Indústria 4.0: como a tecnologia está criando as fábricas mais avançadas do mundo

Proliferação de robôs – ou melhor, cobôs (os robôs colaborativos). Uso de inteligência artificial. Réplicas digitalizadas de toda a cadeia de produção. Máquinas de impressão em 3D. Big data e analytics. Programas e dados na nuvem. Internet das coisas (IoT). Conexão 5G. Exoesqueletos ou exosuits – vestes que aumentam a força, velocidade ou resistência dos operários. Esta não é uma lista de tendências, é um apanhado de tecnologias que estão sendo experimentadas, expandidas ou significativamente adotadas nas fábricas mais avançadas do mundo.

À primeira vista, pode-se ter a impressão de que estamos apenas observando a evolução esperada em um setor que sempre premiou a inovação. Afinal, não há surpresa em ser o 5G o sucedâneo da conexão 4G, assim como esta substituiu o 3G; os robôs, ainda que mais rudimentares, estão nas fábricas há mais de meio século; big data e análises de dados são metodologias indispensáveis desde pelo menos a década passada.

Mas a inovação, nos últimos dois anos, assumiu um novo ritmo – e, mais importante, outra natureza. “Em resposta a uma ruptura global, a indústria mudou drasticamente desde 2020”, afirma a a empresa de análises de mercado CB Insights no estudo intitulado O futuro da fábrica: como a tecnologia está transformando a indústria, divulgado em 2022.

Há vários motivos para isso, que se interconectam e se reforçam. Eis os principais:

a) A pandemia de covid-19. O confinamento das pessoas e os pacotes de auxílio levaram a um aumento brusco no consumo. O aumento na demanda e as paralisações de fábricas na China, onde o confinamento foi drástico, levaram a distúrbios graves nas cadeias de suprimentos.

b) A invasão da Ucrânia. A guerra iniciada pela Rússia em fevereiro de 2022 acentuou os problemas no comércio global e no mercado de energia.

c) Um pé atrás com a China. A mão de obra já não é mais tão barata na “fábrica do mundo”, e aumentou o clima de confronto com países ocidentais.

d) O populismo. Empregos exportados para a Ásia acentuaram a crise da classe média americana e europeia, que ajudou a eleger políticos como o americano Donald Trump e alimentou movimentos como o Brexit, que fez o Reino Unido se separar da União Europeia.

Esses quatro fatores levaram a uma reversão (ou pelo menos uma atenuação) do processo de globalização, que vinha orientando a produção e o comércio mundial desde várias décadas atrás. A isso se juntam outros dois vetores:

e) As mudanças climáticas. A União Europeia aprovou seu Green Deal (acordo verde) em 2020, com financiamento de 600 bilhões de euros para reduzir emissões de carbono, enquanto o governo de Joe Biden, nos Estados Unidos, lançou no mesmo ano um ambicioso plano de US$ 2 trilhões para estimular o uso de energia limpa até o final de seu mandato.

f) Novas tecnologias. Tal como o motor a combustão, o computador e a internet, estamos no início de um novo conjunto de revoluções, pelos efeitos de uma série de inventos como a inteligência artificial, a internet das coisas, a realidade virtual e os avanços em energia verde.

Chegou a hora de mudar

Este conjunto de mudanças tem um impacto estrondoso na indústria. Para começar, ele acelera iniciativas que já estavam no radar havia anos, mas andavam a passos lentos. Um exemplo é a Indústria 4.0, um conceito inventado por cientistas alemães há uma década para descrever como a tecnologia poderia ajudar a automatizar e controlar a produção, que ganhou fama a partir de um livro de 2016 de Klaus Schwab, fundador do Fórum Econômico Mundial (em Davos, na Suíça).

Porém, uma pesquisa realizada pela consultoria KPMG em 2020 apontou que, de todas as tendências vinculadas ao termo, apenas a computação em nuvem havia atingido um nível avançado de implementação. Também a consultoria PwC, numa pesquisa com 700 empresas industriais em 2022, constatou que apenas 10% haviam completado a transformação digital de suas fábricas, e 64% ainda estavam no início do processo. A digitalização é crucial para a implementação das inovações.

Outro exemplo é o reshoring, o ato de levar de volta para os países desenvolvidos as fábricas que foram instaladas em lugares distantes, de mão de obra barata (principalmente na Ásia). Há dez anos, em 2013, um relatório do Departamento de Ciência do Reino Unido já apontava para esta tendência, dado o aumento dos salários na China. Houve, no entanto, pouquíssima movimentação nesse sentido.

