O conceito de automação é simples: criar ferramentas que realizem tarefas com o mínimo de envolvimento humano. E a motivação para mais automação é simples: as empresas podem fazer mais com menos. "Mais" significa que as empresas podem vender e entregar um volume maior de produtos e serviços do que nunca. "Menos" refere-se ao fato de que, graças à automação, são necessários menos recursos.

Automação na prática

As coisas são mais complicadas no mundo real, já que a automação pode gerar resultados diferentes dependendo de como as empresas a implementam e adotam. No entanto, há algumas coisas que quase todos os tipos de automação têm em comum. Isso inclui coisas como:

• Investimento inicial significativo
  Isso geralmente significa que a automação não gerará lucro por um tempo (meses ou até anos, dependendo do tipo de automação). Como a maioria das empresas tem orçamentos limitados, gastar em automação geralmente significa tomar dinheiro emprestado.
• Manutenção
  Isso pode ser caro devido à complexidade dos equipamentos e softwares de automação. Os custos de manutenção incluem reparos, calibrações, peças de reposição e serviços oferecidos pelos fabricantes de equipamentos e seus parceiros.
• A obsolescência é inevitável
  As empresas devem levar em conta a obsolescência para otimizar seu investimento. A descontinuação de qualquer tecnologia ou equipamento pode ser tanto disruptiva quanto custosa. Isso é apenas agravado pela transição para uma nova tecnologia, que também pode ser cara para adquirir e implementar.

O gráfico abaixo mostra um cenário hipotético dos potenciais custos e lucros durante o ciclo de vida da automação, desde a seleção e implementação até a manutenção e otimização. Os custos iniciais têm um impacto negativo na lucratividade; no entanto, isso muda ao longo do tempo à medida que a automação é adotada e otimizada.

Este post não se concentra exclusivamente no principal componente da Indústria 4.0, automação industrial, porque qualquer tipo de automação pode contribuir para o sucesso de uma empresa.

Vamos dar uma olhada em vários tipos de automação e suas vantagens ou desvantagens.

Automação tradicional

Formas primárias de automação existiram por milênios, mas a Primeira Revolução Industrial tornou possível automatizar operações em grande escala. Como descrito na minha coluna mensal anterior, a Segunda Revolução Industrial e a Terceira Revolução Industrial criaram as condições certas para uma expansão global impulsionada pela tecnologia. À medida que as empresas expandiram suas operações, começaram a usar software, e mais tarde a internet, para aumentar a produtividade e rastrear efetivamente custos e receitas.

O software é onipresente, mas requer mais do que envolvimento humano mínimo

Se você usa software empresarial, provavelmente notou que ele requer entrada de dados, configuração e manutenção. Estas podem ser atividades muito demoradas, especialmente para softwares sofisticados como sistemas ERP. Embora a mudança para a nuvem tenha tornado a manutenção mais gerenciável, outros desafios permanecem. Um novo problema trazido pela consumerização do software é a tendência "traga seu próprio software", também conhecida como TI sombra. Como resultado, os usuários podem utilizar software não formalmente adquirido, implementado e mantido por seu empregador. Tais ferramentas podem ajudar os funcionários com tarefas diárias, no entanto, essas ferramentas podem trazer desafios, como a incapacidade de integrar essas ferramentas com outros softwares da empresa. Privacidade e segurança são outra questão, já que as empresas têm pouco ou nenhum controle sobre essas ferramentas.

O principal benefício do software empresarial é que existem produtos e soluções para praticamente qualquer necessidade de negócios. Isso pode incluir contabilidade, RH, vendas, marketing, compras, gestão de inventário e até produção de produtos.

Controle numérico computadorizado (CNC) e controlador lógico programável (PLC)

À medida que os equipamentos se tornaram mais sofisticados, as empresas tentaram encontrar maneiras de controlá-los com intervenção humana limitada. Algumas empresas aproveitaram sensores no chão de fábrica para rastrear o uso de equipamentos e características ambientais importantes, como temperatura e umidade. Fornecedores de ativos fixos criaram software que analisa informações coletadas por esses sensores para identificar problemas potenciais antes que piorem, como superaquecimento. Essas soluções foram chamadas de software de controle e aquisição de dados (SCADA) e são usadas para monitorar dados de equipamentos em tempo real. Ferramentas SCADA podem traduzir instruções de trabalho em linguagem de máquina para que os ativos fixos funcionem como deveriam.

