Indústria 4.0: IOT, Big Data e ia na indústria do aerossol O desafio tecnológico da indústria do aerosol

Durante O Último Seminário Técnico do Aerossol do IMAAC, o Eng. David Sánchez, da Spray Perfect, apresentou a palestra “Indústria 4.0: IOT, Big Data e IA na indústria do aerossol”, na qual abordou um dos temas mais relevantes para o futuro da manufatura de aerossóis: a integração tecnológica em uma indústria considerada de alto risco.

ÍNDICE

1. Introdução: o desafio da Indústria 4.0 no setor de aerossóis

2. Evolução das revoluções industriais

• 2.1 Primeira revolução industrial
• 2.2 Segunda revolução industrial
• 2.3 Terceira revolução industrial 2.4 Cuarta revolução industrial

3. Os quatro pilares da Indústria 4.0

• 3.1 Primeiro pilar: Automação avançada
• 3.1.1 Robôs colaborativos e flexibilidade industrial
• 3.1.2 Automação de linhas de produção
• 3.1.3 Visão artificial e controle de qualidade
• 3.1.4 Segurança industrial e monitoramento de gases
• 3.2 Segundo pilar: Internet das Coisas (IoT)
• 3.3 Terceiro pilar: Big Data e análise de informações
• 3.4 Quarto pilar: Inteligência artificial aplicada à manufatura

4. Smart Factory: a fábrica inteligente

• 4.1 Eficiência geral dos equipamentos (OEE) e Monitoramento de produção em tempo real (MES/MOM)
• 4.2 Medição energética e conectividade industrial
• 4.3 Controle de qualidade supervisionado

5. Conclusões

1. INTRODUÇÃO: O DESAFIO DA INDÚSTRIA 4.0 NO SETOR DE AEROSSÓIS

Em uma indústria onde a segurança é prioritária e nos processos de produção convive-se diariamente com produtos químicos inflamáveis e atmosferas potencialmente explosivas, a incorporação de novas tecnologias representa um desafio tão importante quanto necessário.

A automação, os sistemas de controle (CLP) e a digitalização industrial começaram a transformar a manufatura moderna; no entanto, dentro da indústria do aerossol surgem perguntas inevitáveis:

• Estamos avançando no ritmo exigido pela quarta revolução industrial?
• Estamos fazendo a nossa parte para enfrentar a quarta revolução industrial em nossas fábricas?

Hoje, mais do que uma tendência, a Indústria 4.0 tornou-se um fator estratégico para melhorar a eficiência, otimizar recursos, aumentar a segurança operacional e fortalecer a competitividade das fábricas diante de um mercado cada vez mais dinâmico e globalizado.

Contudo, falar de Indústria 4.0 na indústria do aerossol também implica em nos fazermos perguntas importantes:

• Nossas máquinas já contam com CLPs, sensores inteligentes e o hardware necessário para compartilhar informações com sistemas avançados de análise de dados?
• A tecnologia e os sistemas de controle (CLP) têm sido difíceis de incorporar nos sistemas de produção de aerossóis?

É precisamente neste ponto que a conversa se torna mais complexa. Embora a digitalização industrial avance rapidamente em outros setores, dentro da indústria do aerossol ainda existe um desafio importante: gerar um vínculo verdadeiro entre los dados de produção e os sistemas inteligentes de gestão e análise de informações.

A informação existe diariamente em nosso processo de produção e as necessidades de analisá-la também; no entanto, ainda estamos construindo o caminho que permita transformar esses dados em decisões mais eficientes, produtivas e que possuam valor para nossas organizações.

Por isso, é oportuno lembrar uma frase do filósofo Confúcio:

“Estude o passado se quiser prognosticar o futuro”

E é justamente entendendo como as revoluções industriais transformaram a humanidade nos aspectos sociais, econômicos e produtivos que poderemos compreender para onde se dirige a manufatura do futuro e qual será o papel da indústria do aerossol dentro desta nova era tecnológica.

2. EVOLUÇÃO DAS REVOLUÇÕES INDUSTRIAIS

2.1 Primeira Revolução Industrial

Foi marcada pelo uso do carvão e das máquinas a vapor como motores principais da transformação produtiva. Graças a essas tecnologias, inúmeros processos deixaram de ser realizados manualmente, dando lugar aos primeiros níveis de mecanização industrial e aumentando significativamente a capacidade de produção.

