Indústria 4.0: Reimaginando as operações de manufatura pós COVID-19

As tecnologias da Indústria 4.0 já estavam transformando as operações das industrias antes da pandemia. Agora, a adoção se divide entre aqueles que têm e não têm tecnologia.

Mesmo nas regiões do mundo onde os efeitos iniciais do COVID-19 estão começando a regredir, mudanças importantes dão sinais de que permanecerão por algum tempo e os executivos passarão a enfrentar constantemente novas pressões. Em uma pesquisa recente da McKinsey com fabricantes na Ásia, dificuldades com escassez repentina de materiais foi um problema comum (relatado por 45% dos participantes), juntamente com quedas bruscas na demanda (41%) e indisponibilidade de funcionários (30%).

No entanto, a volatilidade estava se tornando uma palavra de ordem entre líderes de manufatura e supply chain mesmo antes da pandemia. Conforme as empresas se ajustam ao novo normal, os executivos se deparam com uma pergunta para o longo prazo: como a manufatura e suas cadeias de suprimentos serão depois do COVID-19?

E ainda mais importante: as empresas precisarão ser muito mais digitais, como já tem se mostrado evidente na resposta imediata à crise. Os líderes da indústria estão utilizando soluções da Indústria 4.0: 39% implementaram um centro de operações ou torre de controle, que é uma abordagem para aumentar a transparência do supply chain de ponta a ponta, e cerca de 25% estão acelerando programas de automação para contornar a diminuição de funcionários em função do COVID-19.

“Aceleração” é a palavra de ordem. A Indústria 4.0 – que inclui conectividade, advanced analytics, automação e tecnologias de manufatura avançada (Quadro 1) – estava ganhando força antes do COVID-19, ajudando empresas a transformar suas operações em tudo, desde a eficiência da produção até a customização de produtos, com melhoria na velocidade de chegada ao mercado, eficácia dos serviços e criação de modelo de novos negócios.

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Adoção em duas velocidades distintas de tecnologias da Indústria 4.0

Porém, o papel da Indústria 4.0 torna-se ainda mais crítico no panorama de uma crise como a do COVID19. Empresas que utilizam soluções digitais estão melhor posicionadas para resistir à tempestade, tendo vançado de forma mais rápida e detalhada que seus pares durante a crise.

À medida que as empresas considerarem retomar operações e desenvolver musculatura para lidar com crises futuras, utilizar tecnologias digitais será o recurso mais lembrado por todas. Uma recente pesquisa da McKinsey com profissionais de manufatura e supply chain revelou que 93% planejam focar na resiliência de seu supply chain e que 90% planejam investir em talentos para a digitalização.

No entanto, a ascensão da adoção de tecnologia pode ser assimétrica devido a duas forças opostas: a necessidade de desenvolver resiliência e agilidade para enfrentar a crise e as restrições impostas pela necessidade de proteger caixa. Três arquétipos dos rumos para adoção surgem como os mais prováveis.

A adoção acelerada das soluções de ganhos rápidos que ajudam as empresas a responder e adaptar-se às novas normas, como o monitoramento da saúde dos funcionários, o cumprimento do distanciamento seguro no chão de fábrica e o apoio à colaboração remota. Orientações de trabalho digital, assistência a operadores usando realidade aumentada e casos de uso baseados em automação de modernização simples e de baixo custo também podem ser disseminados independentemente da infraestrutura em uso na empresa (Quadro 2). O gerenciamento da performance digital (GPD), por exemplo, tem sido um caso de uso popular em uma grande variedade de empresas, incluindo várias pequenas empresas de engenharia de precisão, nas quais os pilotos de GPD ajudaram a levar a produtividade de 40 para 70%.

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Taxas de adoção diferenciais são prováveis em soluções como gêmeos digitais e automação de logística, que estão classificadas em uma categoria intermediária, exigindo TI fundamental, tecnologia de operações (TO) e infraestrutura de dados. As empresas que já têm as competências críticas, como sistemas de execução de manufatura, stacks de TI/TO e data marts ou data lakes, podem avançar, enquanto as organizações sem esses prérequisitos – especialmente pequenas e médias empresas (PMEs) e empresas em uma posição financeira ou de liquidez mais desafiadora – podem atrasar a implementação até que consigam construir as bases ou encontrar musculatura financeira para investir.

Várias tecnologias de automação já estão passando por uma divisão na adoção. Historicamente, os fabricantes na China têm se mostrado três vezes mais rápidos que os de outras regiões para implementar robôs industriais. Esse ímpeto parecia ter se arrefecido no primeiro trimestre de 2020, quando as vendas de robôs na China caíram 20% em comparação com o mesmo período de 2019. No entanto, em nossa pesquisa recente mais de um terço dos participantes na China disse que suas empresas estavam acelerando as iniciativas de automação, em contraste com apenas 16% de seus pares no restante da Ásia e 18% no restante do mundo.

