O museu de ciência e tecnologia da Alemanha, em Munique, exibe com orgulho a maior coleção mundial de máquinas inventadas pela humanidade. Fundado por uma associação de engenheiros no início do século 20, o museu expõe desde uma roda d’água da Idade Média  e uma reprodução da primeira máquina a vapor do século 18 até os primeiros robôs usados em linhas de montagem nos anos 70. É uma coleção, portanto, dedicada ao mundo físico e que passa por uma grande reforma — esperada para seguir até 2025 — para responder a um desafio fundamental: como exibir invenções atuais que parecem, muitas vezes, viver no éter, como big data, inteligência artificial e internet das coisas? Tecnologias como essas estão hoje modificando o processo produtivo e o modo de trabalho de empresas e pessoas ao redor do mundo, propiciando flexibilidade, redução de custos e maior individualização de soluções e produtos. A questão de fundo é: como definir a Quarta Revolução Industrial em um só objeto para colocá-lo na prateleira de exibição?

Nas revoluções industriais anteriores, a resposta sempre esteve clara. Na primeira, ainda no século 18, a invenção da máquina a vapor catapultou a produtividade ao mecanizar tecelagens. Na segunda revolução, de meados do século 19 em diante, o mundo se transformou rapidamente com a energia elétrica — bondes e iluminação nas cidades, por exemplo — e com outras fontes de energia, como o petróleo. Na terceira revolução, após a Segunda Guerra Mundial, surgiram os primeiros computadores e robôs: foi o início da automação. Agora, tudo parece mais confuso. A internet, por exemplo, é um arranjo de sinais elétricos típicos da Segunda Revolução Industrial e comumente utilizada num dispositivo da terceira, o computador. “A Quarta Revolução Industrial é a interseção de todas as tecnologias”, diz Zvika Krieger, diretor do Centro para a Quarta Revolução Industrial do Fórum Econômico Mundial, em São Francisco. Ele lembra que desenvolver a inteligência artificial só será possível com a internet das coisas, que, por sua vez, só tem valor se as informações coletadas puderem ser acessadas e examinadas em escala — ou, em outras palavras, com o auxílio de big data. “É o uso combinado disso tudo que faz este momento tão poderoso e único na história da humanidade.”

EXAME visitou fábricas e viu de perto soluções da Quarta Revolução Industrial na Alemanha, na França e no Brasil. Em todos os casos, há uma mescla de tecnologias. Um desses exemplos é o centro de pesquisas do conglomerado alemão Siemens no bairro de Neuperlach, em Munique. Com uma arquitetura típica dos anos 70 e um conjunto de câmaras e salas em diferentes níveis abaixo do solo, o lugar parece um cenário dos esconderijos dos vilões dos filmes de James Bond. Em um dos laboratórios, o engenheiro Kai Wurm e seu time trabalham no desenvolvimento de um sistema de inteligência artificial para ser usado junto com robôs industriais. Desde os anos 70, os robôs desempenham apenas tarefas pré-configuradas, e Wurm tenta fazer dois braços autômatos resolverem sozinhos qual é a melhor maneira de juntar peças que estão espalhadas sobre uma mesa. Os robôs fazem a tarefa com sucesso, mas ainda precisam ficar cercados para evitar acidentes com quem assiste à demonstração. A meta é conseguir que robôs desse tipo trabalhem lado a lado com humanos em fábricas, separando itens e realizando pré-montagens — máquinas com essa capacidade são conhecidas como co-bots, ou “robôs colaborativos”. A fabricante sueco-suíça de equipamentos elétricos ABB já utiliza robôs assim em sua fábrica de tomadas na República Tcheca — e o mesmo modelo de robô, por sinal, regeu uma orquestra e o tenor italiano Andrea Bocelli numa demonstração em setembro. A ideia era mostar o que a robótica e a inteligência artificial podem fazer quando se encontram — e boa música não é exatamente a primeira resposta ao se pensar nessas tecnologias.

