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O TECNÓLOGO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL AULA 1 Prof. Luciano Carstens CONVERSA INICIAL Sejam bem-vindos! Nesta aula serão abordados temas como o histórico da profissão e da área de atuação, o perfil do profissional egresso, a atuação profissional na carreira exercendo cargos na indústria, de liderança ou gestão e como empreendedor da área. Trabalhar com automação industrial é estar apto a superar desafios diários na busca de soluções de problemas que auxiliem diretamente no aumento da produtividade industrial, contribuindo para a melhoria das condições de trabalho tornando possíveis soluções que aprimorem os requisitos ergonômicos e de segurança. Uma profissão instigante, que exige de seu profissional atualização constante das novas tecnologias, que surgem de forma exponencial neste segmento. Uma profissão que possui carência de profissionais e que com o advento da indústria 4.0, traz oportunidades de atuação a nível global, com milhões de vagas em aberto no mundo todo. Quando se pensa no futuro da indústria, geralmente nos vem à mente a imagem de máquinas e de robôs substituindo o trabalho humano. No caso da indústria automotiva por exemplo, isto já é realidade na sua grande maioria. O crescimento meteórico do consumo e a criação das linhas de montagem deram origem a automação industrial, que hoje é realidade ao redor do mundo. Sem os robôs e os sistemas inteligentes que alavancam a produção industrial cada um destes carros produzidos atualmente demoraria, no mínimo, três vezes mais para serem fabricados, isto sem falar nos desperdícios, resíduos gerados e retrabalhos devido à dificuldade de se padronizar a produção com qualidade, logo sem a automação industrial ainda no exemplo dos automóveis os custos seriam ainda mais elevados, e não seria possível atender a demanda do mercado. As indústrias estão em constante evolução adotando cada vez mais processos automatizados de fabricação, com estes sistemas a produtividade aumenta, os custos tendem a cair e a qualidade se torna cada vez mais consistente, e para permitir que todas estas melhorias ocorram o trabalho do Tecnólogo em Automação Industrial é fundamental. A vantagem para o tecnólogo em automação industrial é que sua formação é bastante robusta e específica para lhe diferenciar dos demais profissionais da área, pois, permite que conheça de maneira mais aprofundada 3 sobre as tecnologias e soluções aplicadas, estando apto a solucionar problemas de maneira mais rápida e eficaz, tendo uma vivência muito mais ampla durante seu processo formativo de soluções de aplicação práticas do que teóricas. Nesta aula, iremos abordar conceitos sobre o histórico da automação industrial sua evolução ao longo dos anos e que traçaram o perfil do profissional para os dias atuais, serão explorados aspectos motivacionais de com um cenário macroeconômico e da sociedade que mostraram como que o mundo se organizou e contribuiu para que o profissional atue neste segmento, será trabalhado também o perfil do egresso, assim como as possibilidades de carreira a serem desenvolvidas. TEMA 1 – HISTÓRICO DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL A qualidade de vida das pessoas está diretamente relacionada a evolução científica e tecnológica, apresentaremos a seguir alguns números que comprovam esta afirmação, e posteriormente um histórico da evolução dos processos de fabricação que mostram como estes números foram atingidos. 1.1 Evolução tecnológica e aumento da qualidade de vida Segundo dados do Banco Mundial a pobreza mundial vem diminuindo ano após ano, como pode ser observado no gráfico a seguir: Figura 1 – Números da população vivendo em extrema pobreza por região Fonte: Banco Mundial, 2020. ccostavi Highlight ccostavi Highlight ccostavi Highlight ccostavi Highlight ccostavi Highlight 4 No gráfico a seguir vemos que o percentual da população mundial sem alfabetização também vem reduzindo bastante no decorrer dos anos, porém mesmo assim ainda temos no mundo quase 14% da população mundial analfabeta. Figura 2 – Percentual da população mundial alfabetizada versus analfabetos Fonte: Our World in Data com base em OECD e Unesco, 2016. Mais um ponto importante que reflete uma melhoria sensível na qualidade de vida é que o percentual de morte em crianças abaixo de 5 anos, também apresenta evolução demonstrando