No entanto, há algumas desvantagens nessas ferramentas. O software SCADA geralmente requer hardware específico, como controlador lógico programável (PLC), que são computadores robustos para uso industrial, para funcionar corretamente. SCADA e PLC podem ser desafiadores de implementar e manter em várias instalações. Além disso, essas ferramentas são compatíveis apenas com ativos fixos sofisticados, que geralmente são proibitivamente caros.

Novos tipos de automação

Novos avanços tecnológicos, incluindo impressão 3D e robôs autônomos, não são diferentes dos tradicionais apenas porque são novos. Outra diferença fundamental é que eles podem completar operações sem intervenção humana. Seu propósito não é substituir funcionários, mas automatizar tarefas mundanas e repetitivas para que as pessoas possam se concentrar em tarefas complexas. Isso é fascinante, já que Peter Drucker, um dos pais da gestão moderna, previu isso nos anos 90 quando cunhou o termo "trabalhador do conhecimento". Seu ensaio de 1992 A Nova Sociedade das Organizações sugeriu que "o conhecimento é o recurso primário para indivíduos e para a economia como um todo." Ele previu que "essa transformação não será concluída até 2010 ou 2020."

Os novos tipos de automação descritos abaixo ajudam os funcionários a se concentrarem no trabalho do conhecimento, automatizando tarefas repetitivas. A maioria deles ainda não é comum, principalmente devido aos seus custos e outras limitações, mas já estão disruptando muitos setores da indústria, incluindo manufatura e logística.

Bots e software de automação de processos robóticos (RPA)

Um bot é um pedaço de software programado para realizar tarefas automaticamente. Ao contrário do software empresarial que cobre múltiplas operações, os bots são usados para tarefas muito específicas, incluindo transferências de arquivos ou fornecer respostas simples a perguntas básicas. Recentemente, interagi com um bot criado por uma rede de farmácias. Enquanto o bot podia dar muitas informações sobre os medicamentos, endereço da farmácia e outras informações genéricas, ele não conseguiu me dizer por que a receita estava atrasada. Alguns bots são mais inteligentes que outros, mas seu principal objetivo é realizar tarefas repetitivas que são simples e diretas.

Olhei para as avaliações do G2 para software de automação de processos robóticos (RPA) para ver como as empresas usam bots. A nuvem de palavras abaixo resume os usos mais importantes dos bots. Os benefícios mais comuns foram redução de tempo, melhor eficiência de trabalho, substituição do Excel e menos envolvimento humano. Quando se trata de usar bots para necessidades específicas de negócios, os mais mencionados foram e-mail, projetos e finanças. Não houve menção a operações de manufatura realizadas por bots e apenas algumas referências a inventário e cadeia de suprimentos.

Os bots são relativamente fáceis de adotar. No entanto, eles não têm taxas de adoção mais altas, pois não são utilizáveis para todos os departamentos de uma empresa, pelo menos ainda não. As empresas podem criar bots personalizados para suas necessidades específicas, mas isso geralmente requer um investimento maior em software RPA e pessoal qualificado.

Impressão 3D ou DIY para manufatura leve

A manufatura aditiva (um nome chique para impressão 3D) permite que as empresas criem rapidamente objetos e produtos que podem ser vendidos ou usados como componentes e peças. A impressão 3D requer um investimento significativo em hardware (a impressora) e materiais usados para impressão. Há também software de impressão 3D, que pode ser entregue com a impressora ou separadamente. Outro desafio da impressão 3D é adaptar modelos 3D ao software de impressão 3D. Um modelo 3D do item é necessário antes de ser impresso. Normalmente, isso pode ser criado com software de design auxiliado por computador. As empresas podem usar software de bibliotecas CAD para evitar custos iniciais. Isso permite que os usuários encontrem milhares de modelos 3D que podem ser facilmente baixados e modificados, sem ter o conhecimento aprofundado para construí-los do zero.

Enquanto as impressoras 3D fazem notícias por sua capacidade de criar casas pequenas e um barco de 25 pés e 5.000 libras, esse tipo de tecnologia é usado principalmente para criar peças pequenas. Outra desvantagem da impressão 3D é que ela não pode imprimir ferramentas ou equipamentos que tenham partes móveis, como motores. Teoricamente, todas as partes de um motor podem ser impressas separadamente e depois montadas. No entanto, na prática, a maioria dos materiais de impressão 3D não é robusta o suficiente para criar peças de motor resistentes.

Internet das coisas (IoT) e IoT industrial

Internet das coisas (IoT) é um sistema que conecta dispositivos de todos os tipos usando a internet. Isso inclui telefones, máquinas e ativos mais sofisticados. Quando combinados com tecnologias como GPS ou RFID, redes IoT podem ser usadas para rastrear pessoas, veículos e até animais. As aplicações de IoT frequentemente abrangem diferentes operações de negócios, como manufatura e manutenção, vendas, serviço de campo e cadeia de suprimentos.