A adoção tardia é mais provável para soluções que requerem maior gasto de capital e que têm períodos de retorno imprecisos ou de longo prazo. Entre os exemplos estão blockchain, nanotecnologias e os sistemas de automação mais avançados.

Um futuro resiliente e digitalizado além das quatro paredes da fábrica

As empresas podem implementar soluções digitais além das paredes de uma fábrica, chegando à cadeia de valor de ponta a ponta para tratar de dificuldades de planejamento (e replanejamento) relacionadas a rupturas nas plantas de fornecedores ou de produção, desafios operacionais na gestão de riscos à saúde no local de trabalho e desafios de entrega inerentes a meios de transporte ou armazéns.

Planejamento de operações

Um elemento-chave de operações de supply chain e manufatura – planejamento – tem sido tradicionalmente gerenciado em silos, com previsão de demanda e planejamento de supply chain, produção, logística e vendas e operações sob responsabilidade de equipes distintas. Os fluxos e cadeias de valor interrompidos no comércio global forçaram as empresas a eliminar os silos para melhorar a visibilidade de ponta a ponta. Como resultado, o impacto potencial da otimização do planejamento é mais evidente. Porém, esse impacto também requer uma abordagem analítica mais sofisticada e colaboração entre diferentes áreas e stakeholders.

Considerar a previsão de demanda: Algoritmos tradicionais de previsão dependem de ferramentas estatísticas relativamente simples para extrapolar a demanda anterior, com base na premissa de que a relação entre variáveis independentes (como vendas anteriores) e dependentes (demanda futura) deverá permanecer inalterada. Outro fator relevante é que as empresas costumavam utilizar apenas dados internos, algumas vezes combinando com tendências de vendas passadas e previsões de clientes para pedidos futuros. Um choque externo da escala da COVID-19 paralisa um processo tradicional de previsão de demanda.

Em contraste, o planejamento autônomo depende de inteligência artificial e algoritmos de machine learning, que são complementados não apenas por dados internos, mas também por conjuntos de dados externos de fornecedores, clientes, previsão do tempo, fontes demográficas e indicadores econômicos mais amplos. Incorporar essas variáveis adicionais ajuda as organizações a responder mais eficazmente a dinâmicas em evolução e a choques externos. Advanced analytics também pode otimizar o planejamento em toda a cadeia de valor, de uma forma que não era viável usando abordagem em silos, com ferramentas analíticas tradicionais (Quadro 3).

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Fazendo os produtos

As rupturas na manufatura com o COVID-19 têm origem em muitas fontes, das medidas de distanciamento e comparecimento escalonado de funcionários ao local de trabalho à movimentação restrita de mão-de-obra migrante dentro do mesmo país e entre países. As tecnologias digitais podem ajudar a mitigar os efeitos de várias formas, aumentando a segurança dos funcionários, a eficiência operacional, a produtividade dos ativos e a qualidade dos produtos.

Aumentando a segurança dos funcionários e a continuidade operacional

Tecnologias digitais que possibilitam a colaboração e o trabalho remotos, eliminando a necessidade de que funcionários cuja presença não seja crítica precisem sair de suas casas, estão se tornando uma necessidade. Além de aplicativos para celular de contato básico, rastreamento de localização e videoconferência, mais soluções avançadas, como algoritmos de machine vision e tecnologia vestível, também estão ajudando a manter distanciamento seguro no reinício das operações de manufatura.

Melhorando a produtividade e a gestão da performance

Na maioria das empresas, e especialmente nas PMEs, a coleta de dados é manual, usando caneta e papel ou planilhas básicas. O processo é vulnerável a erros e imprecisões, que são naturalmente exacerbados durante o estresse de uma crise. Soluções digitais permitem que os fabricantes automatizem a coleta de dados, adicionando sensores ou explorando diretamente os controladores lógicos programáveis das máquinas (CLPs) para coletar dados e apresentá-los em painéis ao vivo.

Os supervisores podem assim monitorar a performance da fábrica remotamente e em tempo real. Eles podem fazer intervenções quando necessário, realizar reuniões eficazes de gestão de performance e adaptar planos diários para atender a demanda dos clientes e para melhorar a produtividade da mão de obra e a eficiência operacional – sempre remotamente.

