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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Mecânica ADRIANA YUMI SATO DUARTE Proposta de integração entre ferramentas de avaliação de ciclo de vida do produto e Indústria 4.0 (Industrie 4.0): estudo de caso da indústria têxtil e de confecção brasileira CAMPINAS 2017

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Mecânica

ADRIANA YUMI SATO DUARTE

Proposta de integração entre ferramentas de

avaliação de ciclo de vida do produto e

Indústria 4.0 (Industrie 4.0): estudo de caso da

indústria têxtil e de confecção brasileira

CAMPINAS

2017

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ADRIANA YUMI SATO DUARTE

Proposta de integração entre ferramentas de

avaliação de ciclo de vida do produto e

Indústria 4.0 (Industrie 4.0): estudo de caso da

indústria têxtil e de confecção brasileira

Orientador: Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini

CAMPINAS

2017

Tese de Doutorado apresentada à Faculdade de

Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de

Campinas como parte dos requisitos exigidos para

obtenção do título de Doutora em Engenharia

Mecânica, na Área de Mecânica dos Sólidos e

Projeto Mecânico.

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À

VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA

PELA ADRIANA YUMI SATO DUARTE, E

ORIENTADA PELO PROF. DR. FRANCO

GIUSEPPE DEDINI.

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

COMISSÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA

MECÂNICA

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS INTEGRADOS

TESE DE DOUTORADO

Proposta de integração entre ferramentas de

avaliação de ciclo de vida do produto e

Indústria 4.0 (Industrie 4.0): estudo de caso da

indústria têxtil e de confecção brasileira

Autor: Adriana Yumi Sato Duarte

Orientador: Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini

A Banca Examinadora composta pelos membros abaixo aprovou esta Tese:

Prof. Dr. Franco Giuseppe Dedini

Universidade Estadual de Campinas - Unicamp

Prof. Dr. Robert Eduardo Cooper Ordoñez

Universidade Estadual de Campinas - Unicamp

Profa. Dra. Maria Gabriela Caffarena Celani

Universidade Estadual de Campinas - Unicamp

Prof. Dr. Eduardo de Senzi Zancul

Universidade de São Paulo - USP

Profa. Dra. Zilda de Castro Silveira

Universidade de São Paulo - USP

A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida

acadêmica do aluno.

Campinas, 23 de Fevereiro de 2017.

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Agradecimentos

Aos meus pais, Bete e Danilo, pela dedicação, exemplo, confiança, apoio e amor

incondicional durante toda a minha existência.

Ao Fabio, por construir comigo um caminho em conjunto que me torna uma pessoa

melhor a cada dia.

Ao Professor Doutor Franco Giuseppe Dedini, por ter me acolhido e aceitado como

pesquisadora em seu laboratório e pelo seu dom de buscar soluções que estão além do senso

comum.

Às Professoras Doutoras Regina Aparecida Sanches e Claudia Garcia Vicentini, pela

orientação e amizade ao longo desses anos.

Ao grupo do Laboratório de Sistemas Integrados (LabSIn), pelos anos de convivência.

Aos Professores Kátia Cavalca Dedini e Rainer Nordmann por abrirem os caminhos

para o meu intercâmbio.

Ao Professor Doutor Klaus Schützer, pelo apoio durante o período do intercâmbio.

Ao Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl por me receber em seu laboratório e apresentar temas

de pesquisa ainda pouco exploradas no Brasil.

Ao grupo do laboratório Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK), pelo ano de

convivência.

Às Secretarias de Graduação e Pós Graduação da FEM, pelo apoio e suporte.

Ao programa Ciência sem Fronteiras, CNPq e CAPES pelo apoio financeiro para a

minha pesquisa.

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“E quando eu tiver saído

Para fora do teu círculo

Tempo tempo tempo tempo

Não serei nem terás sido

Tempo tempo tempo tempo

Ainda assim acredito

Ser possível reunirmo-nos

Tempo tempo tempo tempo

Num outro nível de vínculo

Tempo tempo tempo tempo

Portanto peço-te aquilo

E te ofereço elogios

Tempo tempo tempo tempo

Nas rimas do meu estilo

Tempo tempo tempo tempo”

(Oração ao Tempo, Caetano Veloso)

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Resumo

O objetivo principal desta tese foi propor um modelo para integrar ferramentas de

Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de um produto têxtil no contexto da Indústria 4.0. O

modelo foi construído a partir do desdobramento funcional de quatro sistemas produtivos

têxteis para a produção de camisetas 100% algodão com a descrição dos fluxos de entrada e

saída relacionados a material, energia e informação e seus respectivos componentes e

tecnologias. O modelo contempla a ACV dos sistemas envolvidos e a projeção das mudanças

tecnológicas na produção e consumo de artigos têxteis a partir da contraposição entre a

tecnologia descrita em patentes, artigos científicos e as ferramentas tecnológicas da Indústria

4.0. Como resultados, obteve-se uma visão clara sobre os processos produtivos da Cadeia

Têxtil e de Confecção (TC) e a interdependência entre todos os componentes e fluxos. A

ACV indicou uma participação de todos os sistemas analisados na geração de impactos

negativos para a saúde humana, condição climática, atmosférica e do solo, porém a etapa de

transformação das fibras em fios apresentou os piores índices ambientais. A partir do

monitoramento tecnológico, foi possível inferir que a novidade conceitual e de complexidade

de configuração dos componentes da Cadeia TC encontram-se em um processo evolutivo, em

que há automação de partes das máquinas e processos. Para atingir a Quarta Revolução

Industrial, as ferramentas tecnológicas devem ser incorporadas tanto na produção como no

consumo de artigos têxteis. Cabe ressaltar que as ferramentas tecnológicas que caracterizam a

Indústria 4.0 ainda não foram totalmente integradas à produção têxtil e o desafio para este

setor será acompanhar essas inovações que irão repercutir não somente na produção, mas

também nos modelos de ensino, negócio, nos hábitos de consumo e em aspectos sociais e

culturais.

Palavras-chave: Ciclo de Vida do Produto – Aspectos Ambientais, Indústria Têxtil – Brasil,

Revolução Industrial, Inovações Tecnológicas – Previsão.

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Abstract

The main purpose of this Dissertation was the proposal of a model to integrate the Life Cycle

Assessment of a textile product in the context of Industry 4.0. This model is based on a

functional deployment of four textile production systems that relates the input and output

flows (material, energy and information) to their respective components and technologies.

This model describes the Life Cycle Assessment of the four systems, and points the

technological changes in the production and consumption of textile articles from the contrast

between the technology described in patents, scientific papers and the technological tools of

Industry 4.0. As a result, it was obtained a panorama of the productive processes of the

Textile and Apparel Chain, and of the interdependence between all the components and flows.

The Life Cycle Assessment indicated that all systems contributed to the negative impacts on

human health, global climate change, atmospheric and soil conditions, however the system

that turns fibers into yarn presented the worst environmental index. From the technological

monitoring, it was possible to infer that the conceptual novelty and configuration complexity

of the components of the Textile and Apparel Chain are in an evolutionary process, in which

there are automation of parts of the machines and processes. To achieve the Fourth Industrial

Revolution, technological tools must be incorporated into both the production and

consumption of textile articles. It was noticed that the technological tools that characterize the

Industry 4.0 are not being fully integrated into textile production, and the challenge for the

textile industry will be to follow these innovations that will not only affect production but also

the didactic method, business models, the consumer habits, and the social and cultural

aspects.

Keywords: Product Lifecycle – Environmental Aspects, Textile Industry – Brazil, Industrial

Revolution, Technological Innovation - Forecasting.

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Lista de Ilustrações

Figura 2.1: As Quatro Revoluções Industriais (adaptado de Kagermann et al, 2013) ............. 27

Figura 2.2: Ciclo de Vida do produto (acima à esquerda), Ciclo de Vida organizacional (acima

à direita), Ciclo de vida do consumidor (abaixo à esquerda) e Ciclo de Vida nacional (abaixo à

direita) (adaptado de Hellweg e I-Canals, 2014) ...................................................................... 38

Figura 2.3: Avaliação do Ciclo de Vida (adaptado de ISO 14040, 2006) ................................ 40

Figura 2.4: Mapa do Estado de São Paulo - setor têxtil e de confecção (adaptado de IEMI,

2014) ......................................................................................................................................... 44

Figura 2.5: Cadeia Têxtil e Confecção completa (adaptado de ABIT, 2014) .......................... 45

Figura 2.6: Lançadeira voadora – correspondente à década 1740 (Padgett, 2016) ................. 49

Figura 2.7: Spinning Jenny – correspondente ao ano de 1764 (Alamy, 2016) ........................ 49

Figura 2.8: Fiandeira Hidráulica (A) e Carda (B) - correspondente à década 1780 (Anirudh,

2015) ......................................................................................................................................... 50

Figura 2.9: Tear Jacquard – correspondente à década 1810 (PVCLOOM, 2016) .................... 50

Figura 2.10: Filatório de Anéis - correspondente à década 1830 (Wikimedia Foundation,

2016) ......................................................................................................................................... 51

Figura 2.11: Máquina de Costura - correspondente à década 1860 (Singer, 2016) ............... 52

Figura 2.12: Escaneamento (A) e Estamparia Digital (B) (Rahman et al, 2015; Flag Printing

Machine, 2016) ......................................................................................................................... 53

Figura 2.13: Previsão do mercado de dispositivos móveis conectados (CCS Insight, 2016)... 53

Figura 2.14: Ambiência das iniciativas do setor têxtil e de confecção para a produção e

consumo consciente (autora) .................................................................................................... 54

Figura 2.15: Processo autônomo na indústria têxtil (adaptado de Gloy et al, 2013) ................ 54

Figura 2.16: Interface home-máquina na manutenção de máquinas (adaptado de Gloy et al,

2013) ......................................................................................................................................... 55

Figura 2.17: Projeto Jacquard (adaptado de Project Jacquard, 2017) ..................................... 56

Figura 4.1: Ciclo de Vida no contexto da Indústria 4.0 ............................................................ 61

Figura 4.2: Estrutura funcional (adaptado de Pahl et al, 2007) ................................................ 63

Figura 4.3: Modelo de referência completo (adaptado de Pahl et al, 2007) ............................. 64

Figura 4.4: Passo 1 – especificação da função total (adaptado de Pahl et al, 2007) ................ 64

Figura 4.5: Passo 2 - especificação de subfunções (adaptado de Pahl et al, 2007) .................. 65

Figura 4.6: Passo 3 - especificação de componentes (autora) .................................................. 65

Figura 4.7: Passo 4 - especificação dos fluxos de entrada e saída (autora) .............................. 66

Figura 4.8: Passo 6 - monitoramento tecnológico dos componentes (autora) .......................... 67

Figura 5.1: Passo 1 – especificação da função total Cadeia TC (autora) ................................. 68

Figura 5.2: Passo 2 – especificação das subfunções da Cadeia TC (autora) ............................ 69

Figura 5.3: Passo 2 - desdobramento da subfunção "Obter Fibras Têxteis" (autora) ............... 69

Figura 5.4: Passo 2 - desdobramento da subfunção "Transformar Fibras em Fios" (autora) ... 70

Figura 5.5: Passo 2 – desdobramento da subfunção “Transformar Fios em Tecidos” (autora) 71

Figura 5.6: Passo 2 – desdobramento da subfunção “Transformar Tecidos em Peças Prontas

para Vestir” (autora) ................................................................................................................. 71

Figura 5.7: Passo 3 – especificação dos componentes da subfunção “Obter Fibras Têxteis”

(autora)...................................................................................................................................... 72

Figura 5.8: Passo 3 – especificação dos componentes da subfunção “Transformar Fibras em

Fios” (autora) ............................................................................................................................ 73

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Figura 5.9: Passo 3 - especificação dos componentes da subfunção "Transformar Fios em

Tecidos" (autora) ...................................................................................................................... 74

Figura 5.10: Passo 3 - especificação dos componentes da subfunção "Transformar Tecidos em

Peças Prontas para Vestir" (autora) .......................................................................................... 75

Figura 5.11: Passo 4 - especificação dos fluxos de entrada e saída (autora) ............................ 76

Figura 5.12: Passo 5 – limites do sistema da Cadeia TC a serem analisadas (adaptado de

ABIT, 2014).............................................................................................................................. 78

Figura 5.13: Passo 5 – modelo da tela do programa openLCA (elaborado pela autora) .......... 80

Figura 5.14: Passo 5 – resultados da Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida (elaborado pela

autora) ....................................................................................................................................... 81

Figura 5.15: RFID (à esquerda) e monitoramento (Gloy et al, 2013) ...................................... 91

Figura 5.16: Exemplo de mini-fábrica (AM4U, 2017) ............................................................. 91

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Lista de Tabelas

Tabela 2.1 Etapas do processo produtivo têxtil (Senai, 2015; Ribeiro, 1984; Araújo e Castro,

1984; Pezzolo, 2007) ................................................................................................................ 46

Tabela 3.1: Autores-base para a ACV têxtil (autora) ............................................................... 57

Tabela 4.1: Megatendências mundiais (CIFS, 2015) ............................................................... 60

Tabela 5.1: Passo 5 – entradas e saídas do inventário (elaborado pela autora) ........................ 79

Tabela 5.2: Resultados da Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida (elaborado pela autora) .. 81

Tabela 5.3: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Obter Fibras Têxteis"

(autora)...................................................................................................................................... 85

Tabela 5.4: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção “Transformar Fibras em Fios”

(autora)...................................................................................................................................... 86

Tabela 5.5: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Transformar Fios em

Tecidos" (autora) ...................................................................................................................... 87

Tabela 5.6: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Transformar Tecidos em

Peças Prontas para Vestir" (autora) .......................................................................................... 88

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Lista de Abreviaturas e Siglas

ACV Avaliação do Ciclo de Vida

CAD Computer Aided Design

CAE Computer Aided Engineering

CAM Computer Aided Manufacturing

CIFS Copenhagen Institute for Futures Studies

CIM Computer Integrated Manufacturing

CPS Cyber-Physical Systems

CV Ciclo de Vida

DFE Design for Environment

ISO International Organization for Standardization

INPI Instituto Nacional da Propriedade Industrial

IoT Internet of Things

IoS Internet of Services

ONG Organização Não Governamental

PMA Projeto para Meio Ambiente

P&D Pesquisa e Desenvolvimento

QR Quick Response

RFID Radio-Frequency Identification

SETAC Society of Environmental Toxicology and Chemistry

TC Têxtil e Confecção

TI Tecnologia da Informação

TIC Tecnologia da Informação e Comunicação

UNEP United Nations Environmental Programme

WTO World Trade Organization

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Sumário

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 15

1.1 Motivação e Justificativa ........................................................................................... 16

1.2 Hipótese e Objetivos .................................................................................................. 17

1.3 Contribuições da Tese ................................................................................................ 18

1.4 Estrutura do trabalho .................................................................................................. 19

2 CONTEXTUALIZAÇÃO DA PESQUISA ........................................................................ 20

2.1 Desenvolvimento de Produto e Metodologias de Projeto de Produto ................. 20

2.1.1 Engenharia Colaborativa .................................................................................... 22

2.2 Indústria 4.0 (Industrie 4.0) ....................................................................................... 27

2.3 Desenvolvimento Sustentável, Projeto para o Meio Ambiente (Design for

Environment) e Ecodesign .................................................................................................... 33

2.4 Ciclo de Vida e Avaliação do Ciclo de Vida do Produto .......................................... 37

2.5 Cadeia Têxtil e de Confecção (TC) ........................................................................... 41

2.5.1 Atividades Industriais da Cadeia TC .................................................................. 45

2.5.2 Cadeia TC e impactos ambientais ...................................................................... 47

2.5.3 As evoluções tecnológicas na Indústria Têxtil: da Primeira à Quarta Revolução

Industrial ........................................................................................................................... 48

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ...................................................................... 57

4 MODELO DE REFERÊNCIA PARA A INTEGRAÇÃO ENTRE FERRAMENTAS

DE AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA E INDÚSTRIA 4.0 ................................................ 59

4.1 Ciclo de Vida do produto no contexto Indústria 4.0 .................................................. 59

4.2 Modelo de Referência: Integração da Avaliação do Ciclo de Vida e Indústria 4.0 ... 62

5 ESTUDO DE CASO: PRODUÇÃO DE CAMISETAS 100% ALGODÃO ................... 68

5.1 Passo 1: Especificação da Função Total .................................................................... 68

5.2 Passo 2: Especificação de Subfunções ....................................................................... 68

5.3 Passo 3: Especificação dos Componentes.................................................................. 72

5.4 Passo 4: Especificação dos fluxos de entrada e saídas .............................................. 75

5.5 Passo 5: Implementação da Análise do Ciclo de Vida (ACV) .................................. 77

5.5.1 Definição do Escopo e Objetivo da ACV ........................................................... 77

5.5.2 Análise do Inventário de Ciclo de Vida (AICV) ................................................ 79

5.5.3 Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida ............................................................. 80

5.5.4 Interpretação dos Resultados .............................................................................. 82

5.6 Passo 6: Monitoramento tecnológico dos Componentes ........................................... 83

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5.7 Passo 7: Previsão tecnológica .................................................................................... 89

6 DISCUSSÃO ......................................................................................................................... 93

7 CONCLUSÕES .................................................................................................................... 97

8 TRABALHOS FUTUROS ................................................................................................... 99

REFERÊNCIAS......................................................................................................................... 100

APÊNDICE A ............................................................................................................................ 120

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15

1 INTRODUÇÃO

No contexto competitivo da atualidade, o processo de desenvolvimento do produto

prevê a adoção de ferramentas tecnológicas (Big Data, Internet das Coisas, entre outras), a

necessidade de uma resposta rápida quanto ao processo de tomada de decisão técnica, uma

demanda por produtos funcionais e as devidas responsabilidades sociais e ambientais das

organizações (Lu et al, 2007).

Além disso, a globalização tem papel importante sobre como uma equipe de engenharia

enfrentará um ambiente em constante mudança para desenvolver novos produtos, processos,

serviços e sistemas com múltiplos stakeholders1. Este paradoxo de integração versus

distribuição é uma nova abordagem que pode facilitar a co-criação entre múltiplas partes em

uma organização.

O desenvolvimento de produto é um processo interativo que relaciona os requisitos

funcionais com os dos clientes, de modo a satisfazer as necessidades e desejos do usuário

final (Détienne et al, 2005). Em complemento, Zha (2002) salienta que as questões técnicas,

aspectos econômicos, gestão e ergonomia são tópicos importantes do processo de

desenvolvimento do produto.

Neste cenário, a engenharia colaborativa proporciona um resultado mais rápido,

integrando dados técnicos e especialistas de diferentes áreas, quando comparado aos métodos

tradicionais (Kamrani, 2008). A abordagem colaborativa é definida como uma troca de

informações e recursos entre as partes interessadas, por meio do compartilhamento de

experiências e conhecimentos individuais, de modo a maximizar a sinergia do grupo, a fim de

trabalhar em projetos tecnológicos (Lu et al, 2007). O compartilhamento de informações é a

base para a engenharia colaborativa. Assim, a quantidade de dados gerados deve ser

eficientemente administrada durante o processo de desenvolvimento de produtos entre as

partes interessadas.

Um modelo de produção que responde a este novo contexto produtivo tem a sua origem

nos serviços de internet, mídias sociais e uso do Big Data. Este modelo, denominado Indústria

4.0 (Industrie 4.0), é um sistema integrado baseado em modernos sistemas de controle,

software embarcado, internet e Sistemas Ciberfísicos. Considerada como a Quarta Revolução

1 Partes interessadas (clientes, funcionários, parceiros, fornecedores, concorrentes, sindicatos e comunidade) que

são afetadas diretamente pelas atividades organizacionais (Rocha e Goldschmidt, 2010).

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16

Industrial, este sistema baseia-se na melhoria do trabalho intelectual, especialmente em

atividades de engenharia e de tomada de decisão (Schuh et al, 2014).

Outra tendência relacionada a este novo contexto produtivo e de consumo é a demanda

por produtos sustentáveis resultante de uma melhoria significativa na aplicação das leis

ambientais por parte das autoridades reguladoras e um cumprimento por parte dos fabricantes

(Parisi et al, 2015). Produtos interagem com o meio ambiente por meio dos fluxos de energia

e matéria em todas as fases do processo produtivo, desde a extração e coleta de matéria-prima,

fabricação, transporte e distribuição, uso e manutenção, reutilização e reciclagem, e,

finalmente, gestão de resíduos e disposição (Židonienė e Kruopienė, 2015).

Existem diversas ferramentas qualitativas e quantitativas para determinar o impacto

ambiental de determinado produto ou processo; um exemplo disso é a Avaliação do Ciclo de

Vida (ACV), definida pela norma ISO 14040 (2006) como uma técnica para identificar e

selecionar oportunidades para melhorar indicadores ambientais.

A Cadeia Têxtil e de Confecção (TC), que abrange diversas atividades industriais para a

produção de artigos dos segmentos vestuário, cama/mesa/banho e tecidos industriais, é

caracterizada pelo alto consumo de recursos naturais não renováveis e pelo impacto direto na

organização social e padrão de consumo coletivo. Neste sentido, a análise do binômio

produção-consumo de um produto têxtil pode indicar não somente a tecnologia e recursos

utilizados no seu processo produtivo, como também o comportamento do consumidor e a

representação simbólica do produto adquirido.