aumento da qualidade de vida. ccostavi Highlight ccostavi Highlight ccostavi Highlight 5 Figura 3 – Percentual de Mortalidade Infantil Global abaixo de 5 anos Fonte: Gapminder and Word Banck. Outro dado interessante e que mostra a importância de se automatizar processos é a redução do número de filhos por família. Esta redução em muitos países já é sentida e muitas nações desenvolvidas apresentam decréscimo populacional. Figura 4 – Número de filhos por família Fonte: Nações Unidas. ccostavi Highlight ccostavi Highlight 6 O dado a seguir também é bastante interessante, e tem relacionamento com o a automação, é a redução da média de horas trabalhadas por pessoa por ano, no dado a seguir pode-se observar que ocorreu uma redução drástica ao longo dos últimos anos fruto também da automação das indústrias, processos e serviços. Figura 5 – Redução de Horas Trabalhadas Fonte: Angus Maddison, Ecd, 2001. Com todos estes dados apresentados pela sensível melhora na qualidade de vida, uma característica interessante está ocorrendo, que é a mudança no perfil da “pirâmide” demográfica, com aumento da expectativa de vida, maior número de idosos, e menor número de filhos, o número com pessoas acima de 60 anos irá mais que dobrar até o ano de 2050, assim como metade dos trabalhadores terão 50 anos ou mais, a seguir vemos como era a pirâmide demográfica no Brasil nos 50, atualmente e uma projeção para 2050, comparando os gráficos, conseguimos ver esta mudança clara no perfil da população, algo global que também deve ocorrer aqui no Brasil. ccostavi Highlight ccostavi Highlight ccostavi Highlight 7 Figura 6 – Mudanças etárias Fonte: IBGE. 1.2 Evolução tecnológica versus escassez de recursos Em contrapartida toda esta evolução tecnológica tem provocado um aumento de consumo, e traz grandes desafios, os dados a seguir apresentam algumas reflexões neste sentido. O primeiro exemplo é o aumento global do consumo de energia, que cresce ano após ano, exigindo que a matriz energética seja atualizada e que novas fontes de energia em substituindo as fontes baseadas em combustíveis fósseis. O Brasil felizmente possui uma matriz energética com características mais renováveis, especialmente devido a fonte de geração hídrica, porém com as mudanças climáticas, versus aumento do consumo esta fonte possui maiores desafios para crescimento e em virtude disto novas fontes precisam ser incentivadas para suprir este déficit e evitar o uso de processos de produção de energia a partir de fontes não renováveis, atualmente as fontes Solar e Eólica tem representado globalmente uma importância estratégica e no gráfico a seguir pode-se observar o aumento de participação destas fontes na matriz energética mundial. 8 Figura 7 – Consumo Global de Energia Fonte: Ourwordindata.Org/Energy. O aumento do consumo de energia reflete também no aumento do uso de recursos naturais, 80% dos produtos manufaturados são descartados em menos de 6 meses, isto reflete na escassez de matéria prima, aumento da utilização de recursos naturais assim como aumento do volume de resíduos, o popular lixo, onde o volume global de lixo deve atingir a marca de 2,5 bilhões de toneladas por ano em 2025. 9 Figura 8 – Aumento do volume de resíduos Crédito:vchal/Shutterstock; nate samui/Shutterstock; muellek/Shutterstock; kathi_1983/Shutterstock; Mohamed Abdulraheem/Shutterstock; HM Shahidul Islam/Shutterstock. 1.3 Tecnologia é a força que converte escassez em abundância Com os números apresentados anteriormente, apesar de termos visto no início uma evolução na qualidade de vida, com o aumento da expectativa de vida da população global, vemos que este aumento também trouxe outros desafios, que é a gestão de recursos naturais e isto exige que na mesma medida seja aumentada a oferta de energia, alimentação, comida, comunicações, acesso a educação e formação de qualidade, sistemas de saúde, transporte, água, habitação, lazer, informação, segurança e serviços. Para tanto é importante inovar e ser criativo, a seguir vamos fortalecer um pouco mais estes conceitos. Inovação é quando uma ideia já desenvolvida e aplicada em um contexto pode ser aprimorada ou adaptada para uma nova utilização, quando produtos ou serviços são reinventados, aprimorados e simplificados. As inovações surgem a qualquer momento, a partir de mentes criativas, nos mais diversos lugares, por necessidade ou por acaso, podem surgir também por