Simulação e realidade

Em outro laboratório de Neuperlach, no térreo, uma combinação de tecnologias pretende revolucionar o setor de transportes. O engenheiro mecânico Marcus Bauer lidera um time que trabalha no desenvolvimento de turbinas elétricas para aviões. O ambiente é dividido em duas partes. De um lado, onde estão as bancadas de trabalho, fica um cockpit de avião que poderia estar num parque de diversões. Do outro lado do vidro está a pequena turbina elétrica, cuja semelhança com um escorredor de macarrão é motivo de risadas no laboratório. Tudo muda, no entanto, quando começa a interação entre o cockpit e a turbina: se o avião acelera na tela, a turbina gira mais rápido. Esta, por sua vez, devolve informações para os computadores sobre sua performance. “Testamos o desempenho de alguns componentes e também se tudo está dentro das regulações de aviação. Isso só é possível por causa da simulação. Do contrário, teríamos de ir a campo testar num avião de verdade”, afirma Bauer.

Simulações como essa são conhecidas como gêmeo digital: tudo o que acontece na turbina real também acontece na turbina do computador. Isso gera uma enorme quantidade de dados, que, após análise, resultam em melhorias no projeto. A mesma técnica é usada para gerenciar fábricas e plataformas de exploração de petróleo. No caso de Bauer, ainda há uma sofisticação: ele utiliza óculos especiais para visualizar uma mudança antes de colocá-la em prática. Com o uso do Microsoft HoloLens, dispositivo de realidade mista da empresa americana de tecnologia Microsoft, é possível ver se a saída de um cabo seria mais adequada de um lado ou de outro da turbina. “O uso da realidade mista acelera o tempo de desenvolvimento, pois evitamos retrabalhos na turbina real”, afirma Bauer.

A boa notícia é que tecnologias como essas não estão restritas apenas aos laboratórios de ponta. Elas começam a fazer parte do dia a dia, inclusive de empresas com negócios mais tradicionais. A fabricante de impressoras Koenig & Bauer atravessou todas as revoluções industriais. Fundada em 1817, agora também utiliza óculos de realidade mista, como os do laboratório da Siemens, para a manutenção de suas máquinas. Quando um cliente da Koenig & Bauer tem uma falha numa impressora, basta, por meio do aparelho, entrar em contato com os técnicos da empresa para ser guiado sobre como solucionar o problema. “Nossos técnicos na Alemanha veem, em tempo real, o que a pessoa está fazendo aqui no Brasil, guiando, por áudio,  todo o processo”, afirma Paulo Faria, diretor-geral da Koenig & Bauer no Brasil. Essa conexão instantânea resulta numa redução do tempo de máquina parada, uma vez que não é preciso esperar o deslocamento de um técnico para o local.

Quem segue o mesmo caminho é o conglomerado alemão ThyssenKrupp, que passou a utilizar o Microsoft HoloLens para aumentar a eficiência da manutenção de seus elevadores e escadas rolantes. Os técnicos da empresa podem colocar os óculos para acessar o histórico de problemas do elevador, verificar alertas e ver um desenho esquemático do painel elétrico. Tudo isso só é possível porque há o envio de dados em tempo real para os servidores da empresa, geridos também pela Microsoft. O passo natural, com esse acúmulo de informações, é passar a usar o poder de processamento na nuvem para descobrir padrões de elevadores que estejam prestes a quebrar e, então, agir antes que as falhas ocorram. “Isso nos permite atuar de forma preditiva e, assim, garantir mais disponibilidade, eficiência e segurança de equipamentos de mobilidade urbana”, afirma Paulo Alvarenga, presidente da ThyssenKrupp para a América do Sul. Segundo um estudo da consultoria Deloitte, o uso da tecnologia para manutenção preditiva pode diminuir os custos gerais de manutenção em até 10%. O tempo de vida dos equipamentos, por outro lado, pode ser prolongado em até 20%.

Dependendo do setor, o ganho pode ser ainda maior, uma vez que os efeitos costumam se propagar pela economia. Se, por exemplo, uma impressora de embalagens quebra, toda a cadeia de produção é paralisada e, no limite, isso significa que menos produtos estão disponíveis nas prateleiras dos supermercados — no caso de um elevador, filas se acumulam em prédios e reuniões e negócios podem ser afetados. A consultoria BCG analisou o potencial de contribuição de todas as tecnologias da indústria 4.0 para o aumento de eficiência, calculando um cenário com todo o setor manufatureiro alemão. Nessa projeção, os custos de transformação — que excluem o da matéria-prima — da indústria automotiva poderiam cair até 20%; no setor de alimentos e bebidas e de componentes, esse ganho chegaria a até 30%. Outra consultoria, a PwC, depois de coletar respostas de mais de 2 000 empresas em 26 países, concluiu que os ganhos de eficiência podem ser da ordem de 421 bilhões de dólares anualmente até 2020.

