Parlamento Europeu, 2016), além de exigir colaboração entre governos, organizações especializadas em TI e indústrias, trabalhando como parceiros na busca de soluções adequadas e na promoção das melhores práticas.

4.3.2. PADRONIZAÇÃO

A padronização é apontada como um dos desafios mais importantes na implementação da Indústria 4.0. Para garantir a interoperabilidade dos sistemas e alcançar todo o seu potencial, é fundamental a adoção de uma arquitetura de referência que forneça uma descrição técnica de normas e possibilite a comunicação eficaz entre todos os usuários e processos, integrando a produção, sistemas e partes interessadas de gestão. Nesse sentido, os padrões abertos serão cruciais nos ambientes 4.0.

Por exemplo, na última década, a introdução da IoT nos sistemas produtivos tem contribuído para o aumento da quantidade, heterogeneidade e velocidade dos dados gerados no nível de produção (KHAN & TUROWSKI, 2016b). Sem uma abordagem padronizada para analisar, processar e armazenar essas informações, os dados gerados em diferentes formatos permaneceriam incompatíveis em nível mundial, e a abordagem 4.0 estaria limitada à produção local, restringindo sua capacidade de realizar economias de escala e obter ganhos de produtividade (PARLAMENTO EUROPEU, 2016).

4.3.3. ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO

Produzir em um ambiente 4.0 exigirá mudanças na organização do trabalho. Para isso, o ambiente de produção deve ser adaptável ao nível dos processos (KHAN & TUROWSKI, 2016b), de forma a suportar a flexibilidade necessária para fornecer produtos mais individualizados e personalizados, com custos reduzidos. Para uma visão mais competitiva, as empresas devem reconhecer a importância estratégica dos trabalhadores. As organizações podem promover a criatividade e as habilidades dos trabalhadores usando máquinas para executar tarefas monótonas, repetitivas ou ergonômicas difíceis, aproveitando os pontos fortes de cada um. Também serão necessárias novas interfaces homem-máquina que permitam novos modos de interação baseados em voz, reconhecimento de gestos, adaptados às novas restrições de trabalho.

4.3.4. CAPACIDADE COGNITIVA

Um dos desafios mais críticos da Indústria 4.0 está relacionado às pessoas. Os novos cenários terão implicações significativas para a natureza do trabalho, pois transformarão o projeto, a manufatura e a operação de produtos e serviços em sistemas produtivos (THE BOSTON CONSULTING GROUP, 2015). Essas transformações são resultado do surgimento de sistemas tecnológicos altamente sofisticados que exigirão cada vez mais trabalhadores com habilidades específicas (KAGERMANN, 2013).

Uma das soluções para aliviar esse problema pode ser aumentar a migração. No entanto, integrar trabalhadores com diferentes culturas e habilidades educacionais trará desafios adicionais para as indústrias. Isto significa que as empresas comprometidas com o paradigma da Indústria 4.0 terão de investir em programas de formação e desenvolvimento contínuos que permitam aos operadores lidar com novas ferramentas e tecnologias, e que permitam a captação e reutilização sistemática do seu conhecimento para se manterem eficazes.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

À medida que chegamos ao final desta análise, torna-se evidente que a engenharia de produção não é apenas um componente adicional no complexo ecossistema da fabricação industrial, mas sim uma espinha dorsal que sustenta e guia a transformação incessante do setor.

Ao longo da história da industrialização, cada revolução trouxe consigo uma série de desafios e oportunidades. No entanto, o que permaneceu constante em meio a essas mudanças foi a capacidade da engenharia de produção de adaptar, inovar e otimizar. Na atual era da Indústria 4.0, com a integração de sistemas ciberfísicos, inteligência artificial e Internet das Coisas, este papel adaptativo e proativo tornou-se mais crítico do que nunca.

Ao mergulhar nas profundezas da Engenharia de Produção e sua interface com a fabricação industrial moderna e a Indústria 4.0, torna-se evidente que estamos testemunhando uma revolução. Esta revolução não é apenas tecnológica, mas também metodológica, processual e conceitual.

A Engenharia de Produção sempre teve como principal missão a otimização, buscando maneiras mais eficientes, eficazes e sustentáveis de produzir. Contudo, com a avalanche de inovações e possibilidades trazidas pela Indústria 4.0, essa disciplina se encontra no epicentro, sendo responsável por integrar, adaptar e implementar essas novidades de maneira harmoniosa e produtiva.

As referências citadas ao longo desta discussão reiteram a amplitude e profundidade das mudanças em curso. Desde a incorporação de tecnologias emergentes, como RFID e impressão 3D, até a ênfase renovada na interação homem-máquina e a imperativa necessidade de sustentabilidade, vemos que a Engenharia de Produção é mais relevante do que nunca.

A Indústria 4.0 não é apenas uma evolução incremental. Ela representa uma profunda transformação na maneira como concebemos, produzimos e entregamos produtos. Nesse cenário, a Engenharia de Produção age como um compasso, direcionando as indústrias na jornada rumo à excelência e inovação contínua.

É também fundamental reconhecer que, enquanto a tecnologia é a força motriz por trás da Indústria 4.0, são os engenheiros de produção que traduzem essa tecnologia em soluções viáveis, sustentáveis e eficientes para a fabricação. Eles estão no cerne da tomada de decisão, equilibrando os trade-offs entre inovação e eficiência, sustentabilidade e rentabilidade, automação e humanização.

Além disso, em um mundo que está se tornando cada vez mais consciente da necessidade de práticas sustentáveis e éticas, a engenharia de produção está se posicionando na vanguarda de combinar eficiência industrial com responsabilidade ambiental e social. Isto é evidenciado pelas inúmeras iniciativas em direção a processos de fabricação “verdes”, produção enxuta e gestão de cadeia de suprimentos sustentável.

Entretanto, com todas essas evoluções, também surgem desafios. A formação e capacitação de futuros engenheiros de produção precisam ser repensadas para equipá-los com as habilidades necessárias para navegar neste cenário em constante mudança. O foco não deve ser apenas em competências técnicas, mas também em habilidades interpessoais, pensamento crítico e capacidade de aprendizado contínuo.

Por fim, cabe ressaltar que, embora a tecnologia e as ferramentas estejam em constante evolução, o foco central permanece o mesmo: criar valor. Seja para o consumidor, para a sociedade ou para o meio ambiente, a Engenharia de Produção se destaca por sua capacidade de equilibrar múltiplas variáveis em busca de soluções que beneficiem a todos.

Em um futuro que promete ainda mais mudanças e desafios, a Engenharia de Produção, armada com seu arsenal de metodologias, técnicas e uma visão holística, continuará sendo a força motriz por trás da fabricação industrial, garantindo que a promessa da Indústria 4.0 se transforme em realidade tangível.

Em conclusão, ao refletir sobre a trajetória e o impacto da engenharia de produção, é evidente que ela permanecerá como um pilar fundamental no futuro da fabricação industrial. Enquanto a Indústria 4.0 redefine as fronteiras do que é possível, são os engenheiros de produção que irão moldar, direcionar e, finalmente, realizar essa visão de um futuro industrial mais inteligente, eficiente e sustentável.

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