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Como capturar valor em escala na manufatura discreta com a Indústria 4.0

As iniciativas de muitas empresas que tentaram aplicar soluções da Indústria 4.0 estão estagnadas no “purgatório da fase piloto”. Determinar onde concentrar esforços e como ganhar escala pode gerar um impacto decisivo e duradouro.

A Indústria 4.0 poderia ter um potencial estimado de criação de valor para fabricantes e fornecedores de US $ 3,7 trilhões em 2025, 1 e há muitas esperanças de que ela possa levar a manufatura discreta à próxima revolução industrial. No entanto, no momento apenas cerca de 30% das empresas estão capturando valor com soluções da Indústria 4.0 em escala. A tendência das empresas daqui para a frente é prever o desenvolvimento da tecnologia ao invés de identificar as áreas de maior impacto e associá-las às alavancas de valor da Indústria 4.0. Além disso, governança e ancoragem organizacional muitas vezes não são claras. Os obstáculos resultantes — advindos de recursos limitados, alto custo de escala, falta de clareza sobre o valor para o negócio e um número assustador de potenciais casos de uso — deixam a maioria das empresas estagnadas no “purgatório da fase piloto” (Quadro 1).

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Para uma perspectiva sobre como superar essa estagnação, nosso novo relatório –  nnjnnnnnnn Indústria 4.0: Como capturar valor em escala na manufatura discreta — lança luz sobre duas importantes questões: onde concentrar esforços e como ganhar escala.

Com base nas mais recentes pesquisas da McKinsey e em uma série de entrevistas, chegamos a diversos insights importantes. 2

Onde concentrar esforços: Arquétipos de fábrica e alavancas-chave de valor específicas do setor

Vemos duas principais dimensões que diferenciam os tipos de fábrica em relação às alavancas-chave de valor da Indústria 4.0: número de variantes produzidas em uma fábrica e tamanho médio do lote. Nessas dimensões, identificamos três arquétipos de fábrica, com imperativos específicos de produtividade que ajudam a identificar as alavancas-chave de valor do setor (Quadro 2):

  • A produção de pequenos lotes visa manter a eficiência em lotes de todos os tamanhos, inclusive tamanho 1.
  • O foco da produção customizada em massa é permitir certo grau de variação do produto, mantendo um alto rendimento e uma qualidade consistente.
  • A produção de alto volume visa à produção totalmente automatizada e à maximização da eficiência geral do equipamento (OEE), com flexibilidade suficiente para se adaptar ao mix de produtos.
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Em cada arquétipo de fábrica, as respectivas alavancas-chave de valor são cruciais para gerar impacto em escala. Os cenários-alvo da Indústria 4.0 para o setor de maquinário (produção de pequenos lotes), automotivo (produção customizada em massa) e de eletroeletrônicos (produção de alto volume) dão exemplos reais de como capturar o impacto da Indústria 4.0.

Maquinário: Cenário-alvo no setor de produção de pequenos lotes

Com uma longa tradição de fábrica com layouts flexíveis e a habilidade de especialistas qualificados, o setor de maquinário é um exemplo perfeito de produção de pequenos lotes. Impulsionadas por três tendências (i) alta volatilidade na demanda, (ii) uma mudança na demanda em direção aos mercados em desenvolvimento e (iii) a crescente demanda por customização e integração — identificamos que três alavancas-chave de valor da Indústria 4.0 são especialmente relevantes:

  • Um modelo de dados de produto integrado, da engenharia ao comissionamento, permite uma produção eficiente em toda a cadeia de suprimentos e área de abrangência global, além de um caminho eficiente para gerenciar a crescente complexidade do produto, impulsionada pela demanda por soluções de sistemas customizadas.
  • A capacitação digital de funcionários é uma alavanca-chave de valor para empresas com um número crescente de funcionários temporários e também para aquelas que enfrentam uma queda na disponibilidade de mão-de-obra qualificada. Soluções similares podem ajudar a treinar funcionários rapidamente ou dividir tarefas em pequenas etapas que os trabalhadores não qualificados possam gerenciar com facilidade.
  • A otimização da OEE impulsionada pelo uso de dados pode criar muito valor se as empresas gerarem um valor agregado significativo para seus produtos por meio da usinagem interna. Essa alavanca de valor é, portanto, relevante apenas para maquinário de operações pesadas.

A imagem-alvo da fábrica do futuro para o setor de maquinário mostra como essas três alavancas-chave de valor se traduzem em casos de uso tangíveis e impulsionados por valor (Quadro 3).

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Automotivo: Cenário-alvo no setor de produção customizada em massa

A indústria automobilística liderou a adoção de modernos princípios de produção, tais como Lean e Six Sigma. Os sistemas de produção subjacentes foram projetados para lidar com a complexidade de produtos de customização em massa. No entanto, padrões mais rigorosos de emissões, a tendência de demanda do consumidor por maior customização e a redução dos custos dos robôs, assim como o aumento de suas capacidades, exigem que a indústria se transforme ainda mais. Três alavancas-chave da Indústria 4.0 prometem causar um impacto em escala:

  • A flexibilidade possibilitada pela Indústria 4.0 em roteamento, programação, o balanceamento de carga e a gestão de desempenho, com base em uma infraestrutura de TI de produção integrada e advanced analytics,, podem melhorar significativamente a produtividade na fase final e na pré-montagem.
  • Circuitos fechados de controle proporcionados por uma inspeção de qualidade baseada em sensores, em linha garantem retrabalho mínimo, graças ao reconhecimento e correção precoce de desvios no processo. Esses circuitos podem capturar valor em escala, principalmente quando curvas de aprendizado breves e novos processos são necessários para lidar com mudanças na cadeia de valor e no cenário do processo (induzidas, por exemplo, pelo aumento do uso de materiais leves).
  • Dada a tendência de barateamento dos robôs e do aumento de suas capacidades, a extensão da automação até a montagem final (através de sistemas de percepção alimentados por inteligência artificial, por exemplo, ou de co-robôs que permitam fenceless robotics) reduzirá significativamente os custos de mão-de-obra.