1.1 Motivação e Justificativa

Três aspectos são necessários para entender as modificações em curso da denominada

Indústria 4.0: a dinâmica social, a produção industrial e o padrão de consumo consciente.

Descrita por Castells (1999) e Bauman (2001) como uma sociedade em rede que

aproveita da infovia global, telecomunicações, cultura da virtualidade e quebra dos modelos

de tempo e espaço físico para que indivíduos estejam aptos para realizar múltiplas tarefas,

vive-se atualmente o paradigma técnico-econômico de “permanente inovação e acelerada

disseminação das ferramentas tecnológicas” (Macedo, 2007).

Castells (1999) descreve a existência de uma rápida difusão de Tecnologias de

Informação e Comunicação (TIC) e que a informação é considerada com uma “matéria-

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17

prima” dos sistemas sociais. Floridi (2014) afirma que o volume de dados produzidos em

escala global será denominado de Era Zettabyte.

Quanto à produção industrial, percebe-se que a Primeira Revolução Industrial permitiu

uma mecanização geral das indústrias que estimulou o consumo e a necessidade de renovação

dos produtos. A Segunda Revolução Industrial representou a introdução de novas fontes de

energia e inaugurou a produção em massa e a revolução dos bens de consumo. A Terceira

Revolução Industrial caracterizou-se pela transição da tecnologia analógica para a digital e

pela segmentação dos mercados de consumo. Finalmente, a Quarta Revolução Industrial tem

como base o ambiente colaborativo e integrativo, a adoção de Sistemas Ciberfísicos e o papel

ativo dos consumidores no sistema produtivo (McNeil, 1990; Troxler, 2013; Flacher, 2005).

Por fim, a tendência de consumo consciente é fortemente observada no setor têxtil e de

confecção; entretanto, no Brasil, o setor como um todo ainda parece preso aos métodos de

produção tradicionais; em pesquisa de ampla base de indústrias brasileiras envolvidas em

alguma forma de inovação, Bruno e Valle (2014) afirmam que as empresas da cadeia Têxtil e

de Confecção raramente focam em questões sociais e ambientais, um grupo muito pequeno

investiu nestes aspectos e melhorou seus processos de produção para reduzir o consumo de

água e energia, e nenhuma das empresas pesquisadas utilizou métodos sistemáticos para

desenvolver novos produtos, apenas uma pequena parcela das empresas tinha algum vínculo

de colaboração com universidades ou outras instituições de ciência e tecnologia e poucas

empresas alinharam suas práticas aos regulamentos internacionais de sustentabilidade (Bruno

e Valle, 2014).

1.2 Hipótese e Objetivos

A seguinte hipótese norteia a presente pesquisa:

• É possível obter um modelo de referência para a Cadeia Têxtil e de Confecção no

contexto da Indústria 4.0.

O objetivo principal desta tese é propor um modelo de diagnóstico para identificação

do uso de tecnologias da Indústria 4.0 na avaliação do ciclo de vida de um produto. Adotou-se

a Cadeia Têxtil e de Confecção como objeto de estudo para aplicação deste modelo,

especificamente a produção de camisetas de algodão.

Para atingir o objetivo principal deste trabalho, foram determinados os seguintes

objetivos específicos:

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18

• Descrever como o uso de ferramentas tecnológicas preconizadas pela Indústria 4.0

pode modificar o ciclo de vida de um produto;

• Descrever, sob forma de diagrama funcional, o processo produtivo da Cadeia Têxtil e

de Confecção;

• Aplicar a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) para dimensionar os impactos ambientais

em diferentes etapas do processo produtivo têxtil brasileiro;

• Propor um modelo de referência para monitoramento e previsão das mudanças

tecnológicas na produção de produto têxtil integrando os impactos ambientais obtidos na

ACV, ciclo de vida e indústria 4.0.

1.3 Contribuições da Tese

Além de complementar os estudos sobre produção e consumo de produtos têxteis na

sociedade contemporânea, a presente Tese apresenta pontos de convergência entre as funções

das atividades industriais, componentes e seus respectivos impactos ambientais no contexto

da produção têxtil brasileira. Outro ponto chave da contribuição da presente pesquisa é a

apresentação de um ciclo de vida de um produto baseado nas diretrizes da Indústria 4.0.

Contribuição inédita desta pesquisa é a apresentação de um modelo que une a

decomposição funcional – com a descrição dos fluxos de entrada e saída relacionados a

material, energia e sinal – com ferramenta de avaliação do ciclo de vida de um produto. Este

modelo pode ser interpretado como uma forma de indicação do nível tecnológico de uma

unidade fabril, ao relacionar as funções de cada etapa do processo produtivo com seus

respectivos componentes e tecnologias, como uma forma de avaliação do estado-da-arte

tecnológico e como uma forma de apontamento das lacunas tecnológicas que ainda poderão

ser desenvolvidas e implementadas.

Em adição, há a possibilidade que este modelo auxilie no rastreamento dos impactos

ambientais gerados ao longo do ciclo de vida de um produto dada à inserção de ferramentas

tecnológicas advindas da Indústria 4.0, podendo ser transformado em uma ferramenta de

rotulagem ambiental (ecolabel).

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1.4 Estrutura do trabalho

A presente tese é composta por 8 capítulos. O Capítulo 1 apresenta uma introdução que

engloba a contextualização e justificativa do trabalho, contribuições da tese para os temas

abordados, hipóteses e objetivos.

O Capítulo 2 descreve os temas que permeiam todo o trabalho. O conteúdo deste

capítulo inicia com os processos de desenvolvimento de produto, elenca os conceitos e

definições sobre a Indústria 4.0, descreve a sustentabilidade em suas diversas dimensões,

discorre sobre a Análise do Ciclo de Vida (ACV) e finaliza com a descrição da Cadeia Têxtil

e de Confecção e suas evoluções tecnológicas.

O Capítulo 3 apresenta os procedimentos metodológicos da presente pesquisa, em que

são apontados métodos adotados e classificação da pesquisa.

O Capítulo 4 descreve dois modelos. O primeiro diz respeito ao ciclo de vida do produto

no contexto Indústria 4.0 no qual se determina os fluxos e interações entre os atores; no

segundo modelo, denominado modelo de referência, são integradas ferramentas de avaliação

do ciclo de vida e componentes ao desdobramento funcional de um processo produtivo para

realização de um monitoramento tecnológico dos componentes e auxiliar na etapa de previsão

tecnológica, em que é possível apontar caminhos para o desenvolvimento de novas

tecnologias.

O Capítulo 5 apresenta o modelo de referência aplicado na produção de camisetas de

algodão.

A discussão do Capítulo 6 complementa os resultados apresentados nos dois capítulos

anteriores. Neste item, são apontadas as inter-relações entre o modelo de referência e os temas

pilares da Tese.

As conclusões são descritas no Capítulo 7 de forma a indicar os principais resultados e

aprendizados da tese.

Por fim, o Capítulo 8 destina-se a indicar a continuidade da pesquisa.

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2 CONTEXTUALIZAÇÃO DA PESQUISA

Nesta seção serão tratados os temas pilares do presente estudo: as metodologias e

ferramentas para desenvolvimento de projeto de produto, conceitos e definições para Indústria

4.0, sustentabilidade, análise do ciclo de vida do produto e a Cadeia Têxtil e de Confecção.

2.1 Desenvolvimento de Produto e Metodologias de Projeto de Produto

O desenvolvimento de artefatos funcionais, que inclui produtos técnicos, serviços e

sistemas, é resultante da constante mudança das necessidades da sociedade ao longo do

tempo. A evolução biológica do homem pode ser analisada a partir do termo “tecnolução”, a

partir do momento em que as ferramentas se tornaram a base para o desenvolvimento de

armas e tecnologias para caça em conjunto com a habilidade de planejar, projetar e solucionar

os desafios cotidianos (Lundborg, 2014).

Recentemente, requisitos como funcionalidade, menor custo de produção, maior

qualidade do produto, menor tempo de entrega do produto final e maior responsabilidade

socioambiental foram incorporados por meio do apelo e conscientização do consumidor.

O desenvolvimento de novos produtos é um processo complexo devido à incerteza,

tecnologia disponível, inconstância de mercado, estrutura e design do produto. Peng et al

(2014) determinam a complexidade de um produto pela quantidade de componentes, inovação

e interação entre os componentes (interdependência dos componentes).

A inovação pode ser determinada no design do produto, na tecnologia usada no

processo produtivo e na escolha de um nicho de mercado. De acordo com Memmi (2014), a

indústria tradicional só poderá sobreviver com a troca de conhecimento e experiência entre os

vários atores envolvidos no processo produtivo.

O termo “projeto” refere-se às atividades envolvidas na criação da estrutura do produto

ao selecionar materiais, processos e componentes necessários para que o produto cumpra com

uma função pré-determinada. Por desenvolvimento entende-se um conjunto de processos que

se inicia na identificação das oportunidades de mercado, requisitos funcionais e testes,

modificações e refinamento do produto para posterior fabricação (Kamrani, 2008).

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Além disso, devem-se constar no projeto as funções, processos de operações, elementos

necessários para processos e sistemas, ciclo de vida do produto, operadores, estado-da-arte do

tema, operação, distribuição, entrega, descarte, ecologia, estética e ergonomia, normas e

padrões, moral e cultura, economia e qualidade (Eder, 1995).

Um método comum na indústria para o desenvolvimento de produto é definir a

arquitetura e posteriormente alterar e melhorar o projeto durante o processo produtivo, o que

leva a um aumento de custos e tempo de entrega (Kamrani, 2008). Por este motivo, a

sistematização do desenvolvimento do produto é uma possível solução para minimizar o

tempo de entrega do produto, recursos humano e financeiro.

Kamrani (2008) afirma que uma metodologia de projeto deve priorizar a análise do

ciclo de vida de um produto durante as fases iniciais da concepção, aliar o conhecimento de

várias áreas distintas e integrar diferentes fases inerentes ao processo de desenvolvimento de

um produto.

A primeira conferência sobre metodologia de projeto de produto foi no ano de 1962 em

Londres e marcou o lançamento do movimento dos métodos de projeto que reconhecia

acadêmica e cientificamente esta disciplina. Estes métodos surgiram entre as décadas de 1950

e 1960 em razão das consequências negativas da Segunda Guerra Mundial, porém se

popularizaram entre as décadas de 1970 e 1980, quando ainda eram aplicadas com poucas

ferramentas e tecnologia.

A primeira geração de autores foi baseada na aplicação sistemática, racional e cientifica

da disciplina. A segunda geração se afastou da tentativa de otimização e da onipotência do

projetista para o reconhecimento de soluções satisfatórias ou apropriadas em que há um

trabalho em conjunto entre projetistas e clientes, consumidores, usuários e/ou comunidade. A

metodologia para engenharia se desenvolveu fortemente nos anos de 1980, com a “ICED e

VDI, Pahl e Beitz (1984), Pugh (1991) e ASME (1991)” (Cross, 1993, p. 64). A terceira

geração, a partir de 1990 até os dias de hoje, combina os dois métodos anteriores e propõe o

entendimento da natureza comutativa do problema e solução em design (Cross, 1993).

Atualmente, essas práticas estão sendo implementadas com o apoio de plataformas

tecnológicas. As diretrizes da metodologia de projeto organizam e coordenam as atividades

projetuais, enquanto as ferramentas de TI (Tecnologia da Informação) são aplicadas na

automação, tarefas de projeto e gerenciamento de fluxo de trabalho para auxiliar o

compartilhamento de informações. Assim, a metodologia de projeto e ferramentas de TI são

construções teóricas distintas e influenciam o projeto de forma independente (Peng et al,

2014).

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Profundas mudanças na economia mundial e as práticas de produção industrial ao longo

das últimas décadas descontruíram o processo de desenvolvimento de novos produtos. A

aceleração da globalização e liberalização do comércio, apoiadas pelos avanços nas

tecnologias de informação, resultaram em economias cada vez mais interconectadas.

Em termos gerais, as atividades de projeto do produto começam com uma fase analítica,

em que os diversos parâmetros do problema são estudados juntamente com as demandas do

mercado. Em seguida, os recursos são alocados, requisitos de projeto são estabelecidos e

conceitos são gerados. Por fim, avaliações são realizadas e decisões são tomadas em matéria

de design (Luttropp e Laferstedt, 2006).

Eder (1995) afirma que as principais forças para desenvolvimento de produtos são: (a)

mudanças no estado-da-arte, (b) falhas no uso ou mudanças nas expectativas em algumas

funções, (c) necessidades, requisitos, restrições no produto/sistema/processo a ser

desenvolvido, (d) uso de métodos mais apropriados, (e) ferramentas e equipamentos, (f)

informações disponíveis, (g) administração do processo projetual e (h) ambiente do projeto.

O ponto de partida para a análise de qualquer problema é a identificação das funções2

necessárias e suas inter-relações. O processo de desenvolvimento de produto inclui um

conjunto de atividades e funções dispostas em uma ordem específica com entradas e saídas

claramente definidas. Este processo é considerado eficiente quando a saída satisfaz os

requisitos gerais de clientes e o produto cumpre os objetivos de gestão e de custos. No

contexto da metodologia de projeto, o estudo funcional permite a transcrição das necessidades

do consumidor em uma construção semântica que, posteriormente, pode ser decomposta em

subfunções até atingir o nível mais básico e simples.

Dois dos elementos fundamentais neste ambiente de transição de modelo produtivo

são o aumento da complexidade e variação do produto e a necessidade de custos e tempo de

desenvolvimento e entrega cada vez menores (Kamrani, 2008).

2.1.1 Engenharia Colaborativa

A adoção da TI mudou a forma como projetistas desenvolvem novos produtos.

Colaboração e troca de informações, conhecimento e recursos são exemplos de como os

2 Por função entende-se a descrição as características desejadas ou necessárias que faz com que o produto

cumpra seus objetivos (Duarte et al, 2015); para a descrição usa-se uma estrutura de verbo (ação) e substantivo

(objeto da ação) e a relação de entradas e saídas representadas por fluxos de matéria, sinal e energia (Pahl et al,

2007).

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avanços tecnológicos contribuíram no projeto de produto. O ambiente de trabalho

colaborativo é um novo paradigma do projeto de produto ao integrar e permitir que os

projetistas construam rapidamente soluções para problemas complexos bem como ferramentas

para avaliar, otimizar e selecionar as melhores alternativas. Além disso, a solução de um

problema complexo construído a partir de componentes disponibilizados na Internet pode

facilitar a formação de redes de colaboração (Kamrani, 2008).

Para produtos altamente inovadores e complexos, especialistas de diferentes áreas

muitas vezes trabalham em conjunto para combinar as suas competências. Em um nível mais

concreto e prático, na maioria das empresas, o desenvolvimento de produtos é dividido em

sub-tarefas executadas por atores com diversas funções, tais como marketing, design,

produção e compra.

O fenômeno da globalização desafia o modelo tradicional do projeto, ao propor a

necessidade de descentralização dos grupos e distribuição ao redor do mundo de modo a

estarem próximos aos consumidores locais em um movimento descrito por Lu et al (2007)

como “paradoxo da integração versus distribuição”. A partir desse paradoxo, surge uma nova

abordagem que visa à criação de pesquisas compartilhadas entre todos os stakeholders dentro

de uma organização: a engenharia colaborativa.

A engenharia colaborativa é uma extensão das metodologias de projeto de produto

tradicionais que se diferencia por envolver stakeholders na definição dos objetivos do projeto

e execução das atividades projetuais (Peng et al, 2014). Esta modalidade visa permitir que os

projetistas tenham contato direto com todos os stakeholders para obter acordos, ações e trocas

de conhecimento que ultrapassam barreiras culturais, disciplinares, geográficas e temporais

(Lu et al, 2007).

A engenharia colaborativa facilita o estabelecimento de acordos técnicos entre uma

equipe multidisciplinar que trabalha em conjunto para atingir um objetivo comum. É uma

atividade centrada no ser humano e consiste em uma co-construção dinâmica para maximizar

a sinergia entre o trabalho técnico individual e o trabalho em conjunto dos grupos (Lu et al,

2007). A colaboração consiste na comunicação, coordenação das atividades e cooperação a

fim de realizar um objetivo global (Schuh et al, 2014).

Os esforços coletivos são classificados em coordenação (regulação de diversos

elementos ou atividades em uma operação integrada e equilibrada), cooperação (prática de

pessoas que trabalham em comum com recursos e métodos compartilhados, ao invés de

trabalharem individual e competitivamente) e colaboração (todos os processos em que as

pessoas trabalham em conjunto) (Lu et al, 2007).

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Entende-se por colaboração a soma de esforços individuais em prol de um objetivo mais

amplo, que não seria atingido se os indivíduos trabalhassem isoladamente (Lu et al, 2007).

Schuh et el (2014) complementam que a definição clássica de colaboração como “trabalhar

em conjunto com outros” limita, implicitamente, a colaboração à esfera humana. Entretanto,

com o avanço tecnológico, percebe-se o aumento da colaboração entre homem e máquinas,

assim como a colaboração entre máquinas. Com isso, os autores classificam a colaboração

entre: homem-homem, homem-máquina e máquina-máquina.

Schuh et al (2014) propõem uma estrutura colaborativa que envolve coordenação,

cooperação e comunicação com duas práticas colaborativas em cada nível. Assim, a

comunicação provê meios de compartilhar e analisar informações; a coordenação é

responsável por gerir dependências entre as atividades e a cooperação indica a importância

dada pelos stakeholders na execução do trabalho em conjunto.

Dois comportamentos são associados à esfera da coordenação: recurso compartilhado –

que corresponde ao processo de identificação – e gerência de recursos e coerência da meta –

que descreve o acordo mútuo entre todos os stakeholders e indica a importância do

alinhamento dos objetivos de modo a aumentar a produtividade e evitar conflitos de interesse.

Com relação à cooperação, as atitudes colaborativas estão relacionadas com a promoção de

atividades multifuncionais nas organizações no processo dinâmico colaborativo e

empoderamento dos indivíduos para a tomada de decisão descentralizada (Schuh et al, 2014).

Kamrani (2008) afirma que o primeiro passo para o efetivo uso da engenharia

colaborativa é entender as necessidades do consumidor. A definição e arquitetura do produto

devem ser baseadas no acordo entre todos os departamentos relacionados ao processo de

desenvolvimento para resultar em uma perspectiva multifuncional do produto. A integração

de ferramentas CAD/CAM/CAE poderá diminuir o processo de desenvolvimento e otimizar o

design do produto. Com o avanço da TI, a modelagem do produto facilita a análise e uso dos

dados entre as equipes para simulação do desempenho do produto, verificação da interface e

viabilidade de fabricação.

Para Peng et al (2014), a adoção indiscriminada dessas novas tecnologias tendem a

prejudicar o andamento do projeto, pois é necessário analisar o contexto e ambiente em que o

produto está inserido. A relação entre TI e colaboração varia de acordo com a complexidade

do projeto, criando diferentes necessidades de processamento de informações que exigem ou

não a presença de ferramentas tecnológicas.

A partir deste cenário, Peng et al (2014) descrevem quatro cenários de ferramentas

tecnológicas existentes na literatura: ferramentas de comunicação, ferramentas de projeto,

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ferramentas de gestão de projeto e ferramentas de gerenciamento de dados e gestão do

conhecimento. Além disso, os autores analisaram as múltiplas dimensões da complexidade

mediadoras de um projeto, classificados em tamanho (número de partes do produto), inovação

e interdependência das atividades projetuais (a influência de uma tarefa sobre outra). Os

autores complementam que as ferramentas de projeto e ferramentas de gestão de projeto

apresentam uma associação significante com a colaboração; por outro lado, as ferramentas de

comunicação e gerenciamento de dados são raramente associadas ao ambiente colaborativo.

As ferramentas de gestão de projeto facilitam a coordenação das atividades dos

membros de uma equipe para compartilhar e controlar prazos, cronograma, recursos e tarefas

do projeto. As ferramentas de comunicação, tais como reuniões formais, visitas a

fornecedores e clientes, promovem a interação direta entre os membros da equipe. A partir

dos dados coletados, Peng et al (2014) reforçam que a adoção de muitas ferramentas não

significa necessariamente um produto superior, uma vez que a tecnologia tem efeito limitado

na colaboração a partir do momento em que não há interação entre a equipe de projeto.

O processo de negociação é dado quando existem duas ou mais partes envolvidas em

um conflito de interesse e/ou recurso; os stakeholders utilizam do poder de persuasão para

influenciar a tomada de decisão coletiva. Os comportamentos associados ao processo de

negociação são a disposição de dar e, principalmente, receber algum benefício, buscar um

acordo fora do sistema pré-estabelecido para evitar conflitos ou quando as partes envolvidas

são capazes de gerir bens intangíveis para solucionar os tangíveis (Lu et al, 2007).