Semelhante ao controle numérico computadorizado (CNC), IoT requer hardware e redes físicas, que são mantidas usando plataformas IoT. Existem produtos de software para gerenciamento de dispositivos, desenvolvimento de aplicativos IoT ou análise IoT. Esses produtos nem sempre são bem integrados, o que dificulta a adoção de IoT pelas empresas.

Uma desvantagem significativa do IoT é o fato de que ele requer redes complexas para trocar dados entre dispositivos. Dispositivos básicos como smartphones podem usar conexões de internet Wi-Fi, mas equipamentos sofisticados requerem sensores e redes personalizadas que exigem manutenção e consomem muita energia. IoT pode precisar de sua própria rede dedicada. Isso é em parte por que as operadoras de telecomunicações recentemente começaram a oferecer redes de banda estreita e baixo consumo de energia para IoT.

Robôs podem ser inteligentes, mas nem sempre são inteligentes

Robôs têm sido usados em setores industriais como manufatura há décadas. A principal característica dos robôs costumava ser que eles podiam realizar operações complexas, mas não podiam aprender. Sem fornecer aos robôs instruções claras e dados, eles simplesmente não podiam operar.

Robôs autônomos usam inteligência artificial e aprendizado de máquina para se adaptar ao seu ambiente. Por exemplo, robôs de armazém podem evitar pessoas e outros objetos em movimento. Na manufatura, robôs inteligentes podem parar de realizar tarefas específicas quando detectam uma pessoa em sua proximidade. Alguns robôs podem se manter—não totalmente, mas coisas simples como encontrar e conectar-se a uma estação de carregamento.

Como mostrado abaixo, o mercado de robôs industriais deve crescer significativamente no curto prazo.

Fonte: Federação Internacional de Robótica

Por enquanto, os robôs ainda são caros, e a maioria das empresas não pode se dar ao luxo de investir em robôs autônomos. Vale mencionar que o ambiente físico onde os robôs funcionam pode ter um impacto em sua eficiência. Isso significa que a infraestrutura industrial, como armazéns e instalações de produção, também pode precisar ser melhorada.

Automação total e Indústria 4.0

A automação total é muito rara e há apenas alguns exemplos de armazéns e fábricas totalmente automatizados:

• O primeiro armazém "sem humanos" do mundo foi inaugurado em Xangai em junho de 2018 e usa 20 robôs para uma área de 40.000 metros quadrados. Não é 100% sem humanos porque ainda requer cinco pessoas para manter as máquinas. Para comparar, um armazém desse tamanho normalmente emprega 500 funcionários.
• Instalações de manufatura "apagadas" (ou escuras) dependem de robôs que podem trabalhar no escuro. O principal benefício é que os robôs podem trabalhar 24 horas por dia e ser mais eficientes que os humanos. Um ótimo exemplo de manufatura apagada é Fanuc, uma empresa japonesa onde robôs fazem outros robôs.

Embora a automação total ainda esteja em seu estágio inicial de desenvolvimento, espera-se que ganhe ritmo. A automação total proporcionará benefícios significativos às empresas, como:

• Devido à precisão superior dos robôs e sua disponibilidade ilimitada, as empresas experimentarão aumento de produtividade e eficiência.
• Essa tecnologia melhorará a segurança para os funcionários, que estarão menos envolvidos em trabalhos perigosos, e para os consumidores, que se beneficiarão de melhor qualidade de produto.
• A automação total significa menor tempo de colocação no mercado e personalização de produtos mais fácil, já que os robôs se adaptam mais rapidamente a novas instruções de trabalho do que os humanos.

Apesar de todas as tecnologias inteligentes disponíveis hoje, alcançar a automação total levará décadas. Pense em robôs autônomos como crianças—eles podem aprender, mas seu desempenho futuro depende do que e como os ensinamos. Assim como crianças, os robôs precisam de mais do que informações; eles precisam entender a lógica por trás do que fazem.

Como mencionado em um artigo de pesquisa sobre Tendências Futuras em Automação de Processos, "Uma questão chave na engenharia de controle é a aplicação a sistemas altamente complexos: o acoplamento de sistemas complicados e grandes heterogêneos nos quais diferentes disciplinas estão envolvidas e diferentes tipos de informações estão disponíveis ou precisam ser descobertas."

Embora este relatório tenha sido publicado em 2007, acho que sua conclusão ainda se aplica hoje.