uma estratégia deliberada ou por acidente a partir das trocas entre pessoas com habilidades e ideias diferentes. A evolução tecnológica nos mostrou como foi importante esta inovação ocorrida nos últimos anos. 10 1.4 Evolução dos processos de fabricação com avanço da automação O desenvolvimento humano, que conhecemos, durante mais de 150.000 anos possuiu uma característica linear e local, em que os produtos e serviços eram realizados e oferecidos por artesãos e pessoas extremamente qualificadas, as dificuldades de comunicação, energia e transporte inviabilizaram por muito tempo esta evolução. Antes da Primeira Revolução Industrial, os processos industriais resumiam-se a sistemas artesanais de produção, que possuíam as seguintes características: • Produtos individualizados • Ferramentas simples e flexíveis • Qualidade conseguida na “marra” • Produção sob encomenda • Custos não diminuem significativamente com o volume Figura 9 – Modelo de produção artesanal Crédito: Oliver Denker/Shutterstock. 11 Porém, com o advento das tecnologias e as revoluções industriais, o mundo passou a se conectar e hoje, o crescimento e a evolução dos mercados ocorrem de maneira global e exponencial. Atualmente estamos vivendo o momento da Indústria 4.0, em que a automação e robotização tem papel fundamental, este caminho foi percorrido nos últimos 240 anos aproximadamente, algo bastante recente para a história da evolução humana, e pode ser divindade em quatro períodos, conhecidos como Revoluções Industriais. • Primeira Revolução Industrial: Iniciou-se em 1784, com a, que pode ser representada pela invenção da máquina a vapor com o início da produção mecanizada, e se fossemos escolher um nome este período seria representado por James Watt. Figura 10 – Máquina a Vapor 1784 Crédito: Juulijs/Adobe Stock. • Segunda Revolução Industrial: Ocorrida pouco mais de 100 anos depois em 1870, com o início da produção em série, o advento da energia 12 elétrica, e que podemos representar pelas pelo inventor Thomas Edison assim como por Henry Ford. Figura 11 – Henry Ford e o modelo T – Símbolos da 2ª Revolução Industrial Crédito: PD. Algumas características dos sistemas de produção pós Segunda Revolução Industrial, também conhecida como fase da produção em massa: • Organizações departamentalizadas • Grandes estoques • Longos períodos de processamento de matéria-prima e longos períodos de previsão • Produto padronizado • Pouca variedade de produtos • Equipamentos dedicados • Economias de escala • Terceira Revolução Industrial: ocorre pouco mais de 50 anos, entre os anos de 1947 e 1969, com a evolução da indústria eletrônica, a invenção do transistor e o surgimento dos primeiros computadores, este período 13 apresentou grande evolução na automação dos sistemas, com aplicações dedicadas através dos CLP´s. (controladores lógicos programáveis) assim como dos primeiros robôs. Figura 12 – Sala de Computadores dos anos 50 Crédito: PD. Nesta época são introduzidos os primeiros sistemas de automatizados, incentivados bastante pelo Sistema Toyota de Produção que surge neste período, trazendo os conceitos de manufatura enxuta, em que os desafios poderiam ser resumidos nos seguintes: • Ampla variedade de produtos • Qualidade assegurada • Produtos com vida útil curta • Trabalho de acordo com a demanda • Custos dramaticamente menores E para se atingir estes resultados trouxe também os conceitos de: • Produção em fluxo • Tecnologias de processos & desenvolvimento altamente flexíveis e capazes 14 • Processos a ¨prova de erro¨ • Organização por família de produtos e grupos de cliente/fornecedor A Tabela a seguir apresenta um resumo desta evolução ocorrida nos 3 primeiros períodos: Tabela 1 – Resumo • Quarta Revolução Industrial ou Indústria 4.0. Esta revolução mais recente iniciada aproximadamente em 2010, com o avanço da internet e mais recentemente com o advento da Internet das Coisas e os dispositivos IOT´s, (do inglês Internet of Things), em que tudo pode ser conectado a internet e consequentemente automatizado, e controlado, esta revolução ainda encontra-se em curso e novas soluções e novidades são apresentadas diariamente, mudando os conceitos e as formas de se conduzir os negócios. Veja no link . Acesso em: 25 fev. 2022, Steve Jobs e o Iphone, um dos símbolos da 4ª Revolução Industrial, pelas integrações e inovações apresentadas Ao longo do Curso de Tecnólogo em Automação