Embora os resultados da aplicação da engenharia colaborativa sejam notadamente

positivos, a habilidade de reprodução e conscientização da importância do processo

colaborativo ainda é limitada. Com o rápido aumento da complexidade e demandas, a

ausência da colaboração resulta em frequentes falhas no projeto, atrasos, desperdício de

recursos e alto custo de retrabalho. Colaborações efetivas podem, por exemplo, resolver

conflitos nas primeiras fases do projeto e reduzir o tempo de desenvolvimento e custos de

produção de um produto.

No quesito trabalho em equipe, o uso das diretrizes da engenharia colaborativa promove

maior comunicação entre os membros da equipe, possibilidade de trabalho a distância,

compartilhamento de conhecimentos, geração colaborativa de ideias, respostas rápidas,

respeito mútuo entre os integrantes da equipe e empoderamento dos participantes. Para as

atividades do processo projetual, a engenharia colaborativa promove uma diminuição do

tempo de desenvolvimento do produto, aumento da qualidade dos processos produtivos e

reafirmação do valor do produto final (Lu et al, 2007). Entretanto, a falha na comunicação

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pode comprometer a produtividade, pois a troca e interpretação de dados são prejudicadas e

limitam decisões e esforços de colaboração (Schuh et al, 2014).

Para Lu et al (2007), os modelos matemáticos tradicionais não são adequados para

compreender a dinâmica sociotécnica que determinam as interações e preferências humanas.

Uma vez que a engenharia colaborativa é uma atividade técnica centrada no ser humano, a

pesquisa deve incorporar as ciências naturais e artificiais, abranger o conhecimento

transdisciplinar e reforçar requisitos multifuncionais. Além disso, a abordagem deve ser

sistemática e flexível a partir de pensamentos inovadores e teorias alternativas que

aprofundem o estudo do tema.

Um equívoco da pesquisa em engenharia colaborativa está no mito de que o processo de

tomada de decisão é caótico por haver inconsistência argumentativa entre os stakeholders ao

extrapolar as preferências individuais para um universo global cuja solução é determinada por

um único indivíduo em um processo unilateral que anula a participação do grupo (Lu et al,

2007).

Para ser legitimada, a engenharia colaborativa deve passar de “uma arte usada por

poucos” para uma “disciplina rigorosa entendida pela maioria”. O primeiro aspecto é o

reconhecimento que a engenharia colaborativa deve ser tratada como uma atividade técnica

mediada socialmente. Cientistas sociais há muito compreenderam que a dinâmica do

comportamento humano é cíclica, de modo que impacta nas decisões técnicas que incitam

mudanças sociais que, por sua vez, modelam as dinâmicas humanas e sociais para então

influenciar futuras decisões técnicas.

A não inclusão das interações sociais como parte integrante das decisões técnicas é um

obstáculo significativo para os estudos da engenharia colaborativa. Tomar decisões em

conjunto por meio de um processo de interação social para atingir um acordo comum é

fundamental para a engenharia colaborativa. Entretanto, decisões coletivas apresentam

dificuldades de implementação devido ao impacto inicial da preferência individual e pressão

de tempo, o impacto da dinâmica e política do grupo e a falta de objetivos iniciais no grupo

(Lu et al, 2007).

Outro desafio da engenharia colaborativa é quando uma atividade ou tarefa, devido a

sua complexidade e diversidade, requer participação e contribuição ativa de todos os

stakeholders ou quando a equipe de engenharia colaborativa necessita criar soluções a partir

de ideias inovadoras e criativas que vão além das experiências passadas e conhecimento

prévio sobre o tema (Lu et al, 2007).

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2.2 Indústria 4.0 (Industrie 4.0)

A cada nova era industrial, os avanços tecnológicos têm impacto fundamental no

aumento da produtividade. Deste modo, três avanços tecnológicos mudaram profundamente a

dinâmica industrial que provocaram novas eras: a máquina a vapor, eletricidade, revolução

digital e sistemas Ciber-Físicos, conforme ilustrado na Figura 2.1.

Figura 2.1: As Quatro Revoluções Industriais (adaptado de Kagermann et al, 2013)

A Primeira Revolução Industrial, entre os anos 1760 e 1830, iniciou-se na Grã-Bretanha

e se espalhou pela Europa e Estados Unidos (Sabo, 2015). A introdução de máquinas a vapor

permitiu a mecanização geral das indústrias que substituiu o método artesanal do “saber-

fazer” de um indivíduo para a alta e rápida produção de bens de consumo (Schuh et al, 2014).

Foi também neste período em que o carvão começou a substituir outros combustíveis, como a

madeira.

A transição para a Segunda Revolução Industrial ocorreu entre os anos de 1840 a 1870 e

teve como principal catalisador a utilização da eletricidade para a produção em massa que

causou um impacto significativo na produtividade da economia no início do século 20 (Schuh

et al, 2014; Sabo, 2015). O exemplo clássico desta forma de produção foi a produção em série

implementada por Henry Ford até a década de 1910. Esta revolução começou não apenas nos

EUA, mas também na Grã-Bretanha e na Alemanha. Além disso, outro fator importante nesta

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mudança foi o desenvolvimento tecnológico do Japão. Com isso, o resultado das mudanças

foi um rápido desenvolvimento industrial e um maior crescimento da qualidade de vida da

população (Sabo, 2015).

A Terceira Revolução Industrial, também conhecida como revolução digital, está

centrada na mudança da tecnologia analógica para a digital, tendo como símbolo máximo da

revolução a invenção dos circuitos integrados que permitem aumentar a capacidade

computacional e diminuir os custos de produção. Como consequência, houve uma ampla

adaptação da indústria frente à TI e tem um impacto significativo sobre o crescimento do

desempenho econômico até os dias de hoje (Schuh et al, 2014).

A tecnologia digital foi guia para esta mudança, assim como a tecnologia de

comunicação, em que fábricas adotaram circuitos lógicos digitais marcando o início da era da

informação. Os processos de fabricação de produtos complexos só foram gerenciáveis devido

à TIC, implantado em cerca de 90% de todos os processos de fabricação industrial (Sabo,

2015). De acordo com Memmi (2014), o uso da (TI) se tornou a base dos canais de

comunicação.

A Quarta Revolução Industrial, também denominada Indústria 4.0, representa uma

mudança profunda na estrutura organizacional das indústrias. Pela primeira vez, uma

revolução industrial é avaliada a priori e não ex-post, o que em outras palavras significa uma

previsão do que está para acontecer e não uma avaliação do que já se passou (Hermann et al,

2015).

O termo Industrie 4.0 (em alemão) se tornou público no ano de 2011 durante a feira de

Hannover, quando representantes da economia, política e academia promoveram a ideia de

reforçar a competitividade do setor industrial alemão. O Governo Federal alemão apoiou a

iniciativa e anunciou as primeiras recomendações para implementação da Indústria 4.0 que

posteriormente foram publicadas no ano de 2013 (Hermann et al, 2015).

Esta abordagem fornece diversas oportunidades para empresas e institutos de pesquisa

para modelar possíveis impactos desta revolução industrial, uma vez que haverá um aumento

substancial na eficiência operacional assim como uma mudança nos modelos de negócios,

serviços e produtos.

Para Hermann et al (2015), Indústria 4.0 é um termo coletivo para tecnologias e

conceitos da cadeia de valor de uma fábrica inteligente que monitoram os processos físicos

por meio de Sistemas Ciber-Físicos (Cyber-Physical Systems – CPS), criam cópias virtuais do

mundo físico e tomam decisões de forma descentralizada. Assim, os CPS comunicam e

cooperam entre si e com as pessoas em tempo real e tanto serviços internos como inter-

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organizacionais são oferecidos e utilizados pelos participantes. Os stakeholders são essenciais

na produção, concepção, instalação e manutenção de Sistemas Ciberfísicos complexos e

determinam as regras de funcionamento do processo produtivo (Schuh et al, 2014).

Kagermann et al (2013) descrevem a visão da Indústria 4.0 como formadora de uma

rede global que incorpora às suas instalações existentes novas máquinas, sistemas de

armazenagem e de produção na forma de CPS, que compreendem máquinas inteligentes,

sistemas de armazenamento e instalações de produção capazes de trocar informações

autonomamente, desencadeando ações e controlando uns aos outros de forma independente,

processo que facilita os processos industriais envolvidos na fabricação, engenharia, uso de

material e cadeia de suprimentos e gestão do ciclo de vida.

Com isso, algumas tendências podem ser notadas como: componentes de tecnologia de

automação com especificações mecatrônicas que podem ser parametrizadas e monitoradas e,

portanto, necessitam de novas interfaces para o usuário; a amplitude funcional de

componentes e crescente complexidade do sistema tende a modificar os postos de trabalho e

aumento da distribuição e rede de componentes e da quantidade de comunicação sem fio para

rastrear as posições de componentes (Gorecky et al, 2014).

Sistemas Ciberfísicos são definidos como sistemas físicos e de engenharia cujas

operações são monitoradas, coordenadas, controladas e integradas por um núcleo de

computação e comunicação. A interligação entre ambientes cibernético e físico será

manifestada em escala nano e em várias escalas de tempo. Os CPS interligam o ambiente

físico com a tecnologia da informação ao “ciberificar o físico" e "fisificar o cibernético" (Lee,

2010), possibilitando especificar os subsistemas físicos com o comportamento controlado por

software (Anderl, 2015).

Uma estrutura ciberfísica é a relação entre seres humanos e CPS, que se divide em

componentes físicos, virtuais e digitais. A reciprocidade entre humanos e CPS acontece pela

manipulação direta ou com o apoio de interfaces mediadoras. Este fenômeno ainda levanta

questões sociotécnicas sobre autonomia e poder de decisão, uma vez que a função primária do

trabalhador será a determinação e implementação de uma estratégia de produção e o local de

trabalho fixo perderá seu significado clássico devido à extensa rede móvel e em tempo real da

disponibilidade das informações (Gorecky et al, 2014).

Para Hermann et al (2015), a integração entre processos computacionais e físicos,

computadores e redes de monitoramento e controle de processos são características

importantes dos CPS. A primeira geração de CPS é composta pela tecnologia da identificação,

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a segunda geração é equipada com sensores e atuadores com funções limitadas e a terceira

geração armazena e analisa dados e são compatíveis com redes.

Estes sistemas são baseados na integração de duas tecnologias já existentes: sistemas

embarcados e Internet das Coisas (Internet of Things - IoT). Os sistemas embarcados operam

interligados e em cooperação em ambientes fechados; a IoT é a interligação dos objetos

físicos por meio de redes de dados globais ou locais. Com a IoT, os objetos podem ser

identificados individualmente e interagir uns com os outros, a fim de alcançar objetivos

comuns de forma autônoma.

Por meio da IoT, objetos físicos e processos reais têm representações virtuais que

permitem a interação entre si sem fatores limitantes do ambiente físico, como por exemplo

posição geográfica e tempo, tornando o processo colaborativo mais rápido e efetivo. Para

Sabo (2015), a Internet das Coisas é quando elementos físicos têm identidades e

personalidades virtuais e operam em espaços por meio de interfaces inteligentes para se

conectar e comunicar dentro de contextos sociais e ambientais.

A ideia de ubiquidade está presente na IoT. Segundo Santaella et al (2013), a

ubiquidade se refere à noção de algo que está presente em todos os lugares e em todos os

momentos, persistente, sempre disponível e atuante; em muitos aspectos supera as noções

tradicionais de espaço e tempo físico, como no caso do espaço e tempo do digital em rede, em

que muitos eventos ocorrem de modo simultâneo e em muitos lugares diferentes.

De acordo com o relatório “The Internet of Things Business Index” (The Economist

Intelligent Unit, 2013), 45% dos entrevistados acreditam que a adoção da IoT torna uma

empresa ambientalmente correta e 58% gostariam que os governos promovessem o

desenvolvimento e a adoção IoT, indicando que a consciência ambiental é parte do processo

de produção e políticas públicas são um fator chave para disseminar novas tecnologias.

A IoT é uma infraestrutura que coleta informações no espaço físico, enquanto o CPS

cria sinergia entre as entidades do espaço físico e virtual por meio da integração analógica.

Isto significa que a IoT conecta produtos diferentes entre si enquanto os CPS utilizam nuvem

e sensor para ajustar ativamente uma coisa física a um estado atual.

A Internet dos Serviços (Internet of Services - IoS) permite que os fornecedores

ofereçam serviços por meio da Internet e consiste em participantes, infraestrutura de serviços

e modelos de negócio. Além disso, os serviços são oferecidos e combinados com outros

fornecedores para agregar valor ao produto final e permitem que os consumidores entrem em

contato por diferentes canais de comunicação (Hermann et al, 2015).

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Sistemas Ciberfísicos podem ser caracterizados por cinco dimensões que visam a

crescente abertura, complexidade e inteligência de sistemas: fusão do mundo físico e virtual,

formação dinâmica de sistema-de-sistemas, dependência do contexto e condições de operação

do sistema, sistemas de cooperação com controle descentralizado e extensa colaboração

homem-máquina. Estas características indicam que os Sistemas Ciberfísicos constituem as

bases tecnológicas para uma mudança fundamental na forma como as empresas e a sociedade

são hoje organizadas (Schuh et al, 2014).

Ter acesso a informações e dados não significa, necessariamente, que aquele conteúdo é

representativo e confiável (Desouza e Smith, 2004). O principal desafio deste sistema é a

criação de mecanismo que interliga dados de diferentes origens e que permita a transmissão

em tempo real de resultados de um módulo para outro para criar um banco de dados. Kamrani

(2008) afirma que este é um problema que requer uma solução rápida, principalmente pela

necessidade de manter relações e dependências entre os diferentes tipos de dados coletados.

A velocidade na qual ocorrem as inovações não tem precedente histórico, sendo

exponencial e não mais linear como ocorreu com as outras três revoluções anteriores. A

possibilidade de bilhões de pessoas se comunicarem por dispositivos móveis, com poder de

processamento, capacidade de armazenamento e acesso ao conhecimento, é ilimitada

(Schwab, 2015). Assim, outro termo relacionado emerge nesse contexto: Big Data. Existem

múltiplas dimensões do Big Data, que podem ser classificados em sete Vs:

1. Volume: considera o montante de dados gerados e coletados;

2. Velocidade: refere-se à velocidade de análise dos dados;

3. Variedade: indica a diversidade dos tipos de dados coletados;

4. Viscosidade: quantifica a resistência do fluxo dos dados;

5. Variabilidade: quantifica a taxa de fluxo e tipos de dados;

6. Veracidade: quantifica ruído e confiabilidade do conjunto de dados,

7. Volatilidade: indica a validade dos dados e por quanto tempo eles devem ser

armazenados (Desouza e Smith, 2004).

O Big Data surgiu com alternativa para o processamento de dados complexos e visa

capturar, armazenar, compartilhar, transferir e permitir a visualização de dados em diferente

ambientes e contextos (Nahcuongue e Ferneda, 2015).

Kitchin (2014) afirma que os dados são elementos chave para a sociedade

contemporânea. O Big Data inclui informações a partir de uma multiplicidade de fontes,

incluindo mídia social, smartphones, compartilhamento de dados, sensores e dispositivos que

interagem diretamente com o consumidor (wearable computers – computadores vestíveis). O

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termo Big Data é capitalizado para distingui-lo de um termo meramente descritivo para uma

grande quantidade de dados, a fim de enfatizar uma mudança na qualidade dos dados e não

apenas a quantidade (Chandler, 2015).

O uso do Big Data encontra obstáculos devido ao entrelaçamento dos dados nos

sistemas administrativos, falta de padrões de governança, baixa confiabilidade e

consequências do mau uso dos dados. Além disso, existem grandes incoerências das

informações coletadas que, consequentemente, dificultam a análise posterior. Em muitos

casos, os dados necessitam ser previamente transformados para que possam ser usados, em

um processo financeiramente dispendioso (Desouza e Smith, 2004).

Gorecky et al (2014) afirmam que ao contrário do movimento ocorrido na década de

1980 – em que os trabalhadores foram substituídos por máquinas – a Indústria 4.0 preconiza

uma maior integração do homem à estrutura ciberfísica em que o esforço físico será

substituído pelo trabalho mental. Além disso, as habilidades e talentos individuais podem ser

plenamente aproveitados e o trabalhador assumirá responsabilidade em uma área de atuação

mais ampla e terá papel de solucionador de problemas quando confrontado com problemas

complexos. Entretanto, ao mesmo tempo em que existe a tendência de estimular a capacitação

dos trabalhadores, gerar mais 2 milhões de novos empregos, 5.1 milhões postos de trabalhos

poderão ser perdidos, principalmente nas atividades administrativas e de escritório (WEF,

2016).

Outra mudança advinda da Indústria 4.0 é o produto inteligente que contém informações

sobre seu processo produtivo, comunica-se com a cadeia produtiva e decide quais os passos a

serem dados. Os impactos ambientais pode ser disponibilizado por meio da IoT para apoiar a

tomada de decisão no momento da compra. Esses produtos podem ser rastreados durante toda

a etapa de produção e descrever a sua própria história, status atual e rotas alternativas para

alcançar seu destino final (Hermann et al, 2015).

Máquinas inteligentes que antecipam a ocorrência de falhas ou problemas de qualidade

no processo produtivo e organizam o processo de decisão e auto otimização são outros

cenários para a Indústria 4.0 (Gölzer et al, 2015).

Na Indústria 4.0, os sistemas de produção são verticalmente incorporados em rede com

os processos dentro das fábricas e empresas e horizontalmente conectados às redes de valor

dispersas que podem ser gerenciados em tempo real - a partir do momento que o pedido é

feito até à logística de distribuição (Hermann et al, 2015).

Além disso, outra mudança gerada com a introdução do conceito de Indústria 4.0 será

nos modelos de ensino. Vrignat et al (2015) descrevem as próprias experiências de ensino em

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uma Universidade da França entre os anos de 1998 até 2015 e como a evolução tecnológica

influenciou o projeto pedagógico do curso de Elétrica e Informática Industrial. Até o ano de

2004, utilizava-se o conceito de CIM (Computer Integrated Manufacturing); a partir de 2005,

diferentes tipos de informações eram validados em conjunto, e a realidade virtual foi adotada

a partir do ano de 2010.

As diretrizes da Indústria 4.0 indicam ainda uma mudança profunda na análise do ciclo

de vida do produto, devido à inclusão da sustentabilidade como um requisito de projeto e

monitoramento remoto da produção.

2.3 Desenvolvimento Sustentável, Projeto para o Meio Ambiente (Design for

Environment) e Ecodesign

A degradação dos recursos naturais tem como fatores potencialmente agravadores o

consumo desenfreado de bens, aumento na desigualdade entre países produtores e

consumidores e diminuição do ciclo de vida de produtos (Borchardt et al, 2008). Em resposta

a esta tendência, diversas nações estabeleceram metas e normas para atenuar os efeitos

deletérios das alterações climáticas por meio da redução das emissões de gases com efeito de

estufa, substituindo o fornecimento de energia tradicional por recursos energéticos renováveis

e aumentando a eficiência energética (Crul et al, 2009).

Outras questões ambientais também são relevantes na discussão sobre sustentabilidade

como a disponibilidade de água potável, o aumento do desmatamento, a redução da

biodiversidade e a destruição de ecossistemas. Uma inversão destas tendências exige

mudanças drásticas na produção e consumo de produtos e serviços (Crul et al, 2009).

Estratégias corporativas incluem a responsabilidade social, econômica e ambiental; estes

tópicos são relevantes para todos os stakeholders, incluindo investidores, fornecedores e as

comunidades locais.

Os impactos ambientais podem ser divididos em três categorias principais: danos

ecológicos, danos à saúde humana e esgotamento dos recursos. Outra maneira de classificar

os diferentes tipos de impactos ambientais é de acordo com a escala geográfica: local,

regional, fluvial, continental ou global. Os impactos sociais podem incluir lesões aos

trabalhadores por movimentos repetitivos, exposição a substâncias química, exploração do

trabalho infantil, entre outros (Crul et al, 2009).

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Requisitos ambientais devem ser integrados no processo de tomada de decisão durante o

desenvolvimento de produtos, especialmente nas primeiras etapas do processo projetual, de

modo a atingir um maior grau de sustentabilidade. A redução de matéria-prima, componentes

e subsistemas, o reuso de partes por meio de manutenção e reparo, a reciclagem de materiais e

os 5Rs (Repensar, Retornar, Reduzir, Reusar, Reciclar) são conceitos que deveriam ser

considerados para o desenvolvimento de um produto mais sustentável (Platcheck et al, 2007).

O desafio para desenvolver produtos sustentáveis é satisfazer uma necessidade ou

fornecer um benefício para o usuário com o menor custo ambiental e econômico possível. O

conhecimento ambiental deve ser implementado desde a etapa inicial do desenvolvimento de

um produto, caso contrário as demandas ambientais não serão devidamente abordadas. Os

valores econômico e monetário da maioria dos produtos existentes são claros, mas os custos,

impactos e valores ambientais ainda são ignorados (Luttropp e Larfestedt, 2006).

Como resultado da globalização, um produto pode ser composto de muitos elementos

vindos de origens diferentes que, após a montagem, é enviado para consumidores espalhados

por diferentes localidades. Assim, ao discutir a sustentabilidade neste contexto, deve-se

atentar para três níveis diferentes: processo de fabricação de elementos, fabricação do produto

e cadeia de distribuição (Ramani et al, 2010).

