Os avanços tecnológicos no setor de Tecnologia de Informações (TI) têm revolucionando a relação entre pessoas e o mundo dos negócios através da conectividade. Esta conectividade agora avança para comunicação entre coisas, dotadas de capacidade de processamento, através daquilo que é chamado de Internet das Coisas (IoT). A IoT avança também na área de manufatura, incluindo máquinas, dispositivos, sensores e o próprio produto em processamento, possibilitando uma comunicação autônoma entre máquinas (M2M), produtos e sistemas. Conectada através da internet, esta comunicação não se limita apenas à fábrica, mas integra toda a cadeia produtiva através de redes colaborativas. É neste contexto que se desenha a mudança radical de paradigma para o conceito de Indústria 4.0 (I4.0). Diante desta mudança, os atores que participam da Cadeia de Fornecimento de Sistemas para Automação da Manufatura (CFSAM) também precisam rever suas estratégias e estar atentos às novas oportunidades e ameaças que surgem neste novo cenário. O objetivo deste estudo é compreender, do ponto de vista de gestão, a reação das indústrias de manufatura no Brasil aos paradigmas da I4.0, e os potenciais impactos e oportunidades que a I4.0 traz para estes atores. Este trabalho mostra, através de Estudo de Múltiplos Casos em onze empresas brasileiras, a reação a esta mudança na automação da manufatura e analisa os potenciais impactos e oportunidades para estes atores. A escolha das unidades de estudo foi feita por conveniência e focada principalmente no grupo de provedores de tecnologia e infraestrutura para a implantação da plataforma I4.0. O resultado deste estudo revelou que há uma baixa compreensão do que realmente é a I4.0 entre as empresas de manufatura no Brasil e que ainda estão pouco engajadas na implantação prática dos conceitos da I4.0, adotando uma estratégia de seguidores de tecnologia. A contribuição deste trabalho inclui o esclarecimento do que realmente é a I4.0 fazendo distinção entre conceitos básicos da I4.0 e suas possibilidades tecnológicas. Inclui ainda a identificação das principais reações ao paradigma I4.0 e a análise de oportunidades para os atores da CFSAM com base nas mesmas. O estudo conclui que apesar da I4.0 não dispor comercialmente da padronização das duas tecnologias básicas (arquitetura orientada a serviços e semântica), que não permitem o aproveitamento pleno de suas potencialidades ao longo de todas as camadas da ISA-95, os conceitos já estão sendo praticados parcial e gradativamente e estão mais avançados nas atividades de negócios. / Advances in Information Technology (IT) have revolutionized the relationship between people and the business world through connectivity. This connectivity now advances to communication between things, endowed with processing capacity, through the Internet of Things (IoT). IoT also advances in the manufacturing industry, including machines, devices, sensors and the product in process, enabling autonomous communication between machines (M2M), products and systems. This communication of things through internet is not limited to the factory, but integrates the entire production chain through collaborative networks. It is in this context that the radical paradigm shift is devised for the concept of Industry 4.0 (I4.0). Facing this change, actors in the Manufacturing Automation Systems Supply Chain (CFSAM) also need to review their strategies and be aware of the new opportunities and threats that arise in this new scenario. The objective of this study is to understand, from the management point of view, the reaction of the manufacturing industries in Brazil to the paradigms of I4.0, and the potential impacts and opportunities that I4.0 brings to these actors. This work shows, through a Multiple Case Study, in eleven Brazilian companies, the reaction to this change in manufacturing automation and analyzes the potential impacts and opportunities for these actors. The study units were chosen purposefully and focused mainly on the group of technology and infrastructure providers for the implementation of the I4.0 platform. The result of this study revealed that there is a poor understanding of what is really the I4.0 among manufacturing companies in Brazil and that they are still little engaged in the practical implementation of the concepts of I4.0, adopting a strategy of technology followers. The contribution of this work includes the clarification of what really I4.0 is, distinguishing between basic concepts of I4.0 and its technological possibilities. It also includes the identification of the main reactions to the I4.0 paradigm and the analysis of opportunities for CFSAM actors based on them. The study concludes that although I4.0 does not commercially dispose of the standardization of the two basic technologies (service oriented architecture and semantics), which do not allow the full use of its potentialities across all ISA-95 layers, concepts already are being practiced partially and gradually, and are more advanced in the upper business layers.