Agora, a história é outra. O Fórum Econômico Mundial identificou 132 fabricantes no mundo que incorporaram as principais tecnologias da Indústria 4.0. Não é um número assombroso, mas os ganhos de produtividade, custos e prazo de entrega dessas empresas ficam na casa dos dois dígitos, de acordo com Francisco Betti, responsável por manufatura avançada e cadeias de valor no Fórum. São altos o suficiente para pressionar os concorrentes a adotar as mesmas práticas.

Da mesma forma, identifica-se hoje a adoção do reshoring e seu primo-irmão, o nearshoring (trazer, se não de volta ao país, pelo menos para mais perto). De acordo com a CB Insights, em 2020 as companhias dos Estados Unidos realocaram para o país 109 mil empregos, quase metade vindos da China. Se para muita gente essa volta parecia uma medida de curto prazo, um balanço feito no ano passado pela revista Bloomberg mostra que a tendência não só se manteve, como está acelerando.

O número de obras em novas plantas industriais nos Estados Unidos cresceu 116% no ano passado em relação a 2021, reportou a revista. Nem tudo é reshoring, mas está claramente em curso uma reavaliação das cadeias de produção, em face das interrupções, do aumento de custos e, claro, dos incentivos do governo.

Não se trata de abandonar a produção na China, como explicou Kamala Raman, diretora sênior de analistas da consultoria Gartner, em relatório publicado em 2021: uma saída total “pode ser muito cara ou impossível de executar”. Melhorar a resiliência da cadeia de suprimentos, por outro lado, “é uma excelente ideia”.

Em princípio, a flexibilidade exige abrir mão de um tanto de eficiência. Mas é aí que entra a evolução da indústria. O que vem ocorrendo, avalia a CB Insights, é um aumento na “demanda por automação, robótica e outras tecnologias para permitir maior eficiência de trabalhadores e mais resiliência nas cadeias de suprimentos”. Basta dizer que o volume de investimentos em empresas de tecnologia voltadas para a indústria triplicou, atingindo US$ 6,8 bilhões em 2021. Os países com maior participação nesses negócios são Estados Unidos e China, enquanto Coreia do Sul, Singapura, Japão e Alemanha lideram os investimentos em robótica, segundo a empresa de análises.

As 17 inovações

A transformação das fábricas e da cadeia de suprimentos gira em torno de 17 inovações, de acordo com o estudo Tecnologia e Inovação 2023, da Conferência das Nações Unidas para Comércio e Desenvolvimento (Unctad). Elas se dividem em três grupos de tecnologias de ponta:

1. as da indústria 4.0: inteligência artificial, IoT, big data, blockchain, 5G, impressão 3D, robótica e drones;
2. as tecnologias verdes: painéis solares, energia solar concentrada, biocombustíveis, biogás e biomassa, energia eólica, hidrogênio verde e veículos elétricos;
3. outras: nanotecnologia e edição genética.

Segundo a agência da ONU, esses campos já representam hoje um mercado de US$ 1,5 trilhão, com perspectiva de chegar a US$ 9,5 trilhões até 2030. A economia do mundo inteiro, hoje, é calculada em US$ 105 trilhões.

Esse crescimento explosivo é uma extraordinária oportunidade para países em desenvolvimento, o Brasil incluído, porque “quando você está no início de uma revolução tecnológica, todo mundo está mais ou menos no mesmo barco”, diz o economista brasileiro Clovis Freire, que coordenou o relatório da Unctad.

Entretanto, quem está abocanhando a maior parte deste bolo são os países desenvolvidos. As exportações de tecnologias verdes de suas empresas saltaram de cerca de US$ 60 bilhões, em 2018, para mais de US$ 156 bilhões, em 2021, enquanto as dos países em desenvolvimento subiram bem menos, de US$ 57 bilhões para US$ 75 bilhões.

As fábricas, nesses países, estão começando a mudar de cara. Primeiro há os cobôs, trabalhando lado a lado com humanos. Depois vêm os sensores dos mais diversos tipos, que fazem com que máquinas se comuniquem com outras (a internet das coisas) e também forneçam, em tempo real, dados do chão de fábrica aos gestores. Em alguns casos, há o auxílio de aparelhos de realidade aumentada e realidade virtual, que permitem visualizar, por exemplo, como uma peça vai se encaixar num mecanismo que ainda não está pronto. Tudo isso acelera a tomada de decisões, aumenta a segurança e reduz custos, afirma a StartUs, uma rede europeia de apoio a startups.