2.2 Segunda Revolução Industrial

Surge com a chegada do petróleo e da eletricidade como novas fontes de energia. Durante esta etapa nasce também o conceito de produção em série, modelo que revolucionou a manufatura e que, até hoje, continua sendo a base operacional de muitos processos industriais ao redor do mundo, incluindo grande parte da indústria do aerossol.

2.3 Terceira Revolução Industrial

Representa uma mudança radical impulsionada pela incorporação dos semicondutores às cadeias produtivas. Este avanço permitiu o desenvolvimento de chips eletrônicos e detonou uma acelerada evolução tecnológica em áreas como computação, telefonia, telecomunicações, sistemas de controle automatizado e redes de informação.

Foi nesta etapa que começaram a se consolidar tecnologias como os CLPs, a automação de maquinários e os primeiros sistemas digitais aplicados à manufatura.

2.4 Cuarta Revolução Industrial

Atualmente estamos no início da Quarta Revolução Industrial, que tem como eixo principal o uso da inteligência artificial.

As fábricas evoluem para sistemas inteligentes capazes de coletar, compartilhar e analisar dados para otimizar a tomada de decisões. O objetivo já não é unicamente automatizar processos, mas conectar de maneira inteligente máquinas, ferramentas, sistemas e pessoas dentro de uma mesma rede de informação, a fim de alcançar a hiperconectividade e a hiperprodutividade.

A verdadeira transformação ocorre quando a informação deixa de ser apenas um registro operacional e se torna uma ferramenta estratégica para melhorar a produtividade, a qualidade, a segurança e a competitividade industrial.

A Indústria 4.0 busca principalmente construir sistemas cada vez mais eficientes em termos de recursos, custos operacionais, consumo energético, mão de obra e capacidade produtiva, permitindo que as empresas alcancem níveis de competitividade antes impensáveis, transformando por completo a maneira como concebemos a manufatura.

3. OS QUATRO PILARES DA INDÚSTRIA 4.0

A Quarta Revolução Industrial baseia-se em quatro pilares fundamentais:

• Automação avançada,
• Internet das Coisas (IoT),
• Big Data,
• Inteligência artificial.

Em conjunto, essas tecnologias buscam criar ecossistemas industriais inteligentes capazes de coletar, conectar e analisar informações com o objetivo de otimizar a tomada de decisões.

O fluxo de informação dentro desses sistemas segue três etapas principais e nesta sequência:

1. Geração de dados

Os processos produtivos automatizados e as máquinas geram constantemente informações sobre variáveis como pressão, temperatura, velocidade, consumo energético e eficiência operacional.

2. Conectividade:

Mediante o uso de sensores, dispositivos eletrônicos e protocolos de comunicação, a IoT permite conectar máquinas, linhas de produção e pessoas com plataformas digitais, sistemas ERP e softwares de supervisão.

3. Análise inteligente:

Uma vez armazenados, os dados podem ser processados por meio de algoritmos de inteligência artificial para identificar padrões, gerar previsões, detectar anomalias, prevenir falhas e otimizar processos produtivos.

3.1 Primeiro pilar: Automação avançada

Durante muitos anos, a indústria do aerossol limitou a automação de seus processos devido ao manuseio de gases propelentes e ambientes explosivos, motivo pelo qual predominavam os sistemas pneumáticos e mecânicos.

Contudo, os avanços tecnológicos e o desenvolvimento de dispositivos certificados IP66 para áreas classificadas (atmosferas explosivas) permitiram incorporar sistemas de CLP, telas sensíveis ao toque (IHM), robôs colaborativos e equipamentos eletrônicos seguros dentro das linhas de produção.

Hoje, o verdadeiro valor dessas tecnologias não está apenas em automatizar processos, mas na capacidade de gerar e analisar informações em tempo real.

O principal desafio da indústria do aerossol consiste agora em transformar os dados produtivos — que muitas vezes ainda permanecem em registros manuais ou planilhas de cálculo — em informação digital capaz de melhorar a produtividade, a eficiência e a tomada de decisões.

3.1.1 Robôs colaborativos e flexibilidade industrial

Incorporar robôs industriais dentro de uma planta de produção representava um investimento extremamente caro e complexo. Esses sistemas requeriam programação especializada, pessoal altamente capacitado e eram projetados principalmente para executar tarefas específicas dentro de processos pouco flexíveis, como na indústria automotiva, onde eram utilizados para manipular cargas pesadas, realizar processos de soldagem ou executar operações repetitivas dentro de ambientes completamente isolados do pessoal operacional.