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

The objective of this thesis is to develop a maintenance approach that fulfills the requirements of Industry 4.0. It explores the role and importance of maintenance activities in today’s industry. Then, it develops the features and tasks required to be performed by maintenance to fulfill the demands of Industry 4.0. Finally, it develops a reference model to be used in designing maintenance system for Industry 4.0. To perform these studies, real data were collected and applied as well as a typical scenario was implemented. The results achieved in the papers of this thesis are 1) a mathematical representation and application of a model that identifies, analyses and prioritizes economic weakness in working areas related to production, 2) a model that analyses, identifies and prioritizes failures that impact the competitive advantages and profitability of companies, 3) characterization of a suitable maintenance technique for Industry 4.0 and 4) a reference model i.e. a framework, that could be utilized to develop a maintenance approach for Industry 4.0. The conclusion of this thesis confirms that maintenance has a significant impact on companies’ competitive advantages, other working areas and profitability. To achieve a suitable maintenance technique for Industry 4.0, this technique must be able to monitor, diagnose, prognosis, schedule, assist in execution and present the relevant information. In order to perform these tasks several features must be acquired, the most important features are to be: digitized, automated, intelligent, able to communicate with other systems for data gathering and monitoring, openness, detect deviation in the condition at an early stage, cost- effective, flexible for adding new CM techniques, provide accurate decisions and scalable. The developed framework could be used as a base to design a maintenance system for Industry 4.0. This study contributes to our understanding of the maintenance importance in today’s industry and how to develop a maintenance approach for Industry 4.0.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-08-08T12:18:37Z No. of bitstreams: 1 Leandro Jaskulskii_.pdf: 10180514 bytes, checksum: 5fe92aa54c270b84ce82c90e29b0433d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T12:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Jaskulskii_.pdf: 10180514 bytes, checksum: 5fe92aa54c270b84ce82c90e29b0433d (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Nenhuma / Esta dissertação trata da aplicação dos elementos da Indústria 4.0, na realidade do setor industrial metalmecânico brasileiro de 2018. O conceito da Indústria 4.0 foi elaborado objetivando a melhoria de produtividade e da qualidade através da aplicação de recursos digitais, economicamente viáveis nos sistemas empresariais. O Brasil, que neste momento passa por um processo de desindustrialização, pode abordar esta nova realidade de duas formas: abrir mão desta nova tendência, de maneira passiva, devido a sua condição econômica e estrutural; ou, por outro lado, ativamente adaptar os recursos viáveis de maneira a coletar o melhor retorno sobre investimento da digitalização na indústria. A metodologia utilizada para realização do trabalho foi a Design Science Reseach. Na busca do equacionamento do problema de pesquisa, criou-se um método para realizar um diagnóstico da situação atual da empresa estudada, e formatar um plano de implementação dos elementos da Indústria 4.0 viáveis, que priorize os melhores retornos sobre investimento na condição situacional, levando-se em conta o atual ambiente interno e externo da fábrica estudada. Para construção da proposta inicial do método, versão M0, foi feito um amplo levantamento bibliográfico. Uma vez sugerido, o M0 foi ajustado utilizando-se de especialistas em um grupo focal, gerando o método a ser aplicado em uma empresa pertencente à indústria metalmecânica brasileira. Ao final da aplicação M0, foi elaborado um plano de implementação processual dos elementos da Indústria 4.0 adaptado a realidade da empresa em questão. Realizou-se então uma avaliação crítica desta aplicação, para medir a validade do Modelo e seus pontos de melhoria, visando enriquecer e gerar uma versão final intitulada de M1. / This master thesis presents the application of Industry 4.0 elements into 2018 reality of Brazilian metalworking industry. Industry 4.0 concept was created targeting productivity and quality improvements, through digital resources, economically feasible in corporate systems. Brazil, that is under a deindustrialization process, can face this new reality in two ways: given up of new tendency, being passive due to its economic and structural condition; or, by the other hand, adapting in an active way its feasible resources, to collect the digital best return on investments in the industry. The methodology applied was the Design Science Research. To answer the research problem, a diagnosis and implementation plan method were arranged, to apply viable Industry 4.0 elements, prioritizing the best return of investments of factual internal and external ambient of situated factory. To build up the M0 version method, it was made a wide bibliographic study. Once suggested, M0 was adjusted by specialists into a focal group generating the method to be applied into a Brazilian metalworking industry company. By the end of M0 application, a processual action plan was raised, shaped to the studied company atmosphere. Then, an evaluation analysis of this application was made, to validate the model and its improvement points, to generate a final version termed M1.