Entre as décadas de 1980 e 1990, a sustentabilidade era uma questão amplamente

divulgada. Inicialmente, o foco era as tecnologias de produção, especialmente aquelas que

tratavam resíduos e poluentes. Em meados de 1990, a sustentabilidade visava o melhoramento

da produção por meio de tecnologias limpas, produção mais limpa e eco eficiência levando

em conta todo o ciclo de vida do produto (Crul et al, 2009).

O termo ficou conhecido mundialmente no relatório Nosso Futuro Comum da Comissão

Mundial de Desenvolvimento e Meio Ambiente (World Comission on Environment and

Development) publicado no ano de 1987. Assim, o desenvolvimento sustentável "atende às

necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras satisfazerem as

suas próprias necessidades" (Brundtland, 1987, p.43).

Apesar da existência de mais de 200 definições diferentes encontradas na literatura, é

consenso que sustentabilidade relaciona economia, sociedade e meio ambiente (Tobler-Rohr,

2011). Para IUCN, UNEP e WWF (2013), o desenvolvimento sustentável mantém os recursos

naturais dentro dos limites de capacidade do planeta, preservando a vitalidade e diversidade,

cria uma aliança global e empodera as comunidades no cuidado com o ambiente local.

De acordo com Sachs (2008), a sustentabilidade deve ser analisada em cinco dimensões:

social, econômica, ecológica, cultural e espacial. A dimensão social pretende desenvolver

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uma sociedade igualitária, que está intimamente relacionada com a dimensão econômica,

sugerindo uma maior eficiência de recursos. A utilização dos recursos naturais com o mínimo

de danos aos sistemas ecológicos, substituindo recursos finitos por renováveis, reduzindo o

volume de resíduos e poluição por meio da conservação de energia e reciclagem, limitando o

consumo de matérias-primas naturais, intensificando a investigação tecnológica são possíveis

soluções para as questões ecológicas. O autor continua a descrever a dimensão espacial,

propondo uma configuração equilibrada na distribuição territorial, com ênfase na redução da

concentração em grandes centros urbanos. Finalmente, a dimensão cultural contribui para a

sustentabilidade ao propor o processo de modernização local.

De acordo com Crul et al (2009), sustentabilidade é a combinação entre ambiente,

sociedade e economia. Esses três elementos são componentes fundamentais para a inovação

por integrar expectativas sociais, distribuição equitativa da cadeia de valor e capacidade dos

ecossistemas. No quesito social, há a possibilidade de criação de melhoria na condição de

trabalho. Para o ambiente, os autores afirmam que o foco é atentar à capacidade dos

ecossistemas de suprir recursos quanto à redução do uso de energia de combustíveis fósseis,

utilização de energias renováveis, aumento na eficiência energética, redução do uso de

substâncias tóxicas, reciclagem e reutilização dos produtos e componentes e minimizar

desmatamento, perda de solo, erosão e destruição do ecossistema. Por fim, o aspecto

econômico contempla a criação de valores justos para clientes e stakeholders ao longo da

cadeia produtiva ao criar valor para a empresa/stakeholders, adotar um modelo de negócio

justo, vincular desde pequenas e médias empresas às grandes empresas transnacionais em

desenvolvimento, adotar um preço justo para commodities e matérias-primas e fornecer

crédito e oportunidades para as empresas.

O entendimento dos aspectos sociais da sustentabilidade varia de acordo com a

localização geográfica e situação econômica. Em países industrializados, em que as condições

de trabalho são negociadas por contratos, a tendência é a ética social, que visa aumentar a

segurança no trabalho, ergonomia e saúde ocupacional. Já em países em desenvolvimento, o

movimento ainda é de atender as diretrizes dos direitos humanos (Tobler-Rohr, 2011).

Ao constatar o aumento da consciência ambiental por parte dos consumidores, a

abordagem sustentável é adotada como alternativa para competir em um mercado global. Com

isso, a tendência da produção de bens de consumo está na busca de novas soluções que

abordam questões sociais e ambientais. Bakshi e Fiksel (2003) afirmam que um produto ou

processo sustentável é aquele que restringe o consumo de recursos e geração de resíduos a um

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nível aceitável, contribui positivamente para a satisfação das necessidades humanas e fornece

valor econômico para a empresa.

Em suas decisões de compra, os indivíduos estão começando a considerar o seu sentido

de responsabilidade com o meio ambiente, trazendo considerações de curto e longo prazo.

Uma vez que os consumidores se tornaram agentes ativos, as novas demandas e conjunto de

valores influenciam o sistema de produção. Assim, muitas empresas adaptaram os requisitos

de sustentabilidade à sua estratégia de negócio (Bruno e Valle, 2014).

A família das normas ISO 14000 visa à determinação de um padrão internacional de

gestão ambiental de produtos e avaliação das consequências ambientais das atividades

industriais. Baseada em indicadores ambientais, é possível estabelecer políticas e objetivos

para um uso otimizado dos recursos naturais bem como o tratamento de efluentes gerados no

processo produtivo (Alencar et al, 2015; Soledade et al 2007; Hayashi e Silva, 2015).

Na década de 1990, conceitos como Ecodesign e Projeto para o Meio Ambiente (Design

for Environment - DFE) foram adotados no planejamento estratégico de diversas empresas

para reduzir os impactos ambientais associados à produção e reforçar a posição da empresa

em um mercado em que o foco estava sendo direcionado à gestão ambiental. Além disso, a

vantagem competitiva é creditada à adoção de medidas sustentáveis no processo produtivo

(Crul et al, 2009).

A recuperação e reuso de uma variedade de recursos industriais foram comuns no início

do século 20, porém se tornaram um desafio à medida que materiais, componentes e produtos

ficaram mais complexos. No fim da década de 1980, um movimento organizado por diversas

empresas resultou no desenvolvimento de métodos que avaliavam aspectos ambientais como a

minimização do desperdício e a busca por materiais sustentáveis, denominado Design for

Environment (DFE) (Graedel e Lifset, 2016).

Design for Environment (DFE) ou Projeto para Meio Ambiente (PMA) é uma prática

em que as considerações ambientais são integradas nos projeto de produtos e processos

produtivos. A DFE tem como objetivo desenvolver produtos e processos compatíveis com o

ambiente, mantendo os padrões de qualidade, preço e desempenho do produto (Ramani et al,

2010).

No ano de 1997, um manual intitulado “Ecodesign: a promising approach to sustainable

production and consumptions” publicado pelo United Nations Environment Programme

(UNEP) foi um marco para a popularização dos conceitos de Ecodesign para desenvolvimento

de políticas públicas, programas oficiais e projetos.

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De acordo com a norma ISO 14006:2011, Ecodesign é entendido com um processo

integrado no projeto de produto que objetiva reduzir os impactos ambientais tendo como base

o estudo do ciclo de vida de um produto. Para tanto, as organizações devem atentar às áreas

de gerência e desenvolvimento de produto.

Platcheck et al (2008) adota uma visão holística, ao problematizar o impacto ambiental

do momento da concepção do produto, seleção de materiais, produção, uso e reuso,

reciclagem e descarte final. Karlsson e Luttropp (2006) afirmam que Ecodesign objetiva o

desenvolvimento de produtos com menor impacto ambiental a partir de processos mais

eficientes. A relação entre aspectos sociais, econômicos e ambientais determinou a criação

deste termo: Eco(nomics) x Eco(logy) + Design = Ecodesign (Luttropp e Lagerstedt, 2006).

2.4 Ciclo de Vida e Avaliação do Ciclo de Vida do Produto

O termo “ciclo de vida de um produto” pode ser interpretado de diferentes maneiras.

Para Kotler e Keller (2006), ciclo de vida de um produto corresponde às etapas de

desenvolvimento e introdução do produto no mercado, crescimento no volume de vendas,

maturidade e estabilização, e declínio e retirada do produto do mercado. Percebe-se, assim, o

caráter econômico e estratégico do ciclo de vida de um produto.

Para Barbieri et al (2009), o termo contempla as transformações de material, energia e

sinal relacionadas às etapas de fabricação, uso e descarte do produto. Com esta definição,

nota-se a ênfase nos impactos ambientais e sociais de um produto caracterizando o aspecto

físico do ciclo de vida de um produto. Por abranger aspectos ambientais, esta definição será

adotada na presente pesquisa.

De acordo com Hellweg e I-Canals (2014), o ciclo de vida (CV) apresenta quatro

configurações típicas: CV do produto, CV organizacional, CV do consumidor e CV nacional.

Segundo os autores, o principal objetivo da aplicação da ACV em diferentes níveis é a

identificação dos pontos críticos que darão suporte à tomada de decisão na produção e

estratégia corporativa, hábitos de consumo e políticas públicas nacionais. O CV do produto

está relacionado com a melhoria de sistemas específicos de produção, o CV organizacional

analisa os impactos ambientais, o CV do consumidor permite que os consumidores controlem

os impactos nas fases de compra e uso e, por fim, o CV nacional orienta estratégias

econômicas e políticas, conforme Figura 2.2.

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Figura 2.2: Ciclo de Vida do produto (acima à esquerda), Ciclo de Vida organizacional (acima

à direita), Ciclo de vida do consumidor (abaixo à esquerda) e Ciclo de Vida nacional (abaixo à

direita) (adaptado de Hellweg e I-Canals, 2014)

Produtos da engenharia interagem com o ambiente por meio de energia e fluxos de

materiais em todas as fases do seu ciclo de vida, desde a extração e coleta de matéria-prima,

fabricação, transporte e distribuição, uso e manutenção, reutilização e reciclagem, e,

finalmente, gestão de resíduos e disposição. Os impactos ambientais tornaram-se um aspecto

crítico no processo de desenvolvimento de um produto e uma parte intrínseca de qualquer

planejamento de negócios e estratégia global (Židonienė e Kruopienė, 2015).

A simulação de ciclo de vida de um produto emergiu como um campo promissor para

diminuir a diferença entre a estimativa de custos da cadeia de suprimentos e decisões de

projeto (Ramani et al, 2010). Um exemplo dessa ferramenta de simulação é a Avaliação do

Ciclo de Vida (ACV), definida de acordo com a ISO 14040 (2006) como uma técnica para

identificar e selecionar oportunidades para melhorar indicadores ambientais.

Para Aurich et al (2006), a ACV une as visões do projetista, produto e do consumidor. O

projetista analisa o projeto do produto, a manufatura, os serviços associados, a disposição

final e a remanufatura. Por sua vez, o consumidor exige que o produto seja definido por

características específicas, o que requer soluções individualizadas. A ACV surgiu como a

ferramenta para avaliar o perfil ambiental de um produto ou processo (Ramani et al, 2010).

Guinée (2002) afirma que a ACV é aplicada para analisar o gerenciamento ambiental ao

longo da cadeia produtiva e evitar a transferência de problemas, i.e., evitar que um problema

seja solucionado ao transferi-lo para o próximo elo da cadeia produtiva. Hellweg e I-Canals

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(2014) sugerem que a aplicação da ACV deve ir além dos portões de uma empresa e incluir

diferentes atores de modo a criar uma rede de colaboração.

Desde os anos de 1970, várias organizações internacionais direcionam suas pesquisas para

o desenvolvimento e aplicação da ACV. A SETAC (Sociedade da Toxicologia Ambiental e

Química – Society of Environmental Toxicology and Chemistry) é uma sociedade profissional

sem fins lucrativos fundada em 1979 para promover uma plataforma interdisciplinar de

comunicação sobre os problemas ambientais. A missão da SETAC é apoiar e promover

princípios e práticas para a integridade do ambiente e ecossistema. O Programa Ambiental das

Nações Unidas (UNEP – United Nations Environmental Programme) publicou dois livros

sobre ACV e tem como foco principal a aplicação de ACV em países em desenvolvimento.

De acordo com a ISO 14040: 2006, a ACV deve ser executada em quatro fases:

• Objetivo e escopo: a abrangência e os limites do estudo são estabelecidos em três

dimensões: extensão (define início e término), largura (define quantos e quais subsistemas

serão incluídos na análise) e profundidade (define nível de detalhe do estudo);

• Análise do inventário: contempla a coleta e quantificação das variáveis (matéria-

prima, energia, transporte, emissões gasosas, efluentes e resíduos líquidos) relevantes no ciclo

de vida;

• Avaliação do impacto: consiste na medição ou julgamento da magnitude ou severidade

dos impactos ambientais das variáveis inventariadas;

• Interpretação: baseada na análise dos resultados das fases anteriores (ISO 14040,

2006).

A Figura 2.3 ilustra a relação entre as quatro fases.

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Figura 2.3: Avaliação do Ciclo de Vida (adaptado de ISO 14040, 2006)

A definição do objetivo e escopo da ACV deve ser clara e assegurar que a comunicação

do estudo para uma audiência determinada seja inequívoca. São prioridades desta etapa a

descrição dos sistemas estudados, a unidade funcional adotada, os limites do estudo, os

impactos e metodologias e qualidade dos dados quanto à coleta, o tempo/espaço e a incerteza

dos dados. A análise do inventário quantifica as entradas e saídas do sistema analisado e

descreve a existência de alocação3 do sistema (ISO 14040, 2006).

A avaliação do impacto relaciona os resultados obtidos na análise do inventário com

diferentes impactos ambientais escolhidos pelo usuário. A avaliação do impacto associa os

dados coletados na análise do inventário para determinar os impactos ambientais e categorizá-

los de acordo com o os impactos e metodologias de análise escolhidos. Por fim, a

interpretação do ciclo de vida é associação entre a análise do inventário e avaliação do

impacto com objetivo de apoiar a tomada de decisão das ações subsequentes (ISO 14040,

2006).

Para Giannetti e Almeida (2006), a ACV permite identificar os processos, materiais e

sistemas que mais ameaçam o ambiente, comparar opções de minimização de risco e traçar

uma estratégia de longo prazo para o projeto e o uso de materiais de um produto.

No Brasil, a história da ACV começou nos anos 1990 e o primeiro livro sobre o assunto

foi publicado no ano de 1997 (Willer e Rodrigues, 2014). A Associação Brasileira de Ciclo de

3 Alocação é o fracionamento dos fluxos de entrada ou saída de um processo que envolve múltiplos produtos,

como por exemplo, múltiplos produtos resultantes do refino de petróleo (ISO 14040, 2006).

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Vida (ABCV) foi fundada em 2002 para difundir e consolidar as práticas da ACV em

empresas e universidades (Cherubini, 2015). Ao analisar as publicações científicas no Brasil,

Willers e Rodrigues (2015) observaram que a dificuldade em obter dados reais locais e a falta

de uma base de dados nacionais são os principais motivos para a aplicação da ACV sem

auxílio de software.

O uso da ACV para quantificar impactos ambientais e sociais ou para formular

procedimentos de desenvolvimento de produtos ainda não é uma prática comum nas empresas

brasileiras. As limitações para aplicação da ACV são observadas na incerteza dos parâmetros

no inventário de ciclo de vida, valores imprecisos ou ainda inexistentes, avaliação superficial

dos impactos e uso de fatores simplificados, que não consideram as características espaciais e

temporais (Ramani et al, 2010; ISO 14040, 2006).

2.5 Cadeia Têxtil e de Confecção (TC)

Por ser considerado uma necessidade humana básica, o vestuário nunca desaparecerá

(Ha-Brookshire e LaBat, 2015). Além disso, por ser uma manifestação de auto expressão,

pertencimento e até mesmo autorrealização, o vestuário se torna ainda mais importante para

indivíduos e grupos sociais (Reilly e Kaiser, 2015).

Fragmentos de fibras de linho foram encontrados datando de 30000 anos em

Dzudzuana. O uso de fibras naturais pode ser um dos motivos pelos quais o homem se fixou e

combinou diferentes ferramentas. Além disso, achados incluem fibras fiadas e corantes

naturais, bolsas para carregar alimentos, água, pequenas quantidades de materiais e até bebês

e crianças (Lundborg, 2014).

Desde o período pré-industrial, em que os produtos têxteis eram fabricados

artesanalmente, de forma autônoma e os artesãos tinham total controle da produção e

propriedade de suas ferramentas; passando por uma mudança de configuração do modelo de

negócio cujo papel intermediário do comerciante determinava o fluxo das matérias-primas e

produtos em circulação e culminando com a substituição do trabalho manual pelo industrial, a

Cadeia TC teve um importante papel na história da industrialização no mundo.

Park et al (2015) afirmam que o estudo da Cadeia TC como disciplina abrange diversos

assuntos, incluindo história, cultura, psicologia social, comportamento do consumidor, varejo,

merchandising, fabricação, ciência têxtil, desenvolvimento de produto e design criativo.

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Estudam-se paradigmas teóricos e práticos, incluindo matérias-primas, bens de consumo,

artefatos, símbolos e meios criativos. Neste campo, utilizam-se métodos de pesquisa

quantitativos e qualitativos e, por vezes, estratégias híbridas.

Em complemento, Coates (2005) afirma que inúmeros fatores influenciam a produção

têxtil, como a cultura, moda, fatores sociais, mídia e propaganda, urbanização, imigração,

economia, ocupação e trabalho, medicina, tecnologia e clima e meio ambiente.

A indústria têxtil, à medida que evoluía, conseguiu diminuir os custos de produção. A

disponibilidade de máquinas de costura industriais e a produção em massa, a ascensão das

lojas de departamento, economias de escala, uniformidade da produção, estilo e fabricação

resultaram na diminuição do custo de produção de vestuário (Coates, 2005). Para suprir as

atividades industriais inexistentes em seus parques, a maior parte das indústrias têxteis

terceiriza etapas do processo produtivo, principalmente a confecção (Alencar et al, 2015).

No Brasil, este setor se originou no período colonial, desenvolveu-se partir do século

XX e chegou à maturidade na década de 1940 (Kon e Coan, 2009). Em sua história recente, a

indústria têxtil brasileira passou por diversas crises econômicas devido à concorrência externa

e diminuição do volume de produção dos seus principais polos têxteis.

O Acordo Multifibras impôs quotas na quantidade de insumos têxteis e confeccionados

que um país em desenvolvimento poderia exportar para países desenvolvidos. Ao expirar no

ano de 2004, a produção mundial passou a ser baseada na competição pelo menor custo que,

na maioria dos casos, só era oferecido por organizações que oferecem poucas - ou nenhuma –

condições de trabalho e ambiental (Bruno e Valle, 2014).

A falta de investimentos ocorrido na década de 1980, devido à estagnação econômica

que o Brasil atravessava, afetou diretamente o parque industrial brasileiro e, em especial, a

indústria têxtil. O parque industrial deste setor ficou obsoleto e, em consequência, criou sérias

dificuldades para a implementação de novas tecnologias e processos levando, nos anos 1990,

ao fechamento de muitas unidades fabris, principalmente no setor de tecidos artificiais e

sintéticos (Kon e Coan, 2009).

Durante as décadas de 1980 e 1990, a gestão da qualidade total era o foco da produção

industrial. Em seguida, novos métodos foram desenvolvidos levando em consideração os

princípios de gestão de recursos humanos. Entretanto, estes novos métodos ainda

apresentavam baixas vantagens competitivas, seja nos custos ou na diferenciação dos

produtos.

Com o fim do Acordo Multifibras, as indústrias brasileiras se reorganizaram em

resposta ao aumento da concorrência dos produtores asiáticos. A cadeia de suprimento sofreu

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grandes alterações e as maiores empresas passaram por uma sequência de fusões e aquisições;

em termos gerais, as pequenas e médias empresas ainda estão no início do processo de

mudança e demonstram claramente a dificuldade na adoção de estratégias de diferenciação de

negócios (Bruno e Valle, 2014).

De acordo com a WTO (World Trade Organization, 2015), no ano de 2013 o total de

exportações de têxteis e vestuário foi de US$ 766 bilhões, a China foi líder nas exportações

tanto de têxteis (39%) quanto vestuário (35%) enquanto a União Europeia é a maior

importadora de bens (38%). Prospecções indicam que no ano de 2020 este volume deve

movimentar US$ 851 bilhões (ABIT, 2014).

O Brasil é quinta maior indústria têxtil do mundo, a quarta em confecção e a quinta em

produção de algodão. Entretanto, participa com menos de 0,4% desse mercado marcado pela

hegemonia asiática. Cerca de 50% da produção mundial de têxteis está concentrada na Ásia,

com destaque para a China. Os países asiáticos lideram todas as estatísticas do setor:

exportação, produção, vínculo empregatício, produção de algodão, investimentos e número de

empresas (ABIT, 2014).

O setor têxtil e de confecção é uma atividade com cerca de 200 anos no Brasil. Foi

responsável pelo surgimento de muitas outras indústrias e motor da revolução industrial no

Brasil. Atualmente, emprega 1,7 milhão de pessoas de forma direta, das quais 75% são

mulheres. A indústria da Moda é o segundo maior empregador na indústria de transformação

e também segundo maior gerador do primeiro emprego (ABIT, 2014). Devido às sucessivas

crises no setor, a Cadeia TC vem perdendo sua competitividade. No ano 2000, as importações

representaram cerca de 2% de todos os insumos têxteis consumidos, enquanto que no ano de

2014 o valor chegou a 17,5% (Alves e Conceição, 2015).

