Industry 4.0 concepts and their main challenges of implementation in contemporary companies

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20435/multi.v26i64.3355

Keywords:

Fourth Industrial Revolution, Internet of Things, Cyber-Physical Systems

Abstract

With the growing development of computing, the world is witnessing the emergence of new technologies capable of directly impacting people's daily lives, in addition to the most diverse areas of the market, such as: economy, industry, and services. Faced with this context of technological advances, the concept of Industry 4.0 emerges, in which the widespread use of sensors and the autonomous exchange of data between devices enable the creation of Cyber-Physical Systems (CPS), whose main characteristic is the virtualization of the manufacturing environment, allowing greater control and monitoring of processes. However, this new Industrial Revolution brings with it new challenges. In this way, we carried out a Systemic Bibliographic Review to address the main concepts related to Industry 4.0, as well as to identify the main difficulties of implantation of these new technologies in the industry. To carry out the research, we used the following search engines: Science Direct, Web of Science, IEEE Xplore, and Scopus, using keywords concerning the Fourth Industrial Revolution and related technologies. We perform a critical analysis of the bibliographic material to identify the main challenges related to the implementation of Industry 4.0 in companies. The preliminary results showed that the main problems faced are the lack of information security, lack of integration between the development and implementation processes of the algorithms, complexity of data compilation, and high cost of implementation.

Author Biographies

Adriano Marinheiro Pompeu, Centro Universitário Tiradentes (UNIT)

Mestre em Desenvolvimento Local pela Universidade Católica Dom Bosco (UCDB), e em Eficiência Energética e Sustentabilidade pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS). Engenheiro de Segurança do Trabalho pela Universidade para o Desenvolvimento do Estado e da Região do Pantanal (Uniderp), e Engenheiro de Produção pelo Centro Universitário de Campo Grande (UNAES). Professor do Centro Universitário Tiradentes (UNIT).

Arthur Nunes de Castro Oliveira, Centro Universitário Tiradentes (UNIT)

Graduando em Engenharia de Produção pelo Centro Universitário Tiradentes (UNIT). Graduando em Engenharia de Computação pela Universidade Federal de Alagoas (UFAL).

References

ALMEIDA, P. S. Indústria 4.0: Princípios básicos, aplicabilidade e implantação. São Paulo: Érica, 2019.

BAHRIN, M. A. K.; OTHMAN, M. F; AZLI, N. H. N; TALIB, M.F. Industry 4.0: A review on industrial automation and robotic. Jurnal Teknologi, Kuala Lumpur, Malaysia, v. 78, n. 6-13, 2016.

BATISTA, E. fordismo, taylorismo e toyotismo: apontamentos sobre suas rupturas e continuidades. In: III SIMPÓSIO LUTAS SOCIAIS NA AMÉRICA LATINA. LONDRINA, ANAIS... Londrina: PR, 2008. Disponível em: http://www.uel.br/grupo-pesquisa/gepal/terceirosimposio /erika_batista.pdf. Acesso em: 3 out. 2020.

BERGER, C; HEES, A.; BRAUNREUTHER, S.; REINHART, G. Characterization of cyber-physical sensor systems. Procedia CIRP, Augsburg, Germany, v. 41, p. 638-43, 2016.

CAO, H.; ZHANG, X.; CHEN, X. The concept and progress of intelligent spindles: a review. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Xi’an 710049, China, v. 112, p. 21-52, 2017.

CARA, M. H. M. Quarta Revolução Industrial: Um Estudo Bibliográfico da Indústria 4.0 e suas principais tecnologias inseridas. 2019. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Produção) - Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, MG, 2019.

CARVALHO, A. M. Pinho. A globalização e o desafio da questão social: In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ECONOMIA DOMÉSTICA, 14., Fortaleza. Anais [...] Fortaleza: CE,1997.

CARVALHO, M. M.; PALADINI, E. P. Gestão da qualidade: teoria e casos. Rio de Janeiro: Campus, 2013.

CHEN, F. et al. Data mining for the internet of things: literature review and challenges. International Journal of Distributed Sensor Networks, [s.l], v. 11, n. 8, p. 431047, 2015.

CHENG, C. H. et al. Semantic degrees for industrie 4.0 engineering: deciding on the degree of semantic formalization to select appropriate technologies. In: PROCEEDINGS OF THE JOINT MEETING ON FOUNDATIONS OF SOFTWARE ENGINEERING. 10, 2015. p. 1010-3.

CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA [CNI]. Investimentos na Indústria. Ano 9. Número 1. Brasília: CNI, 2019. Disponível em: http://www.portaldaindustria.com.br. Acesso em: 29 out. 2020.

COELHO, P. Rumo à Indústria 4.0. 65 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Ciência e Tecnologia de Coimbra. Universidade de Coimbra, Portugal. 2016.

EVANGELISTA, G. M. S; SIMON. A T; JUNIOR. M. Vieira; CORRER. I. Evolução dos Sistemas Físicos Cibernéticos referenciada nos seus requisitos: Uma Análise da Literatura. In:

CORRER, I. et al. Pesquisa na Graduação: Inserção da formação do profissional de engenharia de produção em ambiente de P&D, Belo Horizonte: Poisson, 2019. p. 8-17.