The primary purpose of this study is to analyse the usage of information and communication technologies in the food industry. Nowadays, information and communication technologies are an essential element on the path to business success. As these technologies evolve, the environment in which businesses operate changes and companies have to adapt to this dynamic progression. The first part of the thesis is the literature review, which offers the necessary theoretical basis. It focuses on the very essence of information and communication technologies, historical development, information systems and their components. The thesis does not omit the currently used tools of information and communication technologies or elements of the Industry 4.0. The empirical part is based on data obtained from the questionnaires and offers analysis of food industry enterprises in connection with the usage of information and communication technologies. A number of statistical tools were used to analyse the data, the findings were further compared with similar researches dealing with the same or similar issues. At the very end of the thesis, the findings were evaluated and the key points were set out to help companies on the way to effective usage of information and communication technologies and competitiveness.

Background: Changing market conditions and increasing competition drive companies to increase their collaboration along the supply chain. Technological innovations enable businesses to increase their integration tremendously. The fourth industrial revolution (Industry 4.0) enables the integration of information technology with industrial technology. The adoption of Industry 4.0 includes many complex technologies that come with challenges for many organizations. Previous research suggests that conventional manufacturing might have to be adjusted to Industry 4.0. Purpose: This thesis identifies and analyzes potential challenges of Industry 4.0 adoption for electronics manufacturers and machine manufacturers and analyzes how processes in manufacturing need to be adjusted to successfully implement Industry 4.0. The purpose of this thesis is to contribute to successful Industry 4.0 adoption in the manufacturing process and therefore to contribute to technological advancement. Method: This thesis conducts a multiple case study and gathers qualitative data by conducting semi-structured interviews. Findings & conclusion: Challenges identified for most companies are standardization, management support, skills and costs. Most companies face data and compatibility challenges. Some companies face the challenge of complexity, information security, scalability and network externalities. Companies with higher levels of maturity are less likely to face environmental challenges.Lean Management was identified as a prerequisite for Industry 4.0 adoption. The adoption of Industry 4.0 is likely to lead to a paperless factory. Furthermore, changes concerning the infrastructure are a main finding. Moreover, it was found that Industry 4.0 does not require major changes from conventional manufacturing processes.