Na Nestlé, aparelhos de realidade aumentada são usados para conexão com a equipe de produção e fornecedores. Nas fábricas da Ford, em Michigan, o índice de acidentes caiu em 83% graças à utilização de exoesqueletos, que protegem os músculos e as articulações dos trabalhadores incumbidos de movimentos repetitivos.

A impressão 3D é, sozinha, uma tecnologia transformadora. Que o diga a alemã Adidas, que fechou uma parceria com a Carbon, fabricante americana dessas máquinas, desde 2016. Outra empresa alemã, a Zellerfeld, iniciou no começo deste ano uma plataforma pela qual se pode escanear os pés por meio de um aplicativo, enviar os dados e receber um par de tênis (ou sapatos) feito sob medida de uma marca da moda, como Rains, Kitty e, em breve, a italiana de luxo Moncler.

As startups têm se destacado nesta revolução. Alguns exemplos: a suíça NematX desenvolveu uma tecnologia de impressão 3D em polímero que, segundo ela, é dez vezes mais resistente que aço e tem aplicações em várias indústrias – da aeroespacial à médica e à eletrônica. A indiana Zeominds tem um software baseado em IA que analisa os fluxos de dados coletados por sensores nas máquinas e identifica falhas e degradação do desempenho, o que reduz o custo de manutenção e aumenta a produtividade. A alemã Deevio criou um sistema de controle de qualidade em que toda a inspeção visual dos produtos é automatizada. A chilena Viga Lab tem um sistema que permite monitorar o desempenho da fábrica por um smartphone. A francesa Weviz desenvolveu um software de visualização colaborativa 3D em tempo real que permite criar protótipos virtuais dos produtos e testar sua ergonomia antes de entrarem em produção.

Os negócios da China

As indústrias chinesas estão no mesmo passo. Não é uma surpresa. O país já é muito diferente daquele que atraiu as companhias ocidentais primordialmente com mão de obra barata. Isso fica claro logo que alguém aterrissa no aeroporto Pudong, em Xangai, e pega o trem de levitação magnética que, em oito minutos, percorre 30 quilômetros até o centro da capital econômica da China.

“Na primeira mensagem que escrevi à minha mulher após chegar à China, disse que tudo o que temos na Europa se encontra aqui e, por vezes, ainda mais e melhor”, disse o jogador de futebol luso-angolano Fábio Abreu, recentemente contratado pelo Beijing Guoan, um dos principais clubes do país.

A China já substituiu a Alemanha como o maior exportador de computadores e outros aparelhos eletrônicos no espaço europeu. Agora, seus avanços no segmento da mobilidade elétrica e em robótica ameaçam o domínio alemão no setor de automóveis.

Se não pode vencê-los, una-se a eles. Em agosto, a alemã Volkswagen anunciou que vai adquirir uma participação de 4,99% da marca chinesa Xpeng por 630 milhões de euros, visando o desenvolvimento conjunto de veículos elétricos.

Em dezembro, a gigante suíça de automação industrial ABB inaugurou em Xangai uma fábrica de robótica de última geração, num investimento avaliado em US$ 150 milhões. “Poucos estão percebendo que a China está liderando o mundo em termos de geração de energia renovável e veículos elétricos”, disse Elon Musk, que em 2019 inaugurou, em Xangai, a maior fábrica da Tesla fora dos Estados Unidos.

Essa dianteira se deve em parte à BYD, que despontou como a mais eficiente produtora global de grandes baterias de íon-lítio. Não só baterias. A BYD entregou em 2022 1,86 milhão de veículos totalmente elétricos e híbridos plug-in, superando as vendas de 1,3 milhão da Tesla em 42%, de acordo com o jornal South China Morning Post.

É dentro da fábrica que está a força da companhia. Com um design novo, química avançada e engenharia de materiais, a companhia reinventou a bateria. Deu-lhe maior capacidade de armazenar energia, vida útil mais longa e segurança superior em relação às concorrentes de íon-lítio mais comuns. Por causa do formato achatado, com um metro de comprimento e 13 cm de altura, a bateria ganhou o nome comercial de Blade Battery. Criada pela superposição de folhas finíssimas de lítio-fosfato de ferro, sua produção exige um maquinário especial – que a própria BYD construiu – e uma linha de montagem comandada por robôs sob vigilância de sensores.