No Brasil, existem diferentes polos têxteis concentrados nas regiões Sul, Sudeste e

Nordeste. A região Sul, que abrange os estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do

Sul, concentra a produção de malha e artigos cama/mesa/banho e, em termos de tecnologia, é

um dos polos mais avançados do País. A proximidade com os consumidores e os incentivos

fiscais tornaram a região Sul o segundo maior polo têxtil do Brasil. Além disso, é nessa região

que se encontra o “Vale da Seda”, em que diversos municípios estão envolvidos na atividade

de produzir casulos de seda. A região Nordeste tem como pontos fortes a produção de denim

(jeans), tecidos de algodão e fios de poliéster, principalmente nos estados do Ceará e

Pernambuco (Bezerra, 2014; Obiettivobrasil, 2016).

A região Sudeste é o maior centro de produção têxtil do Brasil com grande diversidade

de artigos. O Estado do Rio de Janeiro tem seu polo têxtil na região serrana, principalmente

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em Nova Friburgo e Petrópolis, na produção de lingerie, linha praia e esportiva. Minas Gerais

apresenta grandes malharias e pequenos distritos industriais de fiação e confecção de artigos

de algodão. O Estado de São Paulo concentra as maiores confecções e os grandes centros de

comércio de atacado e varejo do País. As empresas instaladas neste Estado representam 29%

do total nacional e apresentam todos os segmentos têxteis. Além disso, cidades da Região

Metropolitana de Campinas compõem a “Região do Polo Têxtil”, que abrange as cidades de

Americana, Santa Bárbara d'Oeste, Nova Odessa, Sumaré e Hortolândia. Neste polo é

possível encontrar grandes fiações, tecelagens e confecções, além de manufatura de têxteis

técnicos e industriais, conforme mapa da Figura 2.4 (IEMI, 2014; Sinditêxtil, 2011;

Obiettivobrasil, 2016).

Figura 2.4: Mapa do Estado de São Paulo - setor têxtil e de confecção (adaptado de IEMI,

2014)

Santos e Valentim (2015) apontam alguns gargalos que dificultam as exportações

brasileiras do setor: ausência de parceiras/alianças estratégicas, ausência de redes integradas,

baixa informatização e ausência de sistemas, dificuldades para produzir em lotes menores e

baixa agilidade, comercialização ineficiente, inexperiência no mercado internacional e baixos

investimentos para o desenvolvimento de produto.

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2.5.1 Atividades Industriais da Cadeia TC

A Cadeia TC (TC) é composta pela obtenção de matéria prima, fiação, tecelagem ou

malharia, beneficiamento e acabamento, confecção e venda, conforme Figura 2.5.

Figura 2.5: Cadeia Têxtil e Confecção completa (adaptado de ABIT, 2014)

A Tabela 2.1 resume as etapas das atividades da cadeia TC.

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Tabela 2.1 Etapas do processo produtivo têxtil (Senai, 2015; Ribeiro, 1984; Araújo e Castro, 1984; Pezzolo, 2007)

Etapa Objetivo Especificidades da Etapa

Fibras Obter matéria-prima têxtil de origem natural, química ou

sintética

Fibras naturais: podem ser de origem vegetal (algodão), animal (lã) ou mineral (amianto) e são obtidas diretamente da natureza

Fibras artificiais: obtida pela união de matéria-prima vegetal (lâminas de celulose) e insumos químicos (solventes)

Fibras sintéticas: obtida pela sintetização de um ou mais subprodutos do petróleo

Fiação Transformar as fibras têxteis em

fios

Fiação convencional ou anel: produz fios penteado (fios mais finos e regulares) ou cardado (fios mais grossos e irregulares)

Fiação Open End ou a rotor: produz fios mais grossos e mais regulares que os fios cardados, maior capacidade de alongamento

Eletrofiação (Eletrospinning): produz filamentos poliméricos com diâmetro em escala nanométrica usando força

eletrostática

Fiação química: produz fios por meio da fusão ou dissolução da massa de polímeros que passam por pequenos orifícios

(fieiras), solidificação dos fios e posterior tratamento e acabamento dos fios

Malharia Transformar fios em tecidos por

meio de laçadas

Malharia de Trama: um mesmo fio alimenta todas as agulhas da máquina, movimento das agulhas é individual, artigos são desmalháveis;

Malharia de Urdume: cada agulha é alimentada por um fio diferente, movimento das agulhas é coletivo, artigos não são desmalháveis.

Tecelagem

Transformar fios em tecidos por meio do cruzamento entre dois

conjuntos distintos de fios: trama

(disposto no sentido horizontal do tear) e urdume (disposto no sentido

vertical do tear)

Preparação do urdume: Conicaleira (máquina que produz embalagem própria para tear); Urdideira (equipamento que

reúne os fios de forma paralela contendo a quantidade necessária para a formação do tecido); Máquina para Tingimento

(equipamento para tingir as embalagens ou rolos); Engomadeira: máquina que reúne os rolos da Urdideira e reveste os fios com uma solução de goma a fim de torná-los mais resistentes; Remeteção: processo manual ou automático de

ordenar os fios passá-los nos liços e nas puas do pente e emendá-los;

Preparação da trama: Conicaleira (máquina que produz embalagem própria para tear), Espuladeira (equipamento que

produz uma embalagem capaz de se alojar na lançadeira e desenrolar com facilidade)

Acabamento Modificar características dos

tecidos

Beneficiamento Primário: preparar o substrato têxtil para a etapa de tingimento

Beneficiamento Secundário: dar cor ao substrato têxtil

Beneficiamento final: modificar, de forma permanente ou não, as características dos tecidos

Vendas Distribuir tecido pronto Logística e Setor de Compras

Planejamento de

Coleção de Moda

Desenvolver conceito e croquis

(desenhos) da coleção Pesquisa de tendência em sites especializados, bureau de estilo e consumidores

Engenharia do

Produto

Transformar o conceito e croquis (desenhos) da coleção em peças

prontas para vestir

Modelagem: traspor os desenhos desenvolvidos para um molde plano ou tridimensional

Enfesto: colocação de camadas de tecido para facilitar o corte simultâneo de várias partes de uma peça

Corte: separação do tecido em diversas partes usando instrumento cortante

Costura: união entre as diversas partes de uma peça

Acabamento: arremate e inspeção da peça pronta

Vendas Distribuir peças prontas para vestir

para o mercado consumidor Logística e Setor de Compras

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2.5.2 Cadeia TC e impactos ambientais

A Cadeia TC está crescendo em volume e produtividade ao mesmo tempo em que

enfrenta vários problemas com impactos ambientais e sociais. O comportamento do

consumidor, durabilidade dos produtos, preço, modelos de negócios, desenvolvimento de

tecnologia, infra-estrutura, políticas governamentais e acordos internacionais são vistos como

fatores-chave para garantir um futuro sustentável (Allwood et al, 2006).

A produção de têxteis é caracterizada por um elevado consumo de recursos, tais como

água, combustível e uma variedade de produtos químicos em um processo produtivo longo e

complexo que gera uma carga significativa para o meio ambiente. Dentro da indústria têxtil, o

principal consumo desses produtos químicos é devido ao processamento úmido relacionado

aos processos de preparação, tingimento e acabamento do produto (Parisi et al, 2015).

O Instituto Ethos indica estratégias para a sustentabilidade na indústria têxtil quanto ao

uso e qualidade da água, energia e emissões de gases estufa, uso de químicos e geração de

resíduos e condições de trabalho (Uniethos, 2013). No Brasil, as principais resoluções que

regulam este setor são Resolução Conama no. 357/2005 (classificação dos corpos de água,

condições e padrões de lançamento de efluentes); política nacional do meio ambiente, seus

fins e mecanismos de formulação e aplicação (Lei no. 6.938/1981), implantação de taxas

ligadas a Política Nacional do Meio Ambiente (lei no. 10.165/2000), Resolução Conama no.

313/2002 (destino de resíduos sólidos industriais), política nacional dos recursos hídricos e o

sistema de gerenciamento (Lei no. 9.984/2000), Código Florestal (lei no. 4.771/65) e

Resolução Conama no. 237/1997 (licenciamento ambiental incorporado aos instrumentos de

gestão ambiental) (CNI/ABIT, 2012).

Bruno e Valle (2014) confirmam que a eco-inovação está numa fase embrionária na

indústria brasileira. Os autores relatam que grandes empresas tendem a concentrar a sua

sustentabilidade na melhoria contínua dos seus sistemas de produção, buscando reduzir os

seus impactos ambientais e sociais, a fim de cumprir a legislação. Os métodos sistemáticos de

desenvolvimento de novos produtos não são usados nas empresas; a falta de procedimentos

formais de desenvolvimento de produto ainda é negligenciada tanto em grandes como em

pequenas empresas, fato que dificulta a incorporação da sustentabilidade na produção e na

disseminação dos princípios da sustentabilidade entre os fornecedores.

As projeções para o setor indicam que as inovações estarão relacionadas ao consumo

consciente, à busca por novos materiais, integração com tecnologias de informação e de

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comunicação, novas tecnologias de produção, gestão do ciclo de vida, gestão de cadeias de

suprimento, liderança do design e integração de cadeias produtivas. Até o ano de 2023, a

Cadeia TC brasileira estará imersa na cadeia global em outras áreas do conhecimento, como

engenharia civil, aeronáutica, automobilística, agricultura e medicina, e integração com

dispositivos eletrônicos e digitais (Bruno e Bruno, 2009).

Além disso, a visão de futuro do setor é “ser reconhecido e admirado pela relevância

econômica, política e social de suas atividades, competitivo globalmente e exportador de

destaque no cenário mundial, possuindo como diferencial a utilização ética e sustentável da

diversidade de recursos naturais e de competências humanas, enfatizando com criatividade a

identidade brasileira, interagindo com outras cadeias produtivas e formando uma rede de valor

ágil e versátil, intensiva em conhecimento e integrada desde a concepção até a disposição

final de seus produtos – customizados, funcionais e inovadores - que despertem a emoção e

atendam às exigências dos diferentes segmentos de consumo” (CNI/ABIT, 2012).

Braga Jr. et al (2009) afirmam que a aquisição de uma nova tecnologia deve ser

precedida de uma preparação técnico-econômica da organização em um processo denominado

transferência de tecnologia. Este processo tem como base o compartilhamento de uma

inovação entre organizações, institutos de pesquisa e universidade. A tendência é deixar a

ciência encarregada de prover dados e conhecimento, porém é necessário treinar usuários com

habilidades necessárias de modo a criar grandes conjuntos de dados (Desouza e Smith, 2014).

Quanto à transferência tecnológica na cadeia têxtil brasileira, Braga Jr. et al (2009)

afirmam que uma tendência na aquisição de novas tecnologias, porém ainda sem um

planejamento prévio da organização. Em consequência, pode haver a subutilização da

tecnologia adquirida, falta de capacitação de mão-de-obra e ausência de inovações nos

sistemas gerenciais.

2.5.3 As evoluções tecnológicas na Indústria Têxtil: da Primeira à Quarta Revolução

Industrial

2.5.3.1 Primeira Revolução Industrial

A Primeira Revolução Industrial foi particularmente marcante para a indústria têxtil. No

ano de 1733, John Kay patenteou a lançadeira voadora impulsionada por uma corda que

aumentou o consumo de artigos produzidos em teares, conforme Figura 2.6. Antes dessa

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invenção, o fio era transportado manualmente de um lado para outro no tear, fato que limitava

a largura do tecido. Entretanto, foi somente no ano de 1760 que a invenção tornou-se popular

com possibilidade de uso de fios com diferentes cores (McNeil, 1990).

Figura 2.6: Lançadeira voadora – correspondente à década 1740 (Padgett, 2016)

James Hargreaves inventou a Spinning Jenny no ano de 1764 (Figura 2.7), uma máquina

de fiar que substituiu o método manual de produção de fios. De acordo com McNeil (1990),

um acidente com sua roda de fiar e o movimento das mãos dos artesãos foram inspirações

para o desenvolvimento desta máquina. Após 36 anos da invenção, o número de fusos

aumentou mais de quinze vezes (Ribeiro, 1984).

Figura 2.7: Spinning Jenny – correspondente ao ano de 1764 (Alamy, 2016)

Arkwright apresenta diversas contribuições no maquinário têxtil. Ele patenteou em 1769

a fiandeira hidráulica, uma máquina de fiar que combinava o sistema da Spinning Jenny com

uma roda d’água e cilindros (Figura 2.8A) que possibilitava a obtenção de um fio mais regular

e a carda (Figura 2.8B), no ano de 1775, que consistia em um sistema preparatório para iniciar

a produção têxtil (McNeil, 1990; Ribeiro, 1984).

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(A) (B)

Figura 2.8: Fiandeira Hidráulica (A) e Carda (B) - correspondente à década 1780

(Anirudh, 2015)

Uma das invenções mais importantes do sistema de fiação foi a introdução do fuso

mecânico na fiandeira hidráulica (Mula Selfatina) no ano de 1779 que permitiu a produção de

um fio de alta qualidade e substituiu a produção doméstica pela produção em massa (Ribeiro,

1984; McNeil, 1990).

Joseph-Marie Jacquard, em 1801, combinou mecanismos já existentes para desenvolver

o Tear Jacquard, ilustrado na Figura 2.9. Ele também foi o inventor dos cartões perfurados

que, mais tarde, foram considerados a base para os cartões de memória usados nos

computadores (McNeil, 1990).

Figura 2.9: Tear Jacquard – correspondente à década 1810 (PVCLOOM, 2016)

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A Primeira Revolução Industrial teve o carvão como a principal fonte de energia e a

extração do minério de ferro foi efetivamente explorada no século XIX. Braudel (1996) e

Hobsbawn (1986) afirmam que o ferro começou a ser utilizado na fabricação de máquinas

somente no final do século; a metalurgia se restringia a produção de ferramentas, pregos,

parafusos, barras de ferro, entre outros. Em algumas localidades da Inglaterra, berço da

Primeira Revolução Industrial, o maquinário têxtil ainda era fabricado de madeira. As fábricas

têxteis eram locais insalubres, sem iluminação, segurança e leis trabalhistas. Conforme Beaud

(2005), a industrialização se desenvolveu as custas da massa operária das indústrias têxtil,

metalúrgica e de carvão.

2.5.3.2 Segunda Revolução Industrial

A transição para a Segunda Revolução Industrial foi marcada pelo aumento na

produtividade e na introdução de novas fontes de energia na indústria têxtil. John Thorp criou

um novo método de fiação no ano de 1828: o filatório de anéis (Figura 2.10). A característica

mais importante deste filatório está relacionada com a possibilidade de fiar uma quantidade

maior de fios simultaneamente e possibilitar a combinação de várias etapas em um único

processo (McNeil, 1990; Ribeiro, 1984).

Figura 2.10: Filatório de Anéis - correspondente à década 1830 (Wikimedia Foundation,

2016)

Além disso, a primeira máquina de malharia circular foi patenteada em 1816 (McNeil,

1990). Alguns anos mais tarde, em 1847, a malha tubular tornou-se popular devido ao padrão

Rib (ou Ribana), ponto mais usado em suéteres, meias, golas e punhos (Frings, 2012). Em

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1856, Matthew Townsen inventou a agulha de lingueta que simplificou a produção de malhas.

No ano de 1864, William Cotton adaptou uma máquina de propulsão mecânica capaz de

tricotar simultaneamente várias meias (McNeil, 1990).

Um dos primeiros bens de consumo produzidos em massa foi a máquina de costura,

como mostrado na Figura 2.11. Apesar de ter sido inventada anteriormente, Isaac Singer

patenteou a primeira máquina de costura doméstica no ano de 1851, que mudou drasticamente

o consumo e produção de roupas. Em consequência, esta máquina de costura foi adaptada

para outros segmentos, como o setor calçadista (McNeil, 1990).

Figura 2.11: Máquina de Costura - correspondente à década 1860 (Singer, 2016)

2.5.3.3 Terceira Revolução Industrial

A Terceira Revolução Industrial, também conhecida como Revolução Digital, é

caracterizada pelo uso de microprocessador, projeto auxiliado pelo computador (Computer-

Aided Design – CAD), fibra óptica, telecomunicação, biogenética e laser (Finkelstein e

Newman, 1984). A customização em massa, em que se produz em grandes quantidades com

itens individualizados de acordo com o usuário, foi um desafio para a indústria têxtil (Davis,

1989; Fralix, 2001; Troxler, 2013). De acordo com Fralix (2001), o ajuste do vestuário e cor

são duas limitações para a adoção de customização em massa na indústria têxtil. Por outro

lado, algumas soluções tecnológicas, tais como escaneamento (Figura 2.12A), modelagem 3D

e estamparia digital (Figura 2.12B) estão sendo gradualmente adotadas pela indústria têxtil.

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(A) (B)

Figura 2.12: Escaneamento (A) e Estamparia Digital (B) (Rahman et al, 2015; Flag

Printing Machine, 2016)

2.5.3.4 Quarta Revolução Industrial

A Quarta Revolução Industrial indica a necessidade de integração entre o vestuário e

ferramentas de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC). De acordo com o CCS

Insight (2016), haverá um grande crescimento dos dispositivos móveis conectados e

computadores vestíveis, conforme Figura 2.13.

Figura 2.13: Previsão do mercado de dispositivos móveis conectados (CCS Insight, 2016)

A tendência de consumo consciente é mostrada na Figura 2.14, com as iniciativas de se

buscar a origem das roupas, com a substituição das embalagens plásticas por de papel

reciclado, o uso de algodão orgânico na composição dos tecidos, na fiscalização por parte de

Institutos e Organizações Não Governamentais (ONGs).

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Figura 2.14: Ambiência das iniciativas do setor têxtil e de confecção para a produção e

consumo consciente (autora)

A Quarta Revolução Industrial preconiza a necessidade de conexão entre todos os

fluxos de informação ao longo do processo produtivo. Deste modo, Gloy et al (2013)

desenvolveram o sistema autônomo de produção têxtil, que permite uma produção rápida e

flexível. Este sistema prevê o uso de tecnologias digitais e CPS para que as máquinas se

comuniquem entre si e com os operadores informando status e possíveis problemas de

funcionamento e manutenção. Assim, é possível que as máquinas se reconfigurem e adaptem

a um novo pedido, como mostra a Figura 2.15.

Figura 2.15: Processo autônomo na indústria têxtil (adaptado de Gloy et al, 2013)

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Quanto à interação homem-máquina, o uso de dispositivos pessoais (Smartphones,

tablets) torna a produção transparente ao indicar os parâmetros mais relevantes no processo

produtivo. Além disso, uma vez que as diretrizes do processo já são programadas, os

problemas de interrupção ou quebra de máquinas podem ser facilmente resolvidos, como

ilustra a Figura 2.16 (Gloy et al, 2013).

Figura 2.16: Interface home-máquina na manutenção de máquinas (adaptado de Gloy et

al, 2013)

Fazem parte da pesquisa de Gloy et al (2013) o desenvolvimento de um sistema de auto

otimização da tensão do urdume na tecelagem plana e um sistema automático de detecção de

falhas na fabricação de malhas. Ainda segundo os autores, áreas como têxteis inteligentes,

fabricação de tecidos 2D e 3D e têxteis médicos são áreas promissoras para o uso da Indústria

4.0. Bruno (2016) descreve o futuro da produção e consumo de artigos têxteis com o fim de

vantagens do baixo custo no sistema da produção têxtil em países em subdesenvolvidos e em

desenvolvimento, uso intensivo de tecnologia ubíqua nos denominados computadores

vestíveis (wearables), novos sistemas de produção (mini-fábricas, fábricas digitais,

impressoras 3D) e uso da biotecnologia e nanotecnologia na fabricação de tecidos funcionais.

O Projeto Jacquard, parceria do Google com a fabricante de jeans Levis®, utilizou o

conceito de wearables para desenvolvimento de um tecido de malha interativo feito a partir de

fios têxteis condutivos, que pode ser conectado ao smartphone, como ilustrado na Figura 2.17

(Project Jacquard, 2017).

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Figura 2.17: Projeto Jacquard (adaptado de Project Jacquard, 2017)

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3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Os procedimentos metodológicos adotados na presente pesquisa têm caráter

predominantemente exploratório, baseado em um estudo de caso cujo principal objetivo é a

prospecção tecnológica do setor têxtil para a fabricação de camisetas de algodão.

A pesquisa exploratória visa esclarecer conceitos e ideias para torná-los mais

explícitos e precisos. Este tipo de pesquisa proporciona maior familiaridade com o problema

apontado que pode ser analisado por meio de levantamento bibliográfico e estudo de caso

(Gil, 2007).

O levantamento bibliográfico iniciou-se com a busca por pesquisas já publicadas sobre

Avaliação do Ciclo de Vida de processos produtivos têxteis. Além disso, os artigos foram

selecionados de acordo com o ano de publicação (a partir do ano de 2011) tendo como

temática indústria têxtil brasileira. O ano de 2011 foi escolhido por ser o mesmo ano da

formalização do termo “Indústria 4.0” na feira da Hannover; assim, pôde-se analisar se as

mudanças previstas pela Indústria 4.0 foram concretizadas. As pesquisas que atenderam os

requisitos supracitados são apresentadas na Tabela 3.1.