Também de forma relevante, a automação de processos e a automação física ou robótica podem complementar a capacidade da mão de obra. Em algumas circunstâncias, a automação industrial das operações tornou-se uma forma atrativa de gerenciar a redução de funcionários e minimizar potenciais perdas do negócio devido a pedidos não atendidos. Em uma empresa de manufatura, os robôs atualmente entregam matérias-primas e produtos semiacabados a diferentes linhas de produção, ajudando a equipe de produção a lidar com uma redução na força de trabalho e evitando contato próximo entre funcionários de produção e de manuseio de materiais.

Aumentando a utilização e a eficiência dos ativos

Tecnologias vestíveis, como óculos de realidade aumentada, podem incorporar assistência remota na manutenção, como quando os operadores precisam de assistência fora do local de trabalho devido a limitações no deslocamento. Um suporte como esse aumenta a disponibilidade, reduzindo a paralisação para manutenção.

De forma similar, o monitoramento automatizado de equipamentos e os sistemas de controle de processos podem reforçar a continuidade das operações, mesmo com equipes muito reduzidas. Esses sistemas podem otimizar ainda mais o equipamento operacional e os parâmetros de processos, aumentando a eficiência geral dos equipamentos para tempos de ciclo reduzidos e maior produção, qualidade, energia e rendimento – uma perspectiva especialmente atrativa para indústrias de melhoria contínua, nas quais os parâmetros de processos devem ser constantemente monitorados e otimizados.

Melhor qualidade

Além de melhorar as operações no dia a dia, as tecnologias digitais podem ir um passo além em gestão da qualidade. Por exemplo, algoritmos de machine vision podem realizar inspeção automática de qualidade e controle de qualidade usando algoritmos preditivos, reduzindo restrições de disponibilidade de funcionários e aumentando a precisão e o patamar das verificações de qualidade. Além disso, conforme as contagens de SKUs aumentam para produtos acabados e matérias-primas, garantir rastreabilidade de ponta a ponta torna-se cada vez mais importante para a qualidade. Tecnologias da Indústria 4.0, de simples escaneamento de códigos de barras a rastreamento de RFID e blockchain, podem ajudar (Quadro 4).

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Entregando produtos acabados

Entregar produtos acabados para clientes é uma tarefa complexa e dinâmica, que costuma envolver parceiros logísticos terceirizados. A crise COVID-19 reduziu a disponibilidade de meios de transporte e introduziu outras complexidades, como novas exigências de embalagens e entrega segura e sem contato na ponta final. Neste contexto, soluções digitais e de analytics podem aumentar a visibilidade de oferta e demanda para serviços de logística, melhorando a performance em tempo real.

Logística

Uma torre de controle digital de logística pode criar visibilidade sobre a performance em tempo real em todos os estágios de logística de saída, do carregamento no armazém ao descarregamento no ponto de entrega. Combinadas com a gestão digital de frotas, otimização de rotas e analytics de transportadoras, essas ferramentas podem aumentar o tempo operacional dos ativos de transporte e otimizar a operação, gestão e alocação de recursos. Em seu conjunto, essas mudanças podem contribuir muito para aumentar a resiliência operacional na resposta a crises.

Armazenamento

Os armazéns apresentam muitas oportunidades para intervenções de automação. Entre as oportunidades estão serviços de transporte, sistemas automatizados de recuperação e armazenamento automatizado de materiais, prateleiras inteligentes, robôs e cobots de coleta inteligente – e sistemas automatizados e inteligentes de coleta, seleção e embalagem, juntamente com drones para realizar inspeção de estoque. Um gêmeo digital pode ajudar a desenhar operações de um armazém ideal, criando a réplica digital de um armazém para entender os resultados disponíveis das diferentes tecnologias digitais. Outras soluções de Indústria 4.0 podem apoiar funcionários de armazéns, incluindo ferramentas de realidade aumentada que tornam a coleta de múltiplos pedidos de uma só vez mais fácil e eficaz e exoesqueletos que reduzem danos pelo manuseio repetido de materiais pesados (Quadro 5).

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Uma receita de tripla transformação para a Indústria 4.0

Antes do surto de COVID-19, houve um entusiasmo generalizado na Indústria 4.0, refletido no dado de que 90% de participantes da pesquisa anual da Indústria 4.0 afirmaram que foram convencidos do valor das tecnologias – e uma maioria deles incluiu a Indústria 4.0 como parte crítica de seu planejamento de melhoria operacional.

A potencial assimetria da adoção na esteira da pandemia fez com que algumas empresas congelassem suas iniciativas de Indústria 4.0 para preservar caixa, mesmo que alguns líderes tenham acelerado sua adoção, especialmente de casos de uso para apoiar a continuidade dos negócios – como planejamento automatizado, gestão de performance digital, trabalho digital remoto e automação para reduzir a interação humana. Consequentemente, à medida que mais empresas saírem da crise, o argumento para maior grau de digitalização em escala deverá ser mais forte do que nunca.