Em Paris, EXAME viu de perto como os dispositivos conectados e combinados com big data podem ser usados por indústrias das mais complexas, como a de óleo e gás. Em um estande de demonstração do grupo francês Schneider Electric, que atua na área de equipamentos elétricos e serviços, uma válvula usada em plataformas de alto-mar enviava informações em tempo real sobre sua temperatura. Mas bastou colocar a mão sobre o dispositivo por alguns instantes para que um alerta aparecesse na tela. Ao clicar no aviso, abria-se um gráfico com o histórico de variação da temperatura. Isso é especialmente útil, pois picos podem significar que algo está errado — sobretudo se forem mais frequentes. Seguindo na investigação, o sistema também oferece ao técnico responsável — que, por sinal, nem precisaria estar na plataforma — a opção de consultar quando o produto foi fabricado, comprado e instalado. Quanto mais antiga for a válvula, maior é o sinal de que realmente já está na hora de trocá-la por uma nova. O soft-ware oferece ainda o recurso de encomendar a peça. Em suma, o sistema é desenhado para que as substituições sejam feitas antecipadamente. A arquitetura dos produtos da Schneider Electric segue o princípio de que, para tirar maior proveito da indústria 4.0, o melhor é combinar as tecnologias. Há três camadas de soluções. Na primeira estão os dispositivos conectados. A segunda é a de controle e coleta dos dados desses dispositivos. Por fim, há a camada de análise e tomada de decisões. “Ao ter cada vez mais objetos conectados, do termômetro à central de energia, abre-se um novo caminho para a geração de valor e para o retorno de investimentos de qualquer empresa”, diz Emmanuel Babeau, diretor financeiro global da Schneider Electric. Para ter ideia, a empresa obtém 45% de seu faturamento de 25 bilhões de euros com serviços e produtos relacionados à internet das coisas.

A revolução será conectada

Segundo a consultoria Gartner, haverá mais de 20 bilhões de dispositivos conectados no mundo até 2020. Projeções mais otimistas, como as feitas pelas empresas de tecnologia Ericsson e Cisco, falam em até 50 bilhões de coisas ligadas à internet. E, quando se diz “coisa”, é todo tipo de cacareco mesmo. EXAME viu, por exemplo, uma ratoeira conectada que avisa não só se ela está armada ou desarmada como também se há, de fato, um rato preso nela. Invenções desse tipo estão ocasionando uma revolução nas telecomunicações. Afinal, se muitas vezes o sinal 4G dos smartphones falha em grandes cidades, como garantir que tudo esteja ligado à rede? A solução para isso é o uso de uma frequência conhecida como LoRa, uma rede de baixa frequência — opera na mesma faixa de antenas de rádio UHF — que não exige regulamentação e leilão governamental. As redes LoRa são de longo alcance e de baixo consumo de energia, ideais para ser utilizadas em sensores que não estão ligados em tomadas, como uma ratoeira. A operadora francesa de telecom Orange, por exemplo, já conectou mais de 4 000 cidades da França, portos e unidades fabris. A empresa afirma ter mais de 100 clientes corporativos utilizando o serviço e o próximo passo será conectar sua rede com a de operadores na Bélgica, na Holanda e na Alemanha.

No Brasil, a tecnologia LoRa começa a dar os primeiros passos pela American Tower, uma empresa multinacional dona de 19 000 torres de celular no país. Desde o final do ano passado, ela opera em fase piloto uma rede desse tipo nas regiões metropolitanas de São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte. O lançamento comercial do serviço está previsto para o último trimestre deste ano e o objetivo, até 2019, é estar presente em 80 cidades, com 2 000 torres e cobrir 55% do PIB nacional. “Como os sensores do tipo LoRa têm custo baixo, algo da ordem de centavos, o impacto na melhoria da vida nas maiores cidades é grande”, diz Abel Camargo, diretor de estratégia e novos negócios da American Tower. Segundo ele, os setores de agronegócio, logística e gestão de ativos podem ser os maiores beneficiados. “Sensores em tampas de galerias subterrâneas, por exemplo, poderão enviar informações toda vez que forem abertas, indicando que alguém está prestes a roubar cabos de energia, como é tão comum.”