Tabela 3.1: Autores-base para a ACV têxtil (autora)

Desta maneira, quatro processos produtivos para a produção de camisetas 100% foram

delimitados: Obtenção de Matéria-Prima, Fiação, Malharia e Confecção. A escolha deste

objeto de estudo deveu-se também pela preferência dos consumidores brasileiros por roupas

produzidas com fibras naturais, especialmente de algodão ou misturas de algodão para o dia-

a-dia (Cotton Council International, 2011) e importância do País na produção mundial de

algodão.

Autor(es) Processo Produtivo Limite da Pesquisa

Barbosa (2012) Fiação Matéria-prima/Transporte/ Fiação

Donke (2013) Fibra de Algodão Cultivo/Colheita/Transporte

Pimenta e Gouvinhas (2011) Confecção Modelagem/Enfesto/Corte/Costura/Acabamento

Santos e Fernandes (2012) Malharia Matéria-Prima/Malharia/Embalagem

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Para cada processo produtivo, aplicou-se o desdobramento funcional descrito por Pahl

et al (2007). Esta técnica relaciona entradas e saídas, que correspondem a

material/energia/informação, às funções e subfunções. Esta técnica, por ser descritiva e

quantitativa, apresenta uma visão geral de encadeamento dos processos produtivos, bem como

indica as perdas de material/energia/sinal de cada processo.

Os dados coletados foram novamente simulados no programa openLCA. Este software

foi desenvolvido em 2006 pela empresa GreenDelta e tem sido atualizado periodicamente.

Com isso, novos resultados foram gerados, permitindo a comparação dos impactos ambientais

entre os quatro sistemas produtivos.

Por fim, o modelo de prospecção da tecnologia contemplou dois métodos:

Monitoramento (Assessment), cujo intuito é acompanhar a evolução dos fatores que podem

ser agentes de mudança, e Previsão (Forecasting), que consiste na projeção das mudanças

tecnológicas. A etapa de Monitoramento Tecnológico teve como base documentos obtidos em

bancos de patentes, abrangendo patentes nacionais e estrangeiras, desde o ano de 2011 até os

dias atuais. A Previsão foi realizada com informações históricas e modelagem teórica das

tendências (Amparo et al, 2012). O Monitoramento e Previsão foram realizados em cada

processo produtivo, para todos os componentes de cada subfunção.

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4 MODELO DE REFERÊNCIA PARA A INTEGRAÇÃO ENTRE

FERRAMENTAS DE AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA E

INDÚSTRIA 4.0

Na presente Tese, notou-se a necessidade de construir dois modelos. O primeiro diz

respeito ao ciclo de vida do produto no contexto Indústria 4.0 no qual se determina os fluxos e

interações entre os atores (seção 4.1). Com base neste modelo pôde-se delinear o modelo de

referência em que são integradas ferramentas de avaliação do ciclo de vida e Indústria 4.0

(seção 4.2).

4.1 Ciclo de Vida do produto no contexto Indústria 4.0

Hellweg e I-Canals (2014) descrevem quatro configurações de ciclo de vida (ver Figura

2.2) em que os atores de todas as configurações são semelhantes e modificam sua posição de

acordo com a configuração analisada. Portanto, pode-se inferir que as quatro configurações

são passíveis de união. Além disso, os fluxos apresentados pelos autores não contemplam as

perdas do sistema produção-consumo, as entradas e saídas quantitativas de matéria, sinal e

energia e a influência de cada ator no sistema.

A intersecção entre Indústria 4.0 e ciclo de vida do produto se faz necessária

principalmente na gestão de informação. Enquanto as ferramentas de Avaliação do Ciclo de

Vida (ACV) organizam dados de entrada e saída relacionados ao ciclo de vida de um produto,

as ferramentas tecnológicas da Indústria 4.0 preconizam meios de obter, armazenar e

comunicar os dados coletados ao longo do processo produtivo.

Neste contexto, a ACV se beneficiaria dos CPS, da informação vinda em tempo real da

IoT e do histórico de informações do Big Data de forma a recalcular-se ou atualizar-se em

tempo real para cada estágio de produção de cada componente. Por sua vez, a Indústria 4.0

ganharia uma ferramenta consagrada e estudada a exaustão para quantificação do impacto

ambiental de um processo e/ou produto e, dada sua ubiquidade, estender esta análise para

esferas mais abrangentes e em tempo real.

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Além disso, as tendências mundiais descritas pelo Instituto CIFS (Copenhagen Institute

for Futures Studies) contemplam ciência, tecnologia, ambiente e sociedade, conforme a

Tabela 4.1 (CIFS, 2014).

Tabela 4.1: Megatendências mundiais (CIFS, 2015)

Megatendências Subtendências

Desenvolvimento Demográfico Urbanização; Crescimento da População e Envelhecimento

Crescimento Econômico Mudança na Hegemonia Econômica; Crescimento da Classe

Média, Papel das Mulheres na Economia

Sustentabilidade Mudança Climática; Escassez de Recursos e Eco-segurança

Desenvolvimento Tecnológico Difusão da Tecnologia; Inovação Tecnológica e Ciências da

Vida

Foco na Saúde Saúde "faça você mesmo"; do Tratamento à Prevenção e

Percepção de Bem-Estar

Globalização Privatização; Economia de Serviços e Aumento da Consciência

Global

Individualização Crescimento dos Micromercados; Estilo de Vida do Século 21 e

Economia "faça-você-mesmo"

Sociedade em Rede Mercado P2P; Poder do Grupo e Mídias Sociais

Democratização Empoderamento Individual; Transparência e Diversidade dos

Valores

Polarização Polarização Corporativa; Crescente desigualdade de renda e

Polarização do Mercado

Imaterialização Economia de Experiência; Aumento da Responsabilidade Social

e "Voltar ao básico"

Sociedade do Conhecimento Hiper-especialização; Economia de Conhecimento e

"Googlelização"

Aceleração Aceleração dos Negócios; da Reação à Proatividade e

Gratificação instantânea

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Como consequência do cenário das diferentes mudanças em curso nos âmbitos

social-cultural-econômico, o ciclo de vida de um produto proposto na Figura 4.1 apresenta

seis fluxos (1-6), quatro atores principais (Matéria-Prima, Indústria, Consumo e Descarte),

ferramentas de tecnologia da informação e comunicação da Indústria 4.0 e Recursos

Financeiros.

Figura 4.1: Ciclo de Vida no contexto da Indústria 4.0

O fluxo 1 refere-se à Matéria-Prima e à Indústria de transformação. Nesta etapa, é

possível coletar e acessar os dados relativos à exploração de insumos e recursos naturais, local

de origem da matéria-prima, condições de trabalho e recursos empregados.

Por sua vez, o fluxo 2 engloba a Indústria de Transformação e o Consumo, em que a

matéria-prima é transformada em produtos a serem entregues ao consumidor final. Neste

contexto, os dados rastreados advêm do processo de desenvolvimento, fabricação e transporte

de um produto. Assim, as estratégias corporativas são aplicadas por meio do levantamento de

dados sobre as preferências do consumidor, tendo como base os CPS, IoT e Big Data para

dinamizar os modelos de produção e negócios.

Já o fluxo 3 interliga o Consumo com o Descarte relativo ao pós-uso de um produto. O

ponto ideal de descarte é quando um produto atinge seu fim de vida (end-of-life) (Chang et al,

2014); entretanto, na maioria dos casos, o produto é descartado com pouco ou nenhum uso,

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devido ao seu curto ciclo de vida, indução do consumo de novos produtos e rápida

substituição do produto adquirido, em um processo conhecido como obsolescência

programada (Echegaray, 2015). Neste fluxo, esta lógica pode ser modificada ao adotar a

comunicação como ferramenta de interface entre produção e consumidor.

O fluxo 4 relaciona a Matéria-Prima com o Descarte, em que os dados dos resíduos

descartados durante a exploração da matéria-prima são analisados para que haja a

possibilidade de geração de subprodutos que podem ser refornecidos à Indústria (fluxo 5) ou

Consumo (fluxo 3). Enquanto o fluxo 4 aproveita os descartes da matéria-prima, o fluxo 5 os

direciona para a indústria como forma de reaproveitamento de material que seria descartado.

O fluxo 4 representa a matéria-prima retrabalhada (alocação de subprodutos), enquanto que o

fluxo 1 representa a matéria-prima virgem.

Por fim, o fluxo 6 é pontuado pelo gerenciamento individual dos impactos gerados.

Neste ponto, uma mudança da forma como a ACV deve ser aplicada é necessária, uma vez

que a dinâmica de produção e consumo é alterada radicalmente e a ética e impactos

ambientais e sociais são priorizados. Este fluxo representa um movimento ainda em expansão,

mas que deve ser considerado como parte atuante na sociedade contemporânea: movimento

slow (Honoré, 2009). São exemplos deste movimento o “slow fashion”, “from farm to table” e

“slow cities” (Osbaldiston, 2013).

4.2 Modelo de Referência: Integração da Avaliação do Ciclo de Vida e Indústria 4.0

O modelo de referência da presente pesquisa inicia-se com a descrição das funções de

um produto por meio de uma estrutura funcional descrita por Pahl et al (2007). A função é

entendida como objetivo do produto, definida por uma construção semântica de verbo,

indicando a ação, e um substantivo, objeto sobre o qual a ação atua. Complementando esta

definição, Rozenfeld et al (2006) afirmam que a função descreve uma capacidade desejada ou

necessária para que o produto exerça seu objetivo e especificações predeterminadas.

Pahl et al (2007) determinam a função total como a relação global entre entradas e

saídas de uma planta, uma máquina ou uma montagem. Assim, as entradas e saídas que

consistem em fluxos de material, sinal e energia, são representadas por linhas diferenciadas

em um diagrama de blocos. Se a função geral é complexa, é necessário dividí-la em

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subfunções, a fim de procurar soluções simples e inequívocas. Os autores indicam que as

subfunções devem ser estruturadas em torno de um fluxo principal. Quando a estrutura de

função atinge o menor nível de complexidade, o próximo passo é detalhar fluxos auxiliares e

suas subfunções. Assim, o desdobramento funcional segue até atingir um nível mais simples,

tal como ilustra a Figura 4.2.

Figura 4.2: Estrutura funcional (adaptado de Pahl et al, 2007)

Por energia entende-se as energias mecânica, térmica, química e nuclear, além de força,

corrente e calor. Material indica um gás, fluido, sólido, pó, matéria-prima, material, corpo-de-

prova, objeto de tratamento, produto acabado e componente. Por fim, informação representa

uma grandeza mensurável, indicação, impulso de comando, dados e informações (Pahl et al,

2007).

Pahl et al (2007) propõem uma metodologia para determinar as funções, subfunções e

componentes de uma planta, uma máquina ou uma montagem. O modelo de referência será

adaptado desta metodologia, com acréscimo de ferramentas de avaliação do ciclo de vida e

mudanças no contexto produção-consumo do cenário da Indústria 4.0, conforme Figura 4.3.

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Figura 4.3: Modelo de referência completo (adaptado de Pahl et al, 2007)

O primeiro passo é descrever uma função total, que consiste em atender uma tarefa

global, relacionando variáveis de entrada e de saída, conforme Figura 4.4.

Figura 4.4: Passo 1 – especificação da função total (adaptado de Pahl et al, 2007)

O segundo passo consiste em desdobrar a função total em subfunções, correspondentes

à maneira como a função total é executada, ilustrado na Figura 4.5. Vale ressaltar que nesse

passo é necessário encadear todas as subfunções, fato que pode ser influenciado pelo contexto

sócio-econômico-cultural em que os sistemas estão inseridos.

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Figura 4.5: Passo 2 - especificação de subfunções (adaptado de Pahl et al, 2007)

O terceiro passo é relacionar os componentes físicos (maquinário, por exemplo) que

executam as subfunções, como mostrado na Figura 4.6.

Figura 4.6: Passo 3 - especificação de componentes (autora)

O passo 4 fundamenta-se em quantificar os fluxos de entrada, saída e perdas do

sistema das subfunções (Figura 4.7). A coleta de dados pode ser de origem primária – dados

ainda não publicados coletados no local da pesquisa – ou secundária – em que se buscam

informações de dados existentes em fontes como banco de dados de uma empresa,

publicações de órgãos governamentais, relatórios setoriais, entre outros (Sebrae, 2013).

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Figura 4.7: Passo 4 - especificação dos fluxos de entrada e saída (autora)

No quinto passo, a ACV é implementada conforme descrito na norma ISO 14040:

2006 (ver item 2.4). Assim, é possível comparar os impactos ambientais entre as variáveis de

uma mesma entrada ou comparar os impactos ambientes das várias subfunções que formam

um sistema. Como resultado desse passo, serão identificadas as subfunções que não atendem

aos requisitos ambientais desejados que, por meio do monitoramento tecnológico, poderão

modificar o seu componente correspondente.

Como consequência da identificação da subfunção crítica de um sistema (Passo 5) e

dos componentes físicos relacionados a essa subfunção (Passo 3), é possível modificar os

componentes físicos tendo como suporte a descrição do desenvolvimento científico e

tecnológico dos mesmos. Esta modificação corresponde ao sexto passo (Figura 4.8). Sugere-

se analisar cada componente de acordo com critérios pré-estabelecidos, de acordo com as

diretrizes de cada pesquisador, para facilitar a comparação entre os componentes.

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Figura 4.8: Passo 6 - monitoramento tecnológico dos componentes (autora)

O último passo é a expansão do monitoramento tecnológico dos componentes. A

Previsão (Forecasting) determina as diversas tendências tecnológicas baseadas no contexto

sócio-econômico-cultural e identifica oportunidades de pesquisa e desenvolvimento que

atenda às subfunções.

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5 ESTUDO DE CASO: PRODUÇÃO DE CAMISETAS 100%

ALGODÃO

Nesta seção serão apresentadas e discutidas as etapas da elaboração do modelo de

referência para produção de camisetas de algodão, dentro dos limites dos sistemas produtivos

adotados na presente pesquisa (obtenção de matéria-prima, fiação, malharia e confecção)

descritos no capítulo 3.

5.1 Passo 1: Especificação da Função Total

No primeiro passo, determinou-se a função total da Cadeia TC. A produção industrial

deve atender a uma determinada demanda ou nicho de mercado; no caso da indústria têxtil, a

função total corresponde a “suprir demanda têxtil”, conforme Figura 5.1.

Figura 5.1: Passo 1 – especificação da função total Cadeia TC (autora)

5.2 Passo 2: Especificação de Subfunções

O passo 2 requer a especificação das subfunções. Adotando os limites da pesquisa dos

sistemas de obtenção de fibras de algodão, fiação, malharia-acabamento-embalagem e

confecção, as subfunções são apresentadas na Figura 5.2.

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Figura 5.2: Passo 2 – especificação das subfunções da Cadeia TC (autora)

Devido à complexidade das subfunções dos sistemas, é necessário desdobrar novamente

as subfunções para obter um nível mais detalhado. A subfunção “Obter Fibras Têxteis” (S1)

está relacionada às etapas de cultivo do algodão, separação das fibras pós-colheita, eliminação

das impurezas das fibras, produção de fardos de algodão e distribuir os fardos para

comercialização, como mostra a Figura 5.3.

Figura 5.3: Passo 2 - desdobramento da subfunção "Obter Fibras Têxteis" (autora)

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A subfunção “Transformar Fibras em Fios” (S2) é desdobrada em abrir os fados de

algodão advindos da etapa de obter fibras têxteis para separar as fibras compactadas, eliminar

impurezas das fibras (cascas, folhas, etc), prover paralelização das fibras ao escovar em

sentido único as fibras e organizá-las em feixes, prover estiramento da fibra e título4, prover

torção às fibras para dar maior resistência aos fios, reunir os fios em embalagens específicas

que serão distribuídos para os fabricantes de tecido (Senai, 2015). A Figura 5.4 ilustra as

subfunções e fluxos de energia, material e sinal.

Figura 5.4: Passo 2 - desdobramento da subfunção "Transformar Fibras em Fios" (autora)

Para ser executada, a subfunção “Transformar Fios em Tecidos” (S3) tem como base a

Malharia. O tecido de malha é formado por um só fio (tecimento por trama) ou por vários fios

(tecimento por urdume), tendo como base a laçada. A formação da laçada consiste na

movimentação da agulha e inserção do fio na agulha, em que uma laçada passa por dentro da

anterior sem que exista um ponto de ligamento fixo entre elas (Senai, 2015). Após o tecido ser

construído, é necessário executar a etapa de acabamento. O objetivo desta etapa é agregar

características funcionais e/ou estéticas ao substrato têxtil para atender o mercado

consumidor. É necessário preparar o substrato têxtil para um posterior tratamento químico

com corantes e/ou acabamentos físico, químico e físico-químico. A preparação do tecido,

conhecido como Beneficiamento Primário, é composta por um conjunto de operações para

limpeza e eliminação de substâncias (graxas, óleos, entre outros) que poderão dificultar a

afinidade do substrato com corantes ou outros produtos químicos (Senai, 2015; Ribeiro,

1984). Esse processo é descrito na Figura 5.5.

4 Título é a relação entre um determinado comprimento e o peso correspondente de um fio (Ribeiro, 1984).

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Figura 5.5: Passo 2 – desdobramento da subfunção “Transformar Fios em Tecidos” (autora)

A última subfunção da cadeia estudada, “Transformar Tecidos em Peças Prontas para

Vestir” (S4), é composta por diversas atividades, conforme Figura 5.6. Esta subfunção

contempla as etapas do desenvolvimento da ficha técnica, que contém os desenhos técnicos,

amostra de tecidos, metragem e grade de tamanhos das peças, aviamentos usados e tem gasto

em cada etapa da confecção da peça (Manoel e Pereira, 2016). A modelagem, que

corresponde à subfunção “Criar Molde das Peças”, é a execução dos riscos e graduação das

peças; o corte do tecido separa as partes das peças em lotes, enquanto que a união dessas

partes fica a cargo da costura. A coloração do tecido, denominado também como

Beneficiamento Secundário, pode ser feito na superfície total (Tingimento) ou parcial

(Estamparia) do substrato têxtil. No recorte adotado na presente pesquisa, somente a

Estamparia será contemplada. A finalização das peças corresponde à revisão, inspeção de

qualidade e revisão do produto final (Andrade et al, 2015).

Figura 5.6: Passo 2 – desdobramento da subfunção “Transformar Tecidos em Peças Prontas

para Vestir” (autora)

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5.3 Passo 3: Especificação dos Componentes

O passo 3 requer a especificação dos componentes para cada subfunção. Na presente

pesquisa serão usadas as subfunções mais desdobradas.

A subfunção “Cultivar Algodão” exige uma ampla gama de máquinas agrícolas, que

executam tarefas de preparação do solo, distribuição das sementes no solo em uma

profundidade e espaçamento específicos e a colheita dos produtos. A subfunção “Separar

Fibras” consiste no uso de um conjunto de máquinas para receber e separar as fibras da

semente de algodão, representadas pela algodoeira e o descaroçador, respectivamente. A

eliminação das impurezas das fibras fica a cargo do limpador. Por fim, o enfardamento do

algodão é realizado pelo condensador, alimentador e prensa. O condensador inicia o processo

de retirada do ar das fibras e forma uma manta, o alimentador encaminha as fibras até a

prensa para, finalmente, formar o fardo na prensa (Ampasul, 2010). Para a distribuição dos

fardos de algodão, são necessários o meio de transporte e o sistema de monitoramento. Todos

os componentes e suas respectivas subfunções são mostrados na Figura 5.7.

Figura 5.7: Passo 3 – especificação dos componentes da subfunção “Obter Fibras Têxteis”

(autora)

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A subfunção “Abrir Fardos” é realizada na Sala de Abertura, composta pelos

equipamentos Abridor e Batedor, que abrem os fardos de algodão para separar as fibras de

modo a facilitar a formação do fio. A carda promove o rearranjo individual das fibras para

eliminar impurezas e paralelizá-las. O conjunto Reunideira, Laminador e Penteadeira também

compõem o sistema de paralelização das fibras e retirada das fibras curtas. No Passador, as

fibras são estiradas e a relação peso/unidade de comprimento é determinada. A Maçaroqueira

e o Filatório aplicam torção ao fio (Ribeiro, 1984). Por fim, o meio de transporte e o sistema

de monitoramento executam a distribuição dos fios, conforme Figura 5.8.

Figura 5.8: Passo 3 – especificação dos componentes da subfunção “Transformar Fibras em

Fios” (autora)

A especificação dos componentes da subfunção “Transformar Fio em Tecidos” diz

respeito à descrição dos elementos de máquina da máquina circular monocilíndrica, que

produz tecidos de ligamento meia malha ou Jersey simples destinados para a produção de

camisetas. Nessa máquina, a preparação dos fios para a formação da malha corresponde à

ação dos componentes: guia-fio (responsável por orientar o fio até as agulhas) e frontura

(placa de aço onde são alojadas as agulhas). O movimento das agulhas para a formação das

malhas é realizada pelo conjunto de componentes: excêntrico, agulhas e platina. Os

excêntricos acionam as agulhas, as platinas retém o tecido formado e garantem que as malhas

formadas tenham sempre o mesmo tamanho, e as agulhas são o elemento principal da

formação das malhas. Por fim, o mecanismo puxador do tecido enrola o tecido formado para

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evitar formação de vincos ou quebras (Senai, 2015). A preparação do tecido para a etapa de

acabamento é iniciada com o Foulard, equipamento que impregna o tecido com uma solução

química para retirada da goma dos fios que dificultam a absorção dos corantes e pigmentos

nas fibras (Ribeiro, 1984). A distribuição do tecido pronto fica a cargo dos componentes meio

de transporte e sistema de monitoramento. Os componentes e suas respectivas subfunções são

ilustrados na Figura 5.9.