No entanto, as transformações em escala são difíceis. Nossa pesquisa - remontando mais de uma década - indica que cerca de 70% dessas iniciativas não conseguem atingir seus objetivos. Nossa pesquisa mais recente sobre o sentimento da Indústria 4.0, realizada no final de 2019, identificou que, após iniciar suas jornadas de Indústria 4.0, a maioria das empresas não passou de um piloto: apenas 44% estavam realizando uma implementação em todas as instalações e apenas 38% estavam olhando para a integração horizontal além das quatro paredes da fábrica.

Entretanto, há motivos para ter otimismo também, tanto para PMEs quanto para multinacionais. Um trabalho conjunto entre o Fórum Econômico Mundial e a McKinsey identificou 44 locais no mundo como “Faróis” da Indústria 4.0: fábricas em que tecnologias digitais foram implementadas em escala e com significativo impacto operacional. Nesse grupo, 14 fábricas foram apontadas como Faróis de ponta a ponta, tendo digitalizado quase toda a cadeia de valor, de fornecedores a fabricantes e logística, podendo chegar a clientes.

Os Faróis incluem grandes e pequenas empresas, operando em economias desenvolvidas e em desenvolvimento e incluem instalações novas e reformuladas. Um ponto em comum entre elas é ter tratado suas jornadas de forma holística – uma transformação tripla: de negócio, tecnologia e organização.

Negócio: O primeiro passo é uma articulação clara do estado futuro desejado pela empresa, que é vinculado à estratégia e às metas do negócio ao invés da tecnologia com a maior repercussão. A seleção de casos de uso para pilotos se baseia em um caso de negócio favorável, a ser definido com a implementação dos pilotos.

Delinear um caso de negócio claro torna-se mais complicado ao expandir além das paredes da fábrica, mas é ainda mais importante. Por exemplo, a integração de supply chain gera economias ao considerar custos ocultos que frequentemente não são explicados de forma clara. Entender essas questões ajuda as organizações a formularem um caso de negócio positivo que convencerá os fornecedores a participarem de uma jornada de integração.

Tecnologia: Muitas, se não a maioria, das empresas desejará avaliar seus sistemas de TI e TO, atualizando-os para entregar a potência que os casos de uso avançados em digital e analytics precisam – especialmente para apoiar Internet das Coisas. Um stack de TI escalonável e resistente à obsolescência é essencial. De forma semelhante, atualizações de sistemas de TI/TO de servidores podem ser necessárias para uma integração de dados horizontal de ponta a ponta.

Para atualizar o stack de tecnologia de TI/TO e implementar diferentes casos de uso, as empresas podem utilizar provedores externos de tecnologia, criando um ecossistema de parceiros que pode ajudar a executar a transformação digital. Modelos de parceria podem variar entre terceirização, aquisições e alianças estratégicas, com ecossistemas bem-sucedidos integrando uma combinação de start-ups e provedores consolidados de tecnologia e serviços.

Organização: Poucas transformações digitais podem ter sucesso sem colocar as pessoas no centro. Quatro fatores oferecem suporte crucial.

  • Governança: Uma transformação digital sem um responsável claro pode terminar órfã. Uma equipe multidisciplinar e estruturas de governança ajudam a garantir rápida execução.
  • Compromisso da alta gerência: As transformações têm maior probabilidade de sucesso quando são promovidas pelos líderes, com uma história de mudança que ajude a mobilizar a organização. Para evitar que o ímpeto diminua, os líderes podem comemorar ganhos rápidos – assim como falhas que ajudem a empresa a aprender logo no início do processo.
  • Aquisição de competências digitais: A falta de habilidades pode ser solucionada contratando conforme seja necessário, assim como a requalificação dos funcionários para preencher vagas em digital, como tradutores de analytics, engenheiros de dados, cientistas de dados ou arquitetos de TI ou TO.
  • Novas maneiras de trabalhar: Implementar metodologias ágeis de trabalho empodera as equipes com as ferramentas, processos e melhores práticas para ter sucesso em um mundo digital.

A pandemia COVID-19 trouxe desafios humanitários em uma escala global que requerem um novo tipo de colaboração para serem vencidos. À medida que as organizações começam a retomar suas operações no novo normal, elas encontram uma oportunidade de reimaginar um futuro com operações digitalizadas e resilientes. Ter sucesso logo no início mostrou que as empresas podem começar sua jornada de Indústria 4.0 com uma escala menor e expandir rapidamente – se elas se comprometerem com a transformação da Indústria 4.0 em linha com seu ambiente de negócios e objetivos estratégicos, e executá-la usando uma abordagem tripla.