Industrial, este assunto certamente será mais bem aprofundado, porém cabe citar aqui os principais pilares da Industrial 4.0, que estão apresentando desafios ainda maiores aos profissionais que atuam com Automação Industrial, são eles: • Robotização dos processos • Sistemas de Simulação • Sistemas de Integração Vertical e Horizontal • Internet das Coisas • Cibersegurança • Computação em nuvem • Fabricação aditiva e prototipação 3D ARTESANATO MASSA ENXUTA PRODUTOS INDIVIDUALIZADOS PADRONIZADOS PADRONIZADOS VARIDADE ALTA BAIXA ALTA PRODUÇÃO SOB ENCOMENDA ECONOMIA DE ESCALA EM FLUXO FERRAMENTAS SIMPLES E FLEXÍVEIS GRANDES EQUIPAMENTOS FLEXÍVEIS QUALIDADE NA MARRA NA INSPEÇÃO NA FONTE CUSTO ELEVADO BAIXO BAIXO 15 • Realidade Aumentada • Big Data TEMA 2 – PERFIL DO EGRESSO Como pode-se ver anteriormente, a evolução das tecnologias ocorre de maneira exponencial e para tanto os desafios para o profissional que irá atuar como tecnólogo de automação industrial são ainda maiores, necessitando estar atualizado constantemente e apto a incorporar as novas tecnologias e soluções que surgem no dia a dia, isto exige do egresso uma primeira característica forte e essencial que é a constante atualização e disposição por estudos. Os Tecnólogos em Automação Industrial são profissionais extremamente capacitados, responsáveis por construir, controlar e aprimorar os processos industriais. O egresso do curso tecnólogo pode trabalhar em diversos setores. Como na área de desenvolvimento de produtos, planejando e projetando os equipamentos que serão responsáveis pela fabricação dos produtos e soluções para a manufatura. Dada a atuação estratégica do profissional sua inserção no mercado ocorre de maneira muito rápida, pois a demanda por profissionais na área é bastante elevada, havendo mais ofertas que candidatos, com a crise enfrentada recentemente pela pandemia da corona vírus a automatização de processos, para que a produtividade possa ser mantida independente das pessoas cresceu e em muitos casos a atuação do profissional foi estratégica. Os egressos, são capazesde desenvolver produtos de eletrônica, instrumentação de processos industriais, além de poderem executar projetos de máquinas inteligentes e componentes robotizados, sendo responsável também pelos serviços de instalação, monitoramento e pela manutenção destes sistemas. Outra competência que o egresso adquiri é a capacidade de programação em linguagens de software, como CAD, CAM e CAE que são as interfaces que traduzem as expectativas de ações planejadas para os processos, em comandos, referenciados nos dados coletados e medidos em campo. Outro ponto que com o advento das tecnologias baseadas em Internet das coisas, a automação industrial que no passado era desenvolvida em cima de equipamentos específicos de marcas conhecidas e dedicadas, atualmente podem ser implementados com o conhecimento de dispositivos 16 microcontrolados, comunicáveis através dos IOT´s, obviamente que todos os requisitos de segurança para informação e dados, também precisam ser pensados para se evitar a intrusão de invasores indesejados que podem trazer riscos à segurança da operação dos sistemas. O Brasil atualmente é líder latino-americano na produção de robôs industriais, sistemas com longa vida útil e com funções cada vez mais avançadas. O egresso precisa estar atento as atualizações tecnológicas a fim de manter-se a par das novidades, para que sempre possa oferecer soluções inovadoras e disruptivas para seus clientes. Inúmeras fábricas sem a automatização de processos seriam completamente inviáveis atualmente, e além da automação e controle aplicado diretamente sobre os equipamentos, o profissional deve ser apto também a projetar, implementar e manter os sistemas de monitoramento, conhecendo a respeito das técnicas e softwares supervisórios, dos protocolos de comunicação envolvidos e das interfaces homem-máquina, que trazem informações aos operadores responsáveis. TEMA 3 – CARREIRA INDUSTRIAL A atuação do egresso, permite que possa atuar em diferentes frentes de trabalho, é um mercado com escassez de profissionais em que a empregabilidade é próxima de 100%, e apenas egressos que optaram por outros desafios, acabam não atuando na área. A seguir abordaremos com alguns exemplos as principais carreiras exercidas pelo profissional. A carreira industrial é a principal área de atuação do egresso, nela ele irá atuar nas indústrias nas áreas de projeto, planejamento, implantação, desenvolvimento de produtos ou manutenção. Como projetista o profissional será responsável por especificar os equipamentos, definir os parâmetros de fabricação, avaliar as formas de interferência e implementação nas linhas de produção, avaliando aspectos ergonômicos, de produtividade, definições de layout, integração aos fluxos de produção, aos volumes, tempos, adaptando os sistemas de forma que possam controlar e interagir com os produtos. 