Figura 5.9: Passo 3 - especificação dos componentes da subfunção "Transformar Fios em

Tecidos" (autora)

A execução da subfunção “Elaborar Ficha Técnica” pode ser feita manualmente ou com

auxílio de um software, como por exemplo, os programas Audaces Idea, Kaledo Lectra e

CorelDraw (Manoel e Pereira, 2016). A criação de moldes, também pode ser executada

manualmente ou com auxílio de software, como por exemplo, os programas Audaces

Vestuário, Lectra, Investronica, Moda 01, RZ CAD Têxtil e Gerber (Silveira e Silva, 2011). A

subfunção “Cortar Tecido” engloba o planejamento do corte e corte propriamente dito,

havendo a possibilidade de realizar esta etapa de forma manual ou com auxílio de programas

de computador e máquinas automáticas. O planejamento do corte requer o conhecimento das

características do tecido e o encaixe dos moldes de forma otimizada, também conhecido como

nesting, e pode ser executado nos programas Audaces Encaixe, RZ CAD Têxtil, entre outros.

Por fim, o corte propriamente dito pode ser executado com auxílio ferramentas elétricas,

como serras ou facas, ou com uma máquina automática (Nishida, 2015). A estamparia,

especificamente a estamparia à quadro, são necessários os quadros e secadores. Um desenho é

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gravado no quadro e decomposto de acordo com as cores necessárias para a formação da

imagem, e a preparação da tela depende da moldura e forma de fixação; a alimentação da

máquina é manual e a termofixação é feita por secadores (Senai, 2015; Ribeiro, 1984). Os

componentes e as subfunções são ilustrados na Figura 5.10.

Figura 5.10: Passo 3 - especificação dos componentes da subfunção "Transformar Tecidos em

Peças Prontas para Vestir" (autora)

A visão geral da função total com os desdobramentos das subfunções e seus respectivos

componentes encontra-se no APÊNDICE A.

5.4 Passo 4: Especificação dos fluxos de entrada e saídas

A especificação dos fluxos de entrada e saída relacionam quantitativamente energia,

material e sinal de acordo com cada subfunção desdobrada. Para os quatro sistemas estudados,

os fluxos de entrada e saída são mostrados na Figura 5.11. O detalhamento dos dados será

mostrado no item 5.5.1.

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Figura 5.11: Passo 4 - especificação dos fluxos de entrada e saída (autora)

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5.5 Passo 5: Implementação da Análise do Ciclo de Vida (ACV)

Santos e Fernandes (2012) relataram uma análise do ciclo de vida de uma malharia, que

produz a malha Jersey, 100% algodão, cardada, gramatura 330g/m2. Os autores concluíram

que a produção e beneficiamento da fibra de algodão estão fortemente relacionados com os

impactos no solo, acidificação e eutrofização. A malharia impacta nas radiações, emissões

inorgânicas e mudança climática. Por fim, os principais impactos no processo de

beneficiamento da malha são a emissão de ozônio, emissões orgânicas e combustíveis fósseis.

Pimenta e Gouvinhas (2011) conduziram uma pesquisa operacional e ambiental em uma

confecção. Nesta pesquisa, os autores notaram que 20% de todo o tecido usado na confecção e

30% da energia elétrica eram desperdiçados. Os autores não apresentam os impactos

ambientais, pois focam somente nos aspectos econômicos, especificamente nos custos de

produção.

Barbosa (2012) e Donke (2013) concluíram que a cotonicultura é responsável pela

maior parte dos impactos ambientais na cadeia TC, devido ao uso de insumos agrícolas

químicos e uso da terra para cultivo. Barbosa (2012) aplicou a ACV em uma fiação em que

analisou a produção de fios e transporte. Por sua vez, Donke (2013) analisou a produção

agrícola do algodão para produção de fibras.

A seguir, a aplicação da ACV na Cadeia TC conforme a norma ISO 14040:2006, tendo

como base de dados os autores supracitados.

5.5.1 Definição do Escopo e Objetivo da ACV

- Objetivo e escopo do estudo: este estudo tem como objetivo analisar os

impactos ambientais em quatro sistemas produtivos da Cadeia TC e pretende ser um

relatório adicional à ACV na indústria têxtil;

- Unidade Funcional: 1 kg camisetas, 100% algodão;

- Processo de alocação: alocação de massa, de acordo com dados originais;

- Limites do sistema: berço ao túmulo, os sistemas e limites do sistema

analisados no presente trabalho são ilustrados na Figura 5.12:

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Figura 5.12: Passo 5 – limites do sistema da Cadeia TC a serem analisadas (adaptado de

ABIT, 2014)

- Os processos adotados neste trabalho foram divididos em quatro grupos:

Sistema 1 (S1): correspondente à subfunção “Obter Fibras Têxteis”, que

inclui o processamento de algodão;

Sistema 2 (S2): correspondente à subfunção “Transformar Fibras em

Fios”, que inclui o processo de fiação;

Sistema 3 (S3): correspondente à subfunção “Transformar Fios em

Tecidos”, que inclui os processos de malharia, acabamento e embalagem;

Sistema 4 (S4): correspondente à subfunção “Transformar Tecidos em

Peças Prontas para Vestir”, que inclui os processos de confecção e

acabamento;

- Metodologia de avaliação de impacto: openLCA software (versão 1.4.2), base

de dados ecoinvent 3.1, Eco Indicator 99;

- Limitações: dados baseados em literatura acadêmica;

- Qualidade dos dados: os artigos foram selecionados de acordo com o ano de

publicação (a partir do ano de 2011) tendo como temática indústria têxtil brasileira.

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5.5.2 Análise do Inventário de Ciclo de Vida (AICV)

Os valores de entradas e saídas adotadas na simulação são apresentados na Tabela 5.1.

Tabela 5.1: Passo 5 – entradas e saídas do inventário (adaptado de Donke, 2013; Barbosa,

2012; Santos e Fernandes. 2012; Pimenta e Gouvinhas, 2011)

Sistema Unidade Entradas Saídas

S1

Ocupação – terra ha*a 0,00105 0 Arável – terra ha 0,00105 0 Transformação - terra ha 0,00105 0 Água kg 6,09974 0 Glifosato kg 0,00379 0 Fungicidas kg 0,00256 0 Gipsita kg 1,11387 0 Semente de Algodão Ureia Sulfato de Amônia Inseticidas Sulfato de Zinco

kg kg kg kg kg

0,3285 0,14889 0,21065 0,03349

0,001053

0 0 0 0 0

Diuron kg 0,00568 0 Superfosfato triplo kg 0,30802 0 Diesel kg 0,17693 0 Cal kg 1,11387 0 Herbicidas kg 0,00917 0 Borax kg 0,01913 0 Reguladores de Crescimento kg 0,42433 0 Cloreto de potássio kg 0,00023 0 Fibra de Algodão kg 0 3,78866

S2 Fibra de Algodão kg 3,78866 0 Eletricidade MJ 40,0606 0 Transporte T*km 3,72161 0 Perdas kg 0 0,43586 Emissões ar kg 0 4,45922*10-8 Produção Fio kg 0 3,35280

S3

Produção de Fio kg 3,35280 0 Malharia kg 3,35280 0 Acabamento kg 3,35280 0 LDPE kg 0,09469 0 LDPE – Extrusão kg 0,17983 0 Beneficiamento - branqueamento kg 0,00018 0 Eletricidade - alta tensão MJ 156,46400 0 Eletricidade- baixa tensão MJ 36,57600 Calor MJ 103,63200 0 Transporte, carga >16t T*km 0,04724 0 Reciclagem kg 0 0,50292 Tecido de Algodão kg 0 2,84988

S4

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Tecido de Algodão kg 2,84988 0 Consumo de Água L 72 36 Pigmentos Eletricidade

kg MJ

0,35 53,1

0,028

1,591 Acabamento Têxtil kg 0,3 0,05 Papel - molde Kg 0,5 0

Camiseta 100% Algodão Kg 0 1

5.5.3 Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida

Uma visão geral do processo de produção construído em digrama de blocos pelo

programa openLCA é mostrada na Figura 5.13.

Figura 5.13: Passo 5 – modelo da tela do programa openLCA (elaborado pela autora)

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Os resultados da Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida estão resumidos na Tabela 5.2

e na Figura 5.14.

Tabela 5.2: Resultados da Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida (elaborado pela autora)

Categoria do Impacto S1 S2 S3 S4 Unidade

Qualidade do Ecossistema – Conversão de terra

0,0004 0,0894 0,0629 0,0714 PDF*m2

Qualidade do Ecossistema – Ocupação de terra

0,0009 0,1350 0,0840 0,0954 PDF*m2*a

Qualidade do Ecossistema – Acidificação e Eutroficação

0,0255 3,3158 2,3171 2,5957 kg SO2 eq

Qualidade do Ecossistema - Ecotoxicidade 0,0026 0,0168 0,0086 0,0135 kg 1.4-DB

Ecossistema – Total 0,0271 3,5419 2,4649 2,7639 kg 1.4-DB

Saúde Humana – Mudança clima 0,0062 0,4806 0,3638 0,3046 kg CO2 eq

Saúde Humana – Destruição da camada de ozônio

7,9899E-10 5,3777E-09 2,8927E-09 2,0701E-09 kg CFC-11 eq

Saúde Humana – Total 0,0063 0,4815 0,3645 0,3052 kg 1.4-DB

Recursos – Combustíveis fósseis 0,9793 15,5289 9,7365 8,3715 MJ surplus

energy

Recursos – Minerais 0,0032 0,0793 0,0554 0,0536 MJ surplus

energy

Recursos – Total 0,9825 15,6082 9,7918 8,4251 MJ surplus

energy

Figura 5.14: Passo 5 – resultados da Avaliação do Impacto de Ciclo de Vida (elaborado pela

autora)

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5.5.4 Interpretação dos Resultados

O efeito da acidificação aumenta a acidez da água e do solo que forma as "chuvas

ácidas", enquanto a eutrofização promove uma produtividade anormal dos elementos de um

ecossistema devido à concentração de nutrientes químicos. Ambos os impactos estão

relacionados com a diminuição da qualidade da água e da biodiversidade dos ecossistemas e

estão fortemente relacionados com o uso de fertilizantes (Acero et al, 2015). A produção de

matérias-primas, em particular as fibras naturais como é o caso do algodão, é uma das

principais causas de acidificação e eutrofização. No entanto, nota-se na Tabela 5.2 que os

sistemas S2, S3 e S4 apresentam valores elevados devido aos produtos químicos utilizados no

processo de acabamento e a falta de tratamento de efluentes, em acordo com os resultados

descritos por Yuan et al (2012) e Terinte et al (2014).

De acordo com Middlebrook e Tolbert (2000), muito tem sido feito contra o uso de

substâncias que destroem a camada de ozônio, especialmente com políticas globais como o

Protocolo de Montreal (1987), Londres (1990) e Copenhagen (1992). No entanto, os

resultados da Figura 5.14 indicam que todos os quatro processos contribuem para a destruição

da camada de ozônio, que pode ter consequências danosas à saúde humana, aos ecossistemas

naturais, à vida marinha e aos animais devido à crescente entrada de raios UVB na atmosfera

terrestre (Acero et al, 2015). Bhaumik e Dimova (2014) afirmam que a indústria têxtil não

apresenta um desenvolvimento tecnológico significante desde a virada do século nos países

em desenvolvimento, o que pode ser um argumento para a manutenção de práticas industriais

incompatíveis com a realidade ambiental insustentável contemporânea.

Ecotoxicidade é o impacto de substâncias tóxicas no ecossistema (Guinée, 2002), e

influencia significativamente na perda de biodiversidade e extinção de espécies. Sua unidade

de referência é expressa em unidade, kg, 1,4-diclorobenzeno (1,4 DB) (Acero et al, 2015). Os

resultados da Figura 5.14 indicam que todos os processos apresentam impacto de

ecotoxicidade, principalmente por estarem relacionados com produtos químicos orgânicos e

inorgânicos, pesticidas e combustíveis fósseis.

A mudança climática é uma alteração da temperatura global causada pelas emissões de

gases de efeito estufa resultantes principalmente das atividades industriais em escala global.

Este impacto é expresso como Potencial de Aquecimento Global (Global Warming Potential -

GWP) na unidade de referência, kg, CO2 equivalente (Acero et al, 2015). A mudança

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climática é observada nos sistemas de S2 e S3, como mostrado na Tabela 3, principalmente

por causa do processo de tingimento, também descrito por Zhang et al (2015).

A conversão de terra refere-se a uma mudança da cobertura de uma área e ocupação de

terra refere-se a uma utilização contínua de uma área (Mattila et al, 2011). As unidades

expressas nestes casos são a "fração potencial de desaparecimento de espécies" (PDF) vezes

m2 e por PDF*m

2*ano, respectivamente (Acero et al, 2015). Ambos os impactos analisam a

área de terra alterada e perda de solo e espécies na agricultura, silvicultura, mineração e

transporte (Finnveden et al, 2009) que são observados em S2, S3 e S4.

A taxa de consumo de energia, incluindo a eletricidade e os combustíveis fósseis, é alta

na indústria têxtil. A quantidade de consumo de recursos na Tabela 5.1 corresponde a um

paradigma não sustentável descrito por Wang et al (2015) como uma contribuição da indústria

para a degradação ambiental e a exploração de recursos não renováveis.

5.6 Passo 6: Monitoramento tecnológico dos Componentes

O monitoramento tecnológico fundamenta-se na pesquisa por patentes em bancos de

dados nacionais e internacionais de cada componente. Para tanto, é necessário determinar

parâmetros de busca como palavras-chave, países depositantes, período, entre outros. O

monitoramento tecnológico demarca o estado-da-arte dos componentes e auxilia na previsão

de tecnologias futuras.

Na presente pesquisa, foram selecionadas duas bases de dados, uma internacional em

língua inglesa (Google Patents) e outra nacional (Instituto Nacional da Propriedade Industrial

- INPI). Foram analisadas as patentes depositadas a partir do ano de 2011, em acordo com o

período adotado no escopo da ACV.

Assim, todos os componentes especificados no passo 3 (vide item 5.3) foram

contemplados na busca por patentes. Para uma melhor leitura do monitoramento tecnológico,

quatro tabelas foram organizadas de modo a descrever os componentes, suas respectivas

tecnologias aplicadas e/ou evolução dos elementos construtivos, e exemplos de patente para

cada subfunção.

Para a análise das patentes, foram adotadas as tipologias de projeto descritas por

Fonseca (2000) como:

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Projeto original: possui alto grau de novidade conceitual e alto grau de

complexidade de configuração;

Projeto variante ou reprojeto: possui baixo grau de novidade conceitual e baixo

grau de complexidade na mudança de configuração;

Projeto adaptativo: possui alto grau de novidade conceitual e baixo grau de

complexidade de configuração;

Projeto de desenvolvimento: possui baixo grau de novidade conceitual e alto grau

de complexidade na sua configuração;

Os componentes vinculados à subfunção “Obter Fibras Têxteis” são como projeto

variante, uma vez que muitas patentes descritas são adaptações de máquinas existentes ou

aperfeiçoamento do método. São exemplos dessas adaptações os diversos dispositivos

acopláveis às máquinas de preparo de solo, colhedora e alimentador (Bertino, 2013; Klein,

2014; Rylander, 2013; Marchesan, 2016; Silva et al, 2015; Orlanda, 2014;) e as mudanças na

configuração das máquinas (Seki e Balestri, 2017; Henkels (2015); Yang et al (2013). Os

dispositivos automáticos para auxílio na colheita e descaroçamento manual de algodão (Jun e

Liang, 2016; Xiuyun, 2012) são considerados projetos de desenvolvimento, pois auxiliam na

execução de uma função com variáveis complexas sem acrescentar novidades conceituais.

Nesta mesma linha de raciocínio estão o uso de robôs para colhedora (Kahani, 2016) e a

plataforma robótica para preparo do solo (Cavenders-Bares e Bares, 2016). Ainda nesta

subfunção, são considerados projetos originais os sistemas de comunicação, controle e

monitoramento em tempo real dos meios de transporte (Foster et al, 2013; Santos, 2016;

Ferguson, 2013), por apresentarem alto grau de complexidade e de novidade conceitual.

Todas as informações relativas aos componentes, tecnologias e patentes são apresentadas na

Tabela 5.3.

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Tabela 5.3: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Obter Fibras Têxteis"

(autora)

Componente Elementos de Construção e Tecnologia Exemplos de Patente

Máquina de Preparo do Solo

Plataforma robótica multifuncional Cavender-Bares e Bares (2016); Rylander (2013); Foster (2013)

Implemento agrícola para conformação do solo

Marchesan (2016); Silva (2015);Orlanda (2014)

Semeadeira

Evolução do sistema de controle da semeadeira

Bergen (2016); Liu (2012); Mariman et al (2014)

Evolução dos elementos construtivos da semeadeira

Rylander et al (2012); Garner et al (2015); Souza (2014); Tavares e

Giangola (2015); Garner et al (2016)

Colhedora

Dispositivo para acoplamento em tratores convencionais

Bertino (2013); Klein (2014);

Dispositivo automático para colheita manual de algodão

Jun e Liang (2016)

Utilização de robôs para mapeamento da plantação e localização de frutos prontos

para colheita Kahani (2016);

Plataformas completas para colheita Seki et al (2017)

Descaroçador

Dispositivo manual para descaroçamento de algodão em pequenas propriedades

Xiuyun (2012)

Dispositivo separador de fibras de algodão e impurezas

Tong (2016); Ruscheng (2014)

Evolução dos elementos construtivos do

descaroçador Jin-tu (2013); Zhikui (2013)

Limpador

Ferramenta para desacoplar rolos do limpador

Meng e Wang (2013)]

Evolução dos elementos construtivos do limpador

Li (2013)

Condensador Evolução dos elementos construtivos do

condensador Yu (2011); Pan e Zhang (2012)

Alimentador Dispositivo para fornecimento e descarga

de material fibroso Jacobs e Tammen (2014)

Prensa Evolução dos elementos construtivos da

prensa Henkels (2015); Yang et al (2013)

Meio de Transporte

Dispositivo para transporte autônomo Marins et al (2016); Ferguson e Dolgov

(2013)

Dispositivo regenerador de energia Mcalister (2014)

Sistema de Monitoramento

Evolução do sistema de comunicação Santos (2016); Yu et al (2012); Lowell et

al (2013)

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Na subfunção “Transformar Fibras em Fios”, a maioria das patentes descrevem um

projeto variante, ao indicar a evolução dos elementos construtivos e dos métodos de execução

da função com baixo grau de novidade conceitual; exemplos desse projeto são os sistemas de

abertura do fardo de algodão (Huazhong, 2014), o dispositivo adicional de cardagem (Muller,

2015) e a evolução dos elementos construtivos da maçaroqueira (Morandi et al, 2013),

filatório (Havliczek, 2013) e foulard (Zhao et al, 2013). Por outro lado, o sistema de controle

de qualidade da Penteadeira (Zhi et al, 2011) é entendido como um projeto de

desenvolvimento, ao apresentar um alto grau de complexidade e baixo grau de novidade

conceitual. A Tabela 5.4 apresenta os componentes, tecnologias e patentes dessa subfunção.

Tabela 5.4: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção “Transformar Fibras em Fios”

(autora)

Componente Elementos de Construção e Tecnologia Exemplos de Patente

Abridor

Evolução dos elementos construtivos do abridor

Yang et al. (2011)

Dispositivo para desembalar fardos de algodão

Vanke et al. (2012); Huazhong (2014)

Plataforma automática para abrir fardos Tong-Gang (2014)

Batedor Não há registros -

Carda

Dispositivo adicional de cardagem Muller (2015); Kriegler (2012);

Leinders (2015)

Evolução do dispositivo de recolhimento de manta cardada

Pischel e Leinders (2013); Weber, Friedrich e Leinders (2013)

Reunideira Dispositivo compressor para reunideira Stahlecker e Huber (2016)

Laminador Evolução do dispositivo formador de fitas Elegant (2014);Chen e Huang

(2015); Li (2015)

Penteadeira

Evolução dos elementos construtivos da penteadeira

Zhang et al. (2012); Ling (2013)

Evolução do sistema de controle de qualidade da penteadeira

Zhi et al. (2011)

Maçaroqueira Evolução dos elementos construtivos da

maçaroqueira Zhang et al. (2013);

Morandi et al. (2013)

Filatório de Anel

Evolução dos elementos construtivos do filatório

Havliczek (2013)

Evolução do método Wen et al. (2011)

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As patentes das componentes da subfunção “Transformar Fios em Tecidos” apresentam

características de projeto de desenvolvimento (Wu, 2013; Min Zhou et al, 2013; Aramaki e

Shimasakoda, 2013) e projeto variante (Chen, 2011; Gao, 2013; Mayer Karl, 2012). Além

disso, há também exemplos de projeto adaptativo, com mudança conceitual no componente e

baixo grau de complexidade, como no caso das patentes de agulha e platina que evitam o

acúmulo de fibrilas de algodão (Tian, 2013; Hong, 2016). As informações são compiladas na

Tabela 5.5.