A empresa de energia Arensis, com sede em Los Angeles, nos Estados Unidos, é a prova da transformação atual. Ela desenvolveu centrais de energia do tamanho de um contêiner para ser usadas por prédios de escritórios, fábricas e hospitais. Por meio de processos químicos, a central utiliza restos orgânicos dos clientes — como papel e resto de alimentos — para gerar um gás natural, que, por sua vez, é transformado em energia elétrica. A cada dez contêineres, a geração de energia é de 1 megawatt, energia suficiente para abastecer 200 casas. Mas, em vez de vender as centrais, a empresa vende a energia gerada por elas — e ainda cuida da manutenção. “Eu não conseguiria ter uma empresa como essa sem as tecnologias da indústria 4.0”, diz Julien Uhlig, presidente da Arensis. Ele, que mora em Los Angeles, consegue administrar o total de energia vendido e as falhas de cada uma das centrais com um aplicativo no celular. Seus engenheiros estão na Áustria; os clientes, em lugares como Inglaterra e, em breve, Brasil.

“Muitas empresas, quando pensam na indústria 4.0, focam apenas a redução de custos. Mas acreditamos que as companhias deveriam estar olhando para as novas oportunidades de negócio”, afirma Aidan Quilligan, líder global de novas tecnologias industriais na consultoria Accenture. Foi o que fez a montadora de carros de luxo Porsche. Em sua fábrica na cidade de Leipzig, visitada pela reportagem de EXAME, a tecnologia aumentou a flexibilidade da produção com um resultado prático: é possível atender consumidores e mercados com gostos distintos. A linha de montagem produz de acordo com os pedidos que chegam de diferentes revendedores e incluem requintes como iniciais do futuro dono no banco de couro. Com processos digitalizados, a Porsche atendeu a uma exigência de compradores chineses que preferem carros mais compridos. A razão para isso é que os ricaços do país gostam de ir no banco de trás, enquanto o motorista dirige o carro, que é feito especialmente para pistas de corrida.

Outro exemplo de mudança de modelo de negócios vem da fabricante americana de impressoras HP. Ela decidiu levar sua experiência em jato de tinta para o mundo da impressão 3D. Em vez de utilizar um filamento único de insumo, a HP desenvolveu uma impressora que utiliza reações químicas para imprimir um objeto em camadas, ganhando tempo e economizando material. A tecnologia consegue construir estruturas que uma injeção de plástico comum não consegue fazer, como uma peça porosa. “Essa tecnologia tem o potencial de ser usada em várias áreas, como medicina, aeroespacial, automobilística, pois é possível imprimir estruturas que hoje não dá para fazer, a não ser que sejam criadas de maneira artesanal e sem escala industrial”, diz Claudio Raupp, presidente da HP no Brasil. É, portanto, uma expansão significativa das áreas em que a empresa atua.

Os analistas consultados por EXAME concordam que a revolução nos negócios será ainda maior quando os computadores quânticos estiverem em uso. A expectativa é que isso acontença em até dez anos. Atualmente, a IBM trabalha num computador desse tipo, mas que tem pouco poder computacional. E a Microsoft já oferece uma plataforma que permite emular algoritmos quânticos, preparando empresas e engenheiros. Quando estiver em uso, o processamento de um computador quântico deverá ser até 10 000 vezes mais rápido do que temos atualmente. Análises genéticas, por exemplo, passarão de duas semanas de prazo para ser feitas para menos de 1 minuto. Para quebrar os códigos de todos os sistemas atuais de criptografia — incluindo os  dos bancos —, um computador normal demoraria 13 bilhões de anos. O quântico faria isso em horas. Imagine, então, o que um computador desses poderá fazer se for combinado com inteligência artificial. Se tudo sair como planejam os pesquisadores, com o computador quântico, o Museu de Ciência e Tecnologia em Munique terá, finalmente, um objeto símbolo do mundo 4.0 até o fim da próxima década.