A convivência entre humanos e robôs era limitada devido aos riscos de segurança, de modo que sua implementação envolvia auditorias, permissões especiais e estritos sistemas de proteção para garantir uma operação segura.

Hoje em dia, os robôs colaborativos — também conhecidos como cobots — transformaram completamente a maneira como entendemos a automação industrial. Esses equipamentos ocupam espaços reduzidos, integram sensores de segurança para interagir de forma segura com o pessoal e reduziram consideravelmente seus custos de aquisição e implementação.

No processo, uma linha automatizada pode contar com uma máquina embaladora que realiza a montagem automática de caixas, coloca as latas produzidas em seu interior e, posteriormente, efetua o fechamento. Finalmente, um robô paletizador organiza as caixas sobre o palete de maneira automática.

Há alguns anos, automações deste nível eram praticamente inacessíveis para muitas indústrias. Atualmente, soluções como robôs colaborativos já são utilizadas em processos de empacotamento, soldagem, paletização e tarefas repetitivas dentro das linhas de produção.

Um dos maiores avanços desta nova geração de robôs é a sua flexibilidade operacional. Antes, mudar de produto exigia longos tempos de reprogramação e ajustes mecânicos; hoje, muitos *cobots* podem ser configurados por meio de aprendizagem guiada, permitindo que o próprio operador ensine os movimentos diretamente ao robô, sem a necessidade de programação avançada.

Isso permite que a própria equipe técnica realize ajustes e adaptações de maneira mais simples, melhorando a produtividade, otimizando recursos e tornando as linhas de produção mais flexíveis e eficientes.

3.1.2 Automação de linhas de produção

Realizando a análise de uma linha de produção de aerossol, foram encontrados pelo menos 19 módulos de automação.

3.1.3 Visão artificial e controle de qualidade

Atualmente, a maioria dos processos de inspeção e controle de qualidade dentro das linhas de produção de aerossóis continua sendo realizada por meio de métodos de amostragem por lotes ou intervalos de tempo. Mas será que se pode realmente garantir que cada lata foi fabricada corretamente?

Embora este sistema permita avaliar parcialmente a qualidade do produto, ele também apresenta limitações importantes, pois não garante a inspeção individual de cada embalagem produzida.

Precisamente por isso, a incorporação de tecnologias como visão artificial, sensores inteligentes e sistemas automatizados de monitoramento representa uma evolução importante para a indústria, permitindo avançar em direção a modelos de inspeção em tempo real e controle de qualidade em 100% da produção.

1) Revisão do friso/recravamento da embalagem:

Permite inspecionar cada lata antes do enchimento para detectar embalagens fora de especificação, evitando paradas de linha, erros posteriores e a dependência de inspeções manuais.

2) Monitoramento do recravação da válvula:

O engaste é uma das etapas mais críticas do processo, pois um fechamento incorreto pode comprometer o funcionamento e a segurança do produto. A visão artificial permite inspecionar lata por lata em tempo real, detectar desvios e separar automaticamente o produto não conforme.

3) Verificação de lote e data de validade:

Em setores como o farmacêutico, cosmético e alimentício, a visão artificial ajuda a garantir que cada embalagem conte com a informação correta de lote, data e rastreabilidade, cumprindo as normas regulatórias e os padrões de qualidade.

4. Monitoramento em tempo real do peso de cada produto:

As máquinas de pesagem inteligentes (checkweigher) permitem separar automaticamente as embalagens que não cumprem a faixa de peso estabelecida para o produto. Além disso, a incorporação de sistemas de conectividade e o envio de informações para bancos de dados permitem contar com uma rastreabilidade muito mais precisa sobre a qualidade do processo proditivo.

Isso facilita a detecção de erros de enchimento de líquido ou gás propelente, permitindo gerar alertas, registrar ocorrências e separar automaticamente o produto fora de especificação antes de sua embalagem final.

Graças a isso, as empresas podem fortalecer seus sistemas de controle de qualidade, reduzir desperdícios e garantir uma maior confiabilidade no produto acabado.

3.1.4 Segurança industrial e monitoramento de gases

Os sistemas de segurança para monitoramento de propelente por meio de sensoriamento em tempo real representam uma das aplicações mais importantes da Indústria 4.0 dentro das plantas de aerossol.