Tabela 5.5: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Transformar Fios em

Tecidos" (autora)

Componente Elementos Construtivos e Tecnologia Exemplos de Patente

Guia-Fio Evolução do dispositivo guia-fio Mayer Karl (2012)

Frontura

Evolução dos elementos construtivos da frontura

Li-Ping et al. (2011)

Dispositivos ajustáveis para frontura Gao (2013); Zhuang (2014)

Agulha de lingueta Evolução dos elementos construtivos

da agulha Tian (2013); Yu-Jun (2011); Hong

(2011)

Excêntricos Evolução dos elementos construtivos

dos excêntricos Giminchan (2016); Li (2011)

Platina Evolução dos elementos construtivos

da platina Huang (China); Li (2013); Chen

(2011)

Mecanismo Puxador de Tecido

Evolução dos elementos construtivos do puxador

Min et al. (2013); Wu (2013)

Dispositivo eletrônico para controle do puxamento do tecido

Aramaki e Shimosakoda (2013)

Foulard Evolução dos elementos construtivos

do foulard

Zhao et al. (2013); Franchetti (2014); Christ e Marzinkowski

(2013)

Por fim, na subfunção “Transformar Tecidos em Peças Prontas para Vestir”, os

componentes são classificados como projeto variante e projeto de desenvolvimento. As

patentes dos componentes relacionadas ao projeto variante são as adaptações dos elementos

do quadro para estamparia (Sedrez, 2013), secadores (Zonggen, 2012; Hwa, 2016), mesa de

corte (Tong, 2012), máquina de costura (Chen, 2015; Medeiros, 2015) e ferro de passar (Ong,

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2016; Soares, 2013). Os projetos de desenvolvimento estão relacionados ao sistema de

controle do posicionamento do quadro para estamparia (Xingxing, 2012) e posicionamento

das peças de tecido na máquina de costura (Guerreschi, 2016). O projeto de desenvolvimento

fica a cargo da mesa de corte automática, cuja complexidade é alta e o grau de novidade

conceitual é baixo. A Tabela 5.6 descreve os componentes, tecnologias e patentes desta

subfunção.

Tabela 5.6: Passo 6 - Monitoramento tecnológico da subfunção "Transformar Tecidos em

Peças Prontas para Vestir" (autora)

Componente Elementos Construtivos e Tecnologia Exemplos de Patente

Mesa de Corte Evolução dos elementos construtivos

da mesa Lanlan et al. (2013); Wenwu e Sheng

(2012); Tong (2012)

Máquina de Costura

Evolução do sistema de controle da máquina de costura

Guerreschi (2016); Shuwei e Bin (2013); Nakamura (2013)

Evolução dos elementos construtivos da máquina de costura

Chen (2015); Medeiros (2015); Dokoupil (2016)

Quadro para Estamparia

Dispositivo de posicionamento do quadro

Xingxing (2012)

Evolução do método Sedrez (2013); Yafu et al. (2012)

Secadores para estamparia a

quadro

Evolução dos elementos construtivos do secador

Hwa (2016)

Evolução do método Zonggen (2012)

Ferro de Passar

Evolução do método Guerreschi (2012)

Evolução dos elementos construtivos do ferro de passar

Ong (2016); Soares (2013); Gomes (2015); Sakai (2015); Jobory Fawaz

(2013); Kai (2013); Wenquan e Lixin (2015); Ducruet e Gameiro (2014)

Em termos gerais, percebe-se que há poucos projetos originais dentre os componentes

descritos; as patentes analisadas indicam adaptações das máquinas ou adição de componentes

no sistema de controle do equipamento. Assim, é notável a importância da previsão

tecnológica na determinação de tecnologias que já foram desenvolvidas, mas ainda não são

aplicadas em sua totalidade, e na identificação de possíveis novas tecnologias que atendam as

demandas da Quarta Revolução Industrial.

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5.7 Passo 7: Previsão tecnológica

Nota-se que as patentes da subfunção “Obter Fibras Têxteis” relacionadas a

implementos agrícolas para o cultivo de algodão não descrevem uma mudança conceitual e/ou

aumento da complexidade, mas optam pela manutenção do projeto original com acréscimo de

elementos automatizados. Pode-se inferir que tais implementos representam a revolução

digital ocorrida na Terceira Revolução Industrial. As patentes dos componentes da etapa de

formação dos fardos de algodão descrevem um processo evolutivo dos elementos

construtivos, em que há progressiva inserção de dispositivos tecnológicos, caracterizando uma

passagem da Segunda para a Terceira Revolução Industrial. Por fim, os sistemas de

comunicação, controle e monitoramento em tempo real dos meios de transporte indicam a

presença de elementos tecnológicos da Quarta Revolução Industrial.

Os componentes da subfunção “Transformar Fibras em Fios” apresentam

características fortemente relacionadas a Segunda Revolução Industrial, principalmente no

desenvolvimento de dispositivos para aumento da capacidade produtiva das máquinas e

evolução do método; um exemplo disso é o Filatório, cuja patente original data da Segunda

Revolução Industrial e, até os dias atuais, seu projeto conceitual não foi radicalmente

modificado. Entretanto, há descrições de patentes que indicam um movimento inicial de

mudança na configuração das máquinas e sistemas de controle, que conduzirão os

componentes à Terceira Revolução Industrial.

A subfunção “Transformar Fios em Tecidos” tem como componente principal a

máquina circular. As patentes analisadas pontuam a evolução dos elementos construtivos da

máquina, que objetivam o aumento da capacidade produtiva e o desenvolvimento de novos

tecidos. Assim como no caso do Filatório, a máquina circular também tem sua origem na

Segunda Revolução Industrial e seu conceito ainda permanece similar ao projeto original. Os

os sistemas eletrônicos de controle de qualidade, velocidade de puxamento do tecido pronto e

modificação das agulhas inserem tecnologias da Terceira Revolução Industrial. As patentes

do Foulard, componente que executa a subfunção de preparar o tecido para a estamparia,

indicam modificações dos elementos construtivos, mas baixo grau de inovação conceitual.

As patentes do conjunto de componentes da subfunção “Transformar Tecidos em Peças

Prontas para Vestir” apresentam sistemas automatizados que caracterizam a Terceira

Revolução Industrial, como a automação do corte do tecido, os dispositivos para auxiliar o

posicionamento do tecido na máquina de costura e dos quadros de estamparia sobre o tecido e

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as plataformas automáticas de secagem. Entretanto, percebe-se que não houve mudanças

radicais no conceito dos componentes.

Em termos gerais, nota-se que grande parte dos componentes da Cadeia TC encontra-se

entre a Segunda e a Terceira Revolução Industrial. Poucos componentes apresentam

integração com ferramentas tecnológicas da Quarta Revolução Industrial, porém esses

componentes não estão diretamente relacionados ao processo produtivo têxtil. Ao analisar o

desenvolvimento tecnológico ao longo da história da humanidade, fica claro que a Cadeia TC

sempre teve papel pioneiro na inovação da produção industrial e na influência do

comportamento do consumidor. Entretanto, nas últimas décadas, outros setores

acompanharam as inovações tecnológicas, como é o caso da indústria automotiva, enquanto a

indústria têxtil permanecia com seu parque industrial. Por este motivo, a previsão tecnológica

é uma maneira de responder a esta defasagem de inovação do setor.

Na produção de fibras de algodão, é necessário que os implementos agrícolas sejam

capazes de obter e gerenciar informações em tempo real das condições atmosféricas, do solo,

da qualidade das sementes e insumos para auxiliar o processo de tomada de decisão das ações

envolvidas do cultivo até a colheita. Além disso, essas informações devem ser armazenadas

sob forma de banco de dados para alimentar os fluxos de entrada e saída da Avaliação do

Ciclo de Vida. Existem patentes que tratam dos sistemas de aquisição e gerenciamento de

dados (Curkendall et al, 2006), da transmissão de dados via IoT para o consumidor (Dlott et

al, 2008) e do gerenciamento das condições climáticas (Frey, 2013), porém ainda não há um

uso extensivo dessas ferramentas.

A Indústria 4.0 modificará a organização das fábricas e modelos de negócio. Dois

modelos serão amplamente utilizados: a fábrica inteligente e a mini-fábrica. A Fábrica

Inteligente tem como princípio a integração entre diversos stakeholders em um ambiente

virtual e colaborativo, controle e monitoramento remoto das atividades industriais por meio

das cópias virtuais do ambiente físico e uso intensivo de tecnologias ubíquas em dispositivos

portáteis. As mini-fábricas são baseadas na produção sob demanda, em que a produção

depende diretamente da demanda do consumidor. Para a produção de fios e tecidos, o

monitoramento remoto das máquinas e das condições ambientais e o uso de QR Code (Quick

Response Code) e RFID (Radio-Frequency IDentification – identificação por radiofrequência)

para acesso a dados, são exemplos de componentes adicionais ao maquinário. Vale ressaltar

que as informações contidas dos dispositivos de monitoramento estão localizadas em

embalagens e etiquetas que serão descartadas nas etapas seguintes da produção têxtil. Assim,

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é preciso que as informações estejam contidas no fio, como no caso do Projeto Jacquard

(Project Jacquard, 2017).

A etapa de confecção pode ser reconfigurada em uma mini-fábrica, que engloba os

setores de pedidos, modelagem, beneficiamento secundário, corte, costura, acabamento e

expedição. Cabe ressaltar que nesta mini-fábrica todos os componentes devem automatizados,

sendo necessário um projeto original para cada máquina. Exemplos de componentes da

Fábrica Inteligente e da mini-fábrica são ilustrados nas Figura 5.15 e Figura 5.16,

respectivamente.

Figura 5.15: RFID (à esquerda) e monitoramento (Gloy et al, 2013)

Figura 5.16: Exemplo de mini-fábrica (AM4U, 2017)

Além do constante monitoramento e da autonomia das máquinas, o setor de manutenção

de máquinas terá como principal ferramenta a realidade aumentada. Assim como já acontece

em algumas indústrias, o uso de dispositivos (óculos, por exemplo) que apresentam dados e

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indicam possíveis causas do defeito é uma mudança que impacta diretamente no cotidiano dos

trabalhadores.

Em todas as etapas do processo produtivo, o controle e monitoramento em tempo real

das condições ambientais formarão um extenso banco de dados que serão convertidos em

impactos ambientais com a simulação da ACV. Os dados gerados, além de indicarem os

pontos críticos de uma atividade industrial, podem ser adotados como parâmetros de

rotulagem ambiental (ecolabel). A importância da rotulagem ambiental vai além da

mensuração dos impactos gerados, será uma ferramenta de comunicação para o consumidor

final no momento da aquisição do produto e fará parte da estratégia das organizações.

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6 DISCUSSÃO

O modelo proposto para a integração entre ferramentas do ciclo de vida do produto e

Indústria 4.0 apresenta duas vertentes: visão geral das funções, componentes, tecnologias e

impactos ambientais de uma cadeia produtiva completa ou uma análise local de um sistema

industrial específico.

Uma das vertentes do modelo proposto prevê a análise local de um sistema industrial

específico. Dada a subjetividade do desdobramento funcional, necessidade de obtenção de um

grande volume de dados, falta de familiaridade com a montagem do modelo e acesso restrito à

dados de outros elos da cadeia, sugere-se o uso simplificado do modelo, restringindo a

aplicação do modelo à uma única função ou subfunção. Assim, o modelo pode ser montado

com mais rapidez e a busca por soluções alternativas ou novas tecnologias é facilitada. A

visão micro permite uma resposta rápida a um determinado problema, entretanto não

contempla o contexto geral da produção.

A visão geral de uma cadeia produtiva completa, como foi o caso da presente Tese,

permite a análise da interligação entre subfunções e componentes, que se relacionam

diretamente com os fluxos de entrada e saída e, consequentemente, resultam em impactos

ambientais que se acumulam ao longo do processo produtivo e repercutem no produto final.

Esta visão geral deixa clara a importância que cada elo tem no resultado final; quando

comparadas as informações de cada sistema, é possível dimensionar a influência de cada um

deles nos inventário do ciclo de vida e assim buscar soluções alternativas para determinado

ponto crítico. As soluções alternativas se apresentam na contraposição entre o monitoramento

e a previsão tecnológica; em termos práticos, os componentes adotados são analisados quanto

ao grau de inovação conceitual e complexidade e comparados com patentes e descrição das

tecnologias que estão sendo desenvolvidas. Além disso, a visão geral permite o controle e

monitoramento das atividades industriais de modo a gerar padrões comuns de qualidade entre

os stakeholders e até parâmetros de gestão dos impactos ambientais para a manutenção de um

rótulo ecológico.

O desdobramento funcional da Cadeia TC baseou-se no objetivo de cada etapa

produtiva. Foram analisados dados de entrada e saída para determinar as ações de

transformação dos fluxos de material, energia e sinal de cada sistema; além disso, utilizou-se

descrição da literatura para promover uma unificação do vocabulário usado na descrição da

função total e das subfunções.

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Os componentes de cada subfunção também foram pesquisados em literatura e

relatórios de diferentes associações dos setores agrícola, têxtil e de confecção. Há uma vasta

literatura a respeito do maquinário e tecnologias; quanto à análise da inovação conceitual e

complexidade do projeto, foram analisadas patentes de cada componente. O recorte adotado

na presente pesquisa contempla os anos seguintes ao anúncio oficial do conceito de Indústria

4.0 no ano de 2011; entretanto, percebe-se que muitas das ferramentas de tecnologia e

comunicação foram patenteadas muitos anos antes, como por exemplo, o RFID, patenteado na

Segunda Guerra Mundial (Roberti, 2005). A partir do ano de 2011, não houve patentes

descrevendo um projeto original na Cadeia TC, ainda há a busca pela adaptação ou

incremento funcional dos componentes existentes.

Além disso, a pesquisa e análise de patentes indicam que mesmo com a produção

industrial, algumas tarefas manuais ainda são realizadas, como no caso das patentes chinesas

de dispositivos automáticos para auxílio da colheita e descaroçamento de algodão (Jun, 2016;

Xiuyun, 2012). Estas patentes são amostras de que diversos sistemas produtivos da Cadeia TC

ainda são realizados de forma manual ou pouco automatizados. Se por um lado esse fato

representa um possível nicho de mercado que contempla consumidores que buscam produtos

locais e artesanais, por outro indica que a tecnologia disponível ainda não foi totalmente

integrada à produção.

Como uma possível causa da defasagem tecnológica da indústria têxtil, especificamente

no Brasil, pode-se citar a falta de recursos alocados nos setores de Pesquisa e

Desenvolvimento (P&D) de indústrias e instituições de ensino. Lemos et al (2009) afirmam

que a proporção dos gastos com P&D em relação ao faturamento é de 0,22% enquanto a

média da indústria de transformação é de 0,66%, a cooperação entre indústrias não é praticada

e a participação de capital estrangeiro é pouco expressiva.

Quanto ao uso de ferramentas tecnológicas, o primeiro desafio do Brasil é

desenvolvimento de fornecedores de tecnologias. O País vive um paradoxo entre estar em

quinto lugar entre os países com mais usuários de internet e sétimo entre os países com o

maior número de pessoas desconectadas (Banco Mundial, 2016). Outros desafios podem ser

elencados, como a necessidade de digitalização das cadeias produtivas, o estímulo para

adoção de novas tecnologias, aspectos legais e regulatórios e a formação de recursos

humanos. Mais uma vez, reforça-se a falta iniciativas públicas e privadas para o estímulo à

mudança da configuração dos sistemas produtivos no Brasil.

A digitalização das cadeias produtivas foi iniciada na Terceira Revolução Industrial,

com a difusão de programas de computador para auxiliar a execução de tarefas antes feitas

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manualmente. Na indústria têxtil, os programas CAD auxiliam no desenvolvimento de

modelagem, estampas e combinação de cores. Entretanto, as propriedades físicas, mecânicas e

sensoriais do tecido ainda não são representadas de forma detalhada nesses programas. Guo et

al (2011) descrevem estudos na busca por representações cada vez mais reais dessas

características do tecido; essas representações serão cada vez mais necessárias para facilitar as

compras pela internet (e-commerce) de artigos têxteis. Para a Quarta Revolução Industrial,

espera-se que as compras online sejam apoiadas por ferramentas de realidade virtual,

realidade aumentada, escaneamento e aplicativos que permitem simular o caimento das

roupas no usuário.

Guo et al (2011) apontam que as tomadas de decisão nas etapas de encaixe dos moldes,

corte e costura são os maiores problemas da produção fabril têxtil. Nesse sentido, iniciativas

como o uso de inteligência artificial e algoritmo genético (Heckmann e Lengauer, 1998),

sistemas híbridos inteligentes (Wong et al, 2009), robôs que controlam força aplicada ao

tecido na costura (Koustoumpardis, 2003) e linhas totalmente automatizadas e inteligentes

(Donaldson, 2017) representam novos rumos para a indústria têxtil no contexto da Indústria

4.0.

Um dos obstáculos para a adoção de ferramentas tecnológicas é o custo da transição

tecnológica dos sistemas de controle e produção. Para as empresas de pequeno e médio porte,

o custo da aquisição de tecnologia não será recuperado a curto prazo. Além disso, o tempo

destinado ao treinamento e adaptação de funcionários também é um fator que inviabiliza o

projeto de digitalização da produção. Para as empresas de grande porte, por outro lado, o

argumento para a não adesão das tecnologias reside no fato de será necessário uma grande

estrutura para coletar, armazenar e tratar uma grande quantidade de dados gerados

diariamente, fato que elevaria os custos da produção (Majeed e Rupasinghe, 2017).

Esses dados indicam que as ferramentas tecnológicas não vistas como um meio para

aumentar a eficiência da produção, auxiliar no controle de qualidade, manutenção industrial e

controle de estoque; as ferramentas ainda são consideradas como investimentos cujo retorno é

incerto e à longo prazo.

A produção têxtil tende a cada vez mais sair da sua aplicação clássica (vestuário,

cama/mesa/banho, industrial) para ser aplicada sob forma de materiais funcionais, que inclui

os têxteis biomédicos e eletrônicos. Os processos produtivos têxteis oferecem a possibilidade

de criar uma nova geração de materiais dado o arranjo geométrico e topológico dos fios e das

características das matérias-primas. Assim, as fibras de qualquer origem podem ser tratadas

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com substâncias químicas e processos mecânicos para obter novas propriedades, como a

condutividade e memória de forma (Liu et al, 2017).

Dois conceitos que emergem com a Quarta Revolução Industrial é a descentralização da

produção e a customização em massa. Assim, surge o movimento em que o consumidor

projeta e confecciona seu próprio produto. Nesse ponto, as ferramentas tecnológicas em

conjunto com a robótica, impressora 3D, microprocessadores com preços acessíveis e ensino

rápido de linguagem de programação permitem que o consumidor seja um “criador”. Desses

conceitos surge um novo questionamento: o ensino da tecnologia. Papavlasopoulou et al

(2017) fizeram um levantamento de publicações sobre as tecnologias, temas e meio de

aprendizado utilizados por escolas e universidades para instruir alunos sobre como ser um

projetista. Como resultados, os autores apontaram que a velocidade da inovação tecnológica

ainda é maior do que a criação de novas didáticas de ensino, o ensino de linguagens de

programação foi o tema mais abordado nas aulas e o efeito do ensino destas tecnologias

reforça o ambiente colaborativo, redes de contatos, engajamento coletivo e autoestima

individual.

Os impactos ambientais gerados pelos quatro sistemas da Cadeia TC adotados nesta

pesquisa indicaram que todos têm contribuição nos indicadores avaliados. Nota-se que as

perdas do sistema produtivo poderiam ser minimizadas, a reciclagem é pouco estimulada e

difundida no setor, o tratamento de efluentes têxteis é restrito a água e produtos químicos e a

questão social e trabalhista ainda é obscura. Mesmo apresentando resultados alarmantes, a

simulação dos impactos ambientais apresentada neste trabalho pode ser questionada devido à

baixa unidade funcional adotada neste trabalho (1 kg de camisetas, em torno de 5 itens). No

entanto, cabe ressaltar que em escala global a indústria têxtil e de confecção produz 80

bilhões de itens por ano, muitas vezes descartados por saírem rapidamente de moda, não

servirem no corpo ou simplesmente porque os consumidores não gostam mais deles (Eckert,

2015).

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7 CONCLUSÕES

Dado o presente momento de constante modificação, conectividade, digitalização dos

processos industriais, interação entre pessoas e máquinas, descentralização da tomada de

decisão e necessidade de adotar práticas sustentáveis, nota-se que o processo de

desenvolvimento e a análise do ciclo de vida de um produto formarão uma base para o

entendimento da influência do uso de novas tecnologias no processo produtivo.

Foi possível desenvolver um modelo de referência que contemplou os aspectos

funcionais, tecnológicos