GIL, A. C. Métodos e técnicas de pesquisa social. 6. Ed. São Paulo: Atlas, 2008.

GORECKY, D. et al. Human-machine-interaction in the industry 4.0 era. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL INFORMATICS (INDIN), 12, IEEE, 2014. p. 289-94.

GUANILO, M. C.; TAKAHASHI, R. F.; BERTOLOZZI, M. R. Revisão sistemática: noções gerais. Revista da Escola de Enfermagem da USP, São Paulo, v. 45, n. 5, p. 1260-6, 2011.

HERMANN, M.; PENTEK, T.; OTTO, B. Design principles for industrie 4.0 scenarios. In: HAWAII INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEM SCIENCES (HICSS), 49, IEEE, 2016. p. 3928-37.

KAGERMANN, H.; WAHLSTER, W.; HELBIG, J. Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0. National Academy of Science and Engineering, Frankfurt, 2013.

KHAN, M. et al. Big Data challenges and opportunities in the hype of Industry 4.0. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS (ICC). IEEE, p. 325-31, 2017.

LEE, J. KAO, H. A.; YANG, S. Service innovation and smart analytics for industry 4.0 and big data environment. Procedia Cirp, [s.l], v. 16, n. 1, p. 3-8, 2014.

LIU, Y. PENG, Yu; WANG, B.; YAO. S.; LIU. Z. Review on cyber-physical systems. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica, v. 4, n. 1, p. 27-40, 2017.

MARCONI, M. A.; LAKATOS, E. M. Fundamentos de Metodologia Científica. 8. Ed. São Paulo: Atlas, 2017.

MARQUES, H. R; MANFROI, J.; CASTILHO, M. A; NOAL, M. L. Metodologia da Pesquisa e do Trabalho Científico. Campo Grande: Universidade Católica Dom Bosco, 2014.

MONOSTORI, L. Cyber-physical production systems: Roots, expectations and R&D challenges. Procedia Cirp, [s.l], v. 17, p. 9-13, 2014.

OKOLI, C. A guide to conducting a standalone systematic literature review. Communications of the Association for Information Systems, Montreal, v. 37, n. 1, p. 43, 2015.

PINHEIRO, L. V. R. Fontes ou recursos de informação: categorias e evolução conceitual. Pesquisa Brasileira em Ciência da Informação e Biblioteconomia, v. 1, n. 1, 2006.

RODRIGUES, L. F.; JESUS, R. A.; SCHÜTZER, K. Industrie 4.0: Uma revisão da literatura. Revista de Ciência & Tecnologia, [s.l], v. 19, n. 38, p. 33-45, 2016.

RUY, G. R. A tomada de decisão baseada em dados na indústria 4.0: revisão sistemática. 2017. 48 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Produção) – Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos, SP, 2017.

SADEGHI, A. R.; WACHSMANN, C.; WAIDNER, M. Security and privacy challenges in industrial internet of things. In: 2015 52ND ACM/EDAC/IEEE DESIGN AUTOMATION CONFERENCE (DAC). IEEE, p. 1-6, 2015.

SAKURAI, R.; ZUCHI, J. D. As revoluções industriais até a indústria 4.0. Revista Interface Tecnológica, [s.l], v. 15, n. 2, p. 480-91, 2018.

SANTAELLA, L. et al. Desvelando a internet das coisas. Revista GEMInIS, [s.l], v. 4, n. 2, p. 19-32, 2013.

SANTOS, B. P. et al. Indústria 4.0: desafios e oportunidades. Revista Produção e Desenvolvimento, [s.l], v. 4, n. 1, p. 111-24, 2018.

SANTOS, B. P. et al. Internet das coisas: da teoria à prática. In: MINICURSOS SBRC-SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUIDOS, v. 31, 2016.

SCHLICK, J. et al. Industrie 4.0 in der praktischen Anwendung. Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2014. p. 57-84.

SOUSA, F. R. C.; MOREIRA, L. O.; MACHADO, J. C. Computação em nuvem: Conceitos, tecnologias, aplicações e desafios. II Escola Regional de Computação Ceará, Maranhão e Piauí (ERCEMAPI), p. 150-75, 2009.

TAURION, C. Cloud computing-computação em nuvem. Rio de Janeiro: Brasport, 2009.

WANG, L.; TÖRNGREN, M.; ONORI, M. Current status and advancement of cyber-physical systems in manufacturing. Journal of Manufacturing Systems, [s.l], v. 37, p. 517-27, 2015.

YANG, De-Li; LIU, Feng; LIANG, Yi-Duo. A survey of the internet of things. In: PROCEEDINGS OF THE 1ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON E-BUSINESS INTELLIGENCE (ICEBI2010), Atlantis Press, 2010.

Published

2022-04-04

How to Cite

Pompeu, A. M., & de Castro Oliveira, A. N. (2022). Industry 4.0 concepts and their main challenges of implementation in contemporary companies. Multitemas, 26(64), 5–28. https://doi.org/10.20435/multi.v26i64.3355