Um dos principais desafios de segurança nesta indústria é o risco associado a vazamentos de gás propelente, devido às propriedades do gás de ser inodoro e incolor, o que dificulta a detecção imediata de um vazamento. Por isso, a implementação de sensores inteligentes capazes de monitorar continuamente a concentração de gases dentro da planta permite aumentar significativamente a segurança operacional.

O monitoramento em tempo real desses sensores permite detectar condições anormais ou saturações de gás e gerar automaticamente alertas para usuários específicos via e-mail, plataformas digitais ou aplicativos de mensagens como WhatsApp ou SMS. Dessa maneira, é possível agir de forma rápida diante de possíveis vazamentos, reduzir riscos e fortalecer a segurança tanto do pessoal quanto das instalações.

3.2 Segundo pilar: Internet das Coisas (IoT)

O termo IoT refere-se à rede coletiva de dispositivos conectados e à tecnologia que facilita a comunicação entre os dispositivos e a nuvem, bem como entre os próprios dispositivos.

• Dispositivos e sensores industriais: (PCs, celulares, máquinas, robôs, sensores)
• Redes de comunicação (Wi-Fi, 5G, Bluetooth, LPWAN)

Embora muitas vezes associemos este termo a dispositivos de uso cotidiano — como smartphones, relógios inteligentes ou pulseiras eletrônicas —, seu verdadeiro impacto dentro da indústria é muito mais profundo.

Em um ambiente industrial, sensores de pressão, velocidade de produção, temperatura, volume e múltiplas variáveis do processo precisam transmitir informações constantemente para poder supervisionar, analisar e otimizar a operação das máquinas.

Para alcançá-lo, estes dispositivos utilizam diferentes protocolos de comunicação como Wi-Fi, Bluetooth, radiofrequência, redes industriais e tecnologias de conectividade avançada como o 5G.

Isso é precisamente a Internet das Coisas: uma rede coletiva de dispositivos, sensores e sistemas interconectados capazes de trocar informações em tempo real.

Graças à IoT, as máquinas deixam de operar de maneira isolada e começam a fazer parte de ecossistemas inteligentes onde a informação pode ser monitorada, armazenada e analisada a partir de plataformas digitais, permitindo melhorar a produtividade, a segurança e a eficiência operacional dentro das plantas industriais.

3.3 Terceiro pilar: Big Data e análise de informações

O BIG DATA refere-se a conjuntos de dados extremamente grandes e complexos que não podem ser gerenciados nem analisados facilmente com as ferramentas tradicionais de processamento de dados.

O Big Data permite a recepção e o armazenamento de grandes volumes de informações provenientes de sensores e equipamentos industriais; também possui a infraestrutura (servidores, discos rígidos, software) e protocolos de cibersegurança para tratar e salvaguardar toda essa informação.

Por isso, o Big Data permite automatizar o envio, a recepção e o manejo de informações, garantindo propriedades como velocidade, volume, variedade, veracidade e valor para seu uso nas áreas da fábrica como qualidade, almoxarifado, manufatura, contabilidade e finanças.

Se uma linha de aerossol produz 10.000 latas diárias e conta com múltiplos sensores que geram centenas de dados por hora, ao multiplicar isso por uma jornada produtiva de 8 a 12 horas diárias e por 5 a 6 dias na semana, a quantidade de informações a ser armazenada e tratada passa a ser da ordem de milhões de dados. Essa tarefa de armazenamento de informações não poderia ser realizada com ferramentas tradicionais.

3.4 Quarto pilar: Inteligência artificial aplicada à manufatura

A inteligência artificial é um ramo da informática encarregado de gerar algoritmos que simulem a forma da inteligência humana, como aprender, raciocinar e resolver problemas. Tais algoritmos são baseados principalmente em probabilidade e estatística.

Como funciona: Os sistemas de IA aprendem com grandes quantidades de dados, identificam padrões para fazer previsões ou tomar decisões sem estarem explicitamente programados para cada situação. Pense nisso como ensinar um computador mostrando a ele um milhão de exemplos em vez de escrever um milhão de regras.

Cada vez que recebe informações ou realiza uma consulta, aumenta sua capacidade de aprendizado e melhora seus resultados. A esse processo dá-se o nome de treinamento. Atualmente, plataformas como OpenAI, ChatGPT, Google Gemini ou Grok popularizaram o uso da inteligência artificial generativa, aproximando esta tecnologia do uso cotidiano de milhões de pessoas e empresas.