O cenário-alvo resultante da fábrica do futuro dá mais detalhes sobre as alavancas-chave de valor em casos de uso tangíveis, e nosso relatório traz exemplos de implementações bem-sucedidas (Quadro 4).

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Eletroeletrônicos: Cenário-alvo no setor de produção de alto volume

Nas duas últimas décadas, a maioria dos fabricantes de eletroeletrônicos procurou terceirizar boa parte das suas redes de produção para empresas de contract manufacturing (CM). Cadeias de valor complexas focadas na produção de alto volume surgiram quando os fabricantes buscavam uma base de custos mais baixa, possibilitada por economias de escala obtidas pelas empresas de contract manufacturing, bem como pela variabilidade de custo fixo causada por sua própria capacidade de produção. Olhando para o futuro, vemos diversas tendências no setor: ciclos de vida mais curtos de tecnologia de produtos, maior demanda por variantes de produtos, aumento da concorrência, novas características da força de trabalho e mudança na direção de uma economia mais circular. Essas tendências irão aumentar o potencial da Indústria 4.0 de fornecer vantagens competitivas por meio de alavancas-chave de valor:

  • Usar a automação para enfrentar o problema do trabalho manual — especialmente nas linhas finais e de pré-montagem e em testes e embalagens — irá neutralizar a pressão do aumento dos salários e a queda na disponibilidade de mão de obra qualificada. A automação também reduzirá ainda mais o desperdício (diante de um mix de produtos cada vez mais complexo) e permitirá circuitos fechados de controle.
  • Circuitos fechados de controle proporcionados por uma inspeção de qualidade, baseada em sensores, em linha reduzem o desperdício e aumentam o rendimento ao detectar precocemente desvios no processo, realizar a análise de causas-raiz e fazer a correção automática do problema. Isso, por sua vez, acelera as curvas de aprendizado e permite adaptação a trocas mais frequentes de produto. Outro efeito é tornar a fabricação mais eficiente em termos de recursos de forma geral e, portanto, mais econômica e ecológica (com menos desperdício). Além disso, circuitos fechados de controle de qualidade e o crescente grau de automação têm grande valor, pois evitam o erro humano e possibilitam a correção automática de desvios.
  • Permitir o rastreamento de componentes e produtos em toda a cadeia de suprimentos dá transparência ao processo, do processamento e refinamento de materiais básicos, passando pelo produto pronto na prateleira e indo até a reciclagem. A rastreabilidade não apenas facilitou reivindicações de garantia e recalls, mas também permitiu que fabricantes e empresas de contract manufacturing se concentrassem nos fornecedores, lotes de componentes e etapas específicas do processo que levaram a um dado defeito. A rastreabilidade também é um facilitador essencial de uma economia circular, além de oferecer apoio às medidas antifalsificação dos fabricantes. Além disso, ela ajuda a controlar o processo de produção ao estabelecer o vínculo entre possíveis falhas do produto e os parâmetros exatos usados no processo de fabricação.

O cenário-alvo resultante da fábrica do futuro para o setor de eletroeletrônicos mostra casos de uso tangíveis e orientados por valor, dando mais detalhes sobre as alavancas-chave de valor (Quadro 5).

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Como escalar: focar em valor, mobilizar a organização e inovar na infraestrutura

Três princípios-chave orientam a captura de valor por meio da Indústria 4.0 em escala:

  • Pensar no valor como causa, não na tecnologia como resultado. O foco nas alavancas-chave de valor e uma visão convincente da Indústria 4.0 são cruciais.
  • Colocar as pessoas, não as ferramentas, no centro. Com o apoio da alta gerência, as empresas precisam focar suas transformações da Indústria 4.0 em capacitação e considerá-las iniciativas estratégicas organizacionais. A transformação deve, portanto, ser inspirada por uma mentalidade clara de liderança nos negócios, não apenas por uma mentalidade de engenharia ou processo de TI.
  • Inovar com uma infraestrutura que possibilite um stack de tecnologia integrado e um cenário-alvo claro. A infraestrutura deve possibilitar operações locais antes de ser escalada globalmente, pois muitos casos de uso geram valor por meio da infraestrutura local.

Sobre o(s) autor(es)

Florian Garms é consultor da McKinsey no escritório de Berlim; Christian Jansen é sócio associado no escritório de Hamburgo; Christoph Schmitz é sócio sênior no escritório de Frankfurt e Stefan Hallerstede é sócio associado no escritório de Munique, onde Andreas Tschiesner é sócio sênior.

Os autores gostariam de agradecer a William Advinin, Harald Bauer, Andreas Behrendt, Matthias Breunig, Andras Kadocsa, Richard Kelly, Bodo Koerber, Martin Linder, Alpesh Patel, Gérard Richter e Krish Suryanarayan por suas contribuições a este artigo.

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