17 Na área de planejamento o profissional é responsável por promover processos de melhoria, aprimorando sistemas, sempre em busca de maior produtividade e segurança. Na implantação ele deve ter capacidade de parametrizar os equipamentos, ter habilidade em traduzir os comandos e ações em linguagens de programação que possam interpretar através dos dados de entrada convertendo estas informações em comandos que possam atuar sobre máquinas e equipamentos, traduzindo em ações. No desenvolvimento de produtos, o tecnólogo em automação industrial será responsável por entender as características do produto, especificando para o projetista os parâmetros e informações necessárias para o projeto, deverá especificar os melhores equipamentos, para se entregar e desenvolver os produtos necessários, aprimorando tecnologias, integrando diferentes sistemas e auxiliando na transferência dos processos para a operação, treinando as equipes responsáveis pela operação e manutenção. Outra atribuição do tecnólogo dentro das indústrias é atuar na manutenção dos sistemas, tendo habilidade e destreza para identificar problemas, e sempre que possível implementar melhorias e aprimoramentos, buscando os conceitos de Manutenção Produtiva Total. TEMA 4 – CARREIRA EM GESTÃO O profissional também poderá atuar como líder, coordenando e orientando as equipes de trabalhando, avaliando os sistemas, indicando as melhores soluções a serem implementadas, e estará apto a coordenar as equipes de Projeto, Manutenção e até mesmo de Operação, em empresas que possuam alto nível de automação, com muitos equipamentos a serem administrados e controlados. Como gestor será responsável por definir os orçamentos para melhorias, e manutenção, especificar e participar da definição e qualificação dos fornecedores, encontrando a melhor solução a ser utilizada, inspirando a equipe. 18 TEMA 5 – CARREIRA DE EMPREENDEDOR Este mercado por tudo que vimos está em franca expansão, possui escassez de profissionais e a prestação de serviços de consultoria, assim como a atuação profissional de maneira autônoma é bastante comum, o egresso pode buscar a representação comercial de marcas, pode atuar como consultor para as indústrias, efetuando trabalhos de avaliação, pericias em automação, assim como consultorias de melhorias em processos atuando nas mudanças de layout na implementação de novas fábricas, como gestor de projetos conduzindo comissionamento e startups de sistemas, processos e equipamentos. Também pode atuar fornecendo treinamento e capacitação em sistemas e processos de automação para empresas e para outros profissionais autônomos. FINALIZANDO Em resumo o egresso do Tecnólogo em Automação Industrial deve estar sempre atualizado com alto nível de desenvolvimento e adaptados a esta nova realidade e visão de mercado em que os processos produtivos necessitam ter cada vez menos dependência direta de recursos humanos envolvidos na linha de frente dos processos industriais e de manufatura, e que a atuação profissional passa para um nível mais qualificado e estratégico sob responsabilidade dos profissionais de automação industrial, que planejam, projetam, instalam, supervisionam e mantém estes equipamentos em operação. Trata-se de um profissional com espectro de atuação bem amplo, pois atua nas interfaces de integração entre as áreas de eletrônica e mecânica, duas áreas que atualmente não conseguem mais serem tratadas de maneira distintas e com suas especificidades, sendo assim o egresso torna-se um profissional ainda mais estratégico para mercado. 19 REFERÊNCIAS ALMEIRA, P. Indústria 4.0: Princípios básicos, aplicabilidade e implantação na área Industrial. Editora Erica, Ano 2019. FERDINANDO, N. Automação Industrial. 10 ed., Editora Érica, Ano 2006. FRANK, L. Automação Industrial na Prática. Editora AMGH, ano 2015. KLAUS, S. A Quarta Revolução Industrial. 1 ed., Editora Edipro, Ano 2018.