No entanto, a inteligência artificial vai muito além da geração de texto, vídeo, imagens ou conteúdo. Por trás de numerosas aplicações, existem algoritmos especializados capazes de resolver tarefas altamente complexas devido à quantidade de dados a serem analisados. Atualmente, a IA já é utilizada em áreas como visão computacional, tradução automática, processamento de linguagem natural, reconhecimento de padrões, análise preditiva e robótica industrial.

Além disso, essas ferramentas já não funcionam apenas como sistemas de análise de dados tradicional, mas como plataformas capazes de auxiliar na tomada de decisões por meio da análise contínua de informações em tempo real.

Isso representa uma das mudanças tecnológicas mais importantes desta era industrial. Os algoritmos e softwares deixaram de se limitar unicamente a armazenar informações; agora também são capazes de analisar informações, aprender a partir dos dados e se adaptar dinamicamente a diferentes condições operacionais.

Em outras palavras, estamos entrando em uma etapa onde as fábricas começam a evoluir para sistemas inteligentes, conectados e cada vez mais autônomos.

4. SMART FACTORY: FÁBRICA INTELIGENTE

O conceito de fábrica inteligente define um ambiente produtivo amplamente digitalizado e interconectado, impulsionado por ferramentas digitais no qual o maquinário e os equipamentos melhoram os processos através da automação, IoT, Big Data e IA.

4.1 OEE e monitoramento de produção

Um dos principais indicadores da digitalização industrial é a possibilidade de medir o OEE (*Overall Equipment Effectiveness*) ou eficiência geral dos equipamentos. Este indicador permite conhecer em tempo real o desempenho operacional das linhas de produção, identificando variáveis como disponibilidade e rendimento.

Graças a esse tipo de sistema, hoje é possível monitorar quantas embalagens foram produzidas, detectar se uma linha está parada, identificar tempos mortos e avaliar continuamente a eficiência de máquinas e processos produtivos. A informação em tempo real permite que as empresas tomem decisões mais rápidas e precisas para melhorar a produtividade e otimizar recursos dentro da planta.

4.2 Medição energética e conectividade industrial

Outro exemplo importante dentro da Indústria 4.0 são os medidores inteligentes de energia, capazes de monitorar continuamente o consumo elétrico de compressores, motores, bombas e diferentes equipamentos produtivos.

Este tipo de dispositivo permite identificar consumos excessivos, perdas energéticas e oportunidades de otimização que anteriormente eram difíceis de detectar, bem como apoiar na questão do custeio energético os processos.

Atualmente, muitos equipamentos industriais já incorporam conectividade à internet e capacidade de transmissão de dados. Em muitos casos, a infraestrutura tecnológica já existe; o verdadeiro desafio consiste em ter plataformas e softwares capazes de visualizar, interpretar e aproveitar estrategicamente toda essa informação. A conectividade industrial converte-se, assim, em um elemento fundamental para transformar dados operacionais em ferramentas de análise e melhoria contínua.

4.3 Controle de qualidade

A Indústria 4.0 também está revolucionando os sistemas de controle de qualidade dentro das linhas de produção.

A incorporação de sensores inteligentes e maquinários capazes de supervisionar processos, enviar informações e armazenar dados em tempo real permite que toda a informação gerada durante a produção fique registrada, monitorada e disponível para análises posteriores.

Graças a isso, as empresas podem implementar sistemas avançados de controle de qualidade, rastreabilidade de produção e monitoramento em tempo real, aumentando significativamente a confiabilidade dos processos e a capacidade de resposta diante de 24 possíveis desvios ou falhas operacionais.

5. CONCLUSÕES

A indústria do aerossol encontra-se diante da necessidade de adotar tecnologias digitais que lhe permitam evoluir para plantas de produção mais eficientes, flexíveis e competitivas.

A implementação de ferramentas como sensores IoT de baixo custo facilita a coleta de informações cruciais para a tomada de decisões, otimização de processos e melhor aproveitamento dos recursos.

Da mesma forma, este processo de transformação requer talento especializado dentro das organizações, particularmente engenheiros nas áreas de mecatrônica, eletrônica, robótica e software, que serão os responsáveis por projetar e implementar essas tecnologias na indústria do aerossol.

Em conjunto, a integração dessas estratégias não apenas permitirá aumentar a rentabilidade das empresas, mas também fortalecerá sua posição diante de um mercado global, dinâmico e em constante mudança, assegurando sua sustentabilidade e crescimento a longo prazo.