Os robôs não simplesmente melhoram a produtividade – eles permitem feitos que seriam impossíveis numa linha de fabricação tradicional. Na produção de baterias da BYD, o ar precisa estar extremamente seco (umidade abaixo de 1%) e limpo (só são toleradas até 29 micropartículas por metro cúbico, cada partícula com no máximo 1/20, da espessura de um fio de cabelo). Não é ambiente para humanos.

Sob vários aspectos, fazer a transição industrial é para a China mais urgente do que para os demais países, pois seu astronômico crescimento tem dado muitos sinais de esgotamento. Os investimentos estrangeiros – ainda mais numa época em que os governos dos Estados Unidos e de países europeus promovem um de-risking do país – são uma prova de que sua transformação já deu muitos passos, a começar pelo investimento em educação.

Como disse a Época NEGÓCIOS Fernando Colaço, um português que fundou uma empresa de design e programação em Pequim, encontrar talento “especializado e eficiente” na China continua a ser “muito fácil” para os empregadores. Além disso, conta-se no país com uma rápida execução de planos estatais, ótimos serviços de logística e uma avançada infraestrutura.

Digital e sustentável

De certa forma, estamos observando o encontro de duas megatendências: a digitalização e a sustentabilidade. Já se fala de ambas há anos, mas só agora as condições para sua implementação estão maduras.

Uma reforça a outra. Para neutralizar as emissões de carbono até 2050 – meta de consenso no mundo – as empresas precisam de uma transparência operacional só possível quando a cadeia de valor está digitalizada.

Quem consegue reunir as demandas digitais e sustentáveis no mesmo pacote passa a fazer parte da indústria 5.0, conceito que vem sendo adotado na União Europeia para indicar a associação entre as novas tecnologias e a atenção integral aos fatores humano e ambiental.

Em janeiro deste ano o Fórum Econômico Mundial destacou três indústrias com ótimos exemplos de produção sustentável: a produtora chinesa de eletrodomésticos Haier, a alemã Siemens, líder em automação e software industrial, e a fábrica da multinacional de eletroeletrônicos Flex em Sorocaba, interior de São Paulo.

Mas quase todas as grandes empresas estão incrementando seus esforços de inovação. Não surpreende que a maior delas, a Apple, lidere a lista das mais inovadoras do mundo formulada pelo Boston Consulting Group (BCG). Não por coincidência, a empresa também está entre as mais assíduas na reestruturação das cadeias de suprimentos: em 2021, 48 dos seus mais de 180 fornecedores passaram a ter operações nos Estados Unidos, quase o dobro de um ano antes.

No topo da lista do BCG estão ainda a Tesla e o laboratório Moderna. Entre as asiáticas, o destaque vai para a chinesa Huawei, a coreana Samsung e as japonesas Sony e Hitachi. Da Europa, figuram na lista as alemãs Siemens e Mercedes-Benz e as suíças Roche e Nestlé.

É natural que as grandes saiam na frente. Afinal, a transformação exige capital. A Samsung, por exemplo, sétima colocada no ranking do BCG, gastou mais de US$ 17 bilhões – 9% de suas vendas anuais – em pesquisa e desenvolvimento em 2021. Uma das empresas que mais investem em inovação, ela registrou no ano passado 6,3 mil patentes nos Estados Unidos.

Só faltam as pessoas

Automatizar fábricas é a principal solução para manter os custos baixos ante a diminuição de oferta de mão de obra barata. Ela leva, entretanto, a um problema social. A própria China, campeã de investimentos em automação, enfrenta um índice de desemprego recorde entre jovens, tendo atingido 21,3% em agosto (a solução à moda chinesa veio rápida: não mais divulgar os dados relativos à faixa etária entre 16 e 24 anos).

A automação tampouco livra as empresas da dificuldade de encontrar trabalhadores, apenas a desloca. Há menos empregos nas fábricas, mas eles são mais sofisticados. De um lado há, portanto, muita gente desempregada, enquanto de outro haverá, para citar apenas os Estados Unidos, uma lacuna potencial de 2,1 milhões de postos de trabalho não preenchidos em 2030 por falta de pessoas qualificadas, de acordo com um estudo da consultoria Deloitte e da associação de indústrias britânica The Manufacturing Institute. Essa lacuna pode levar a US$ 1 trilhão em perdas para a indústria americana.

Este é provavelmente o ponto mais delicado de toda a tendência de revolução industrial: para que não leve a sofrimento, é essencial investir nas pessoas – de forma ainda mais abrangente, cuidadosa e inovadora do que se deve investir nas máquinas.

Por Deborah Berlinck, de Genebra, e João Pimenta, de Beijing