Process automation for discrete manufacturing excellence (PADME)

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

Os avanços tecnológicos no setor de Tecnologia de Informações (TI) têm revolucionando a relação entre pessoas e o mundo dos negócios através da conectividade. Esta conectividade agora avança para comunicação entre coisas, dotadas de capacidade de processamento, através daquilo que é chamado de Internet das Coisas (IoT). A IoT avança também na área de manufatura, incluindo máquinas, dispositivos, sensores e o próprio produto em processamento, possibilitando uma comunicação autônoma entre máquinas (M2M), produtos e sistemas. Conectada através da internet, esta comunicação não se limita apenas à fábrica, mas integra toda a cadeia produtiva através de redes colaborativas. É neste contexto que se desenha a mudança radical de paradigma para o conceito de Indústria 4.0 (I4.0). Diante desta mudança, os atores que participam da Cadeia de Fornecimento de Sistemas para Automação da Manufatura (CFSAM) também precisam rever suas estratégias e estar atentos às novas oportunidades e ameaças que surgem neste novo cenário. O objetivo deste estudo é compreender, do ponto de vista de gestão, a reação das indústrias de manufatura no Brasil aos paradigmas da I4.0, e os potenciais impactos e oportunidades que a I4.0 traz para estes atores. Este trabalho mostra, através de Estudo de Múltiplos Casos em onze empresas brasileiras, a reação a esta mudança na automação da manufatura e analisa os potenciais impactos e oportunidades para estes atores. A escolha das unidades de estudo foi feita por conveniência e focada principalmente no grupo de provedores de tecnologia e infraestrutura para a implantação da plataforma I4.0. O resultado deste estudo revelou que há uma baixa compreensão do que realmente é a I4.0 entre as empresas de manufatura no Brasil e que ainda estão pouco engajadas na implantação prática dos conceitos da I4.0, adotando uma estratégia de seguidores de tecnologia. A contribuição deste trabalho inclui o esclarecimento do que realmente é a I4.0 fazendo distinção entre conceitos básicos da I4.0 e suas possibilidades tecnológicas. Inclui ainda a identificação das principais reações ao paradigma I4.0 e a análise de oportunidades para os atores da CFSAM com base nas mesmas. O estudo conclui que apesar da I4.0 não dispor comercialmente da padronização das duas tecnologias básicas (arquitetura orientada a serviços e semântica), que não permitem o aproveitamento pleno de suas potencialidades ao longo de todas as camadas da ISA-95, os conceitos já estão sendo praticados parcial e gradativamente e estão mais avançados nas atividades de negócios. / Advances in Information Technology (IT) have revolutionized the relationship between people and the business world through connectivity. This connectivity now advances to communication between things, endowed with processing capacity, through the Internet of Things (IoT). IoT also advances in the manufacturing industry, including machines, devices, sensors and the product in process, enabling autonomous communication between machines (M2M), products and systems. This communication of things through internet is not limited to the factory, but integrates the entire production chain through collaborative networks. It is in this context that the radical paradigm shift is devised for the concept of Industry 4.0 (I4.0). Facing this change, actors in the Manufacturing Automation Systems Supply Chain (CFSAM) also need to review their strategies and be aware of the new opportunities and threats that arise in this new scenario. The objective of this study is to understand, from the management point of view, the reaction of the manufacturing industries in Brazil to the paradigms of I4.0, and the potential impacts and opportunities that I4.0 brings to these actors. This work shows, through a Multiple Case Study, in eleven Brazilian companies, the reaction to this change in manufacturing automation and analyzes the potential impacts and opportunities for these actors. The study units were chosen purposefully and focused mainly on the group of technology and infrastructure providers for the implementation of the I4.0 platform. The result of this study revealed that there is a poor understanding of what is really the I4.0 among manufacturing companies in Brazil and that they are still little engaged in the practical implementation of the concepts of I4.0, adopting a strategy of technology followers. The contribution of this work includes the clarification of what really I4.0 is, distinguishing between basic concepts of I4.0 and its technological possibilities. It also includes the identification of the main reactions to the I4.0 paradigm and the analysis of opportunities for CFSAM actors based on them. The study concludes that although I4.0 does not commercially dispose of the standardization of the two basic technologies (service oriented architecture and semantics), which do not allow the full use of its potentialities across all ISA-95 layers, concepts already are being practiced partially and gradually, and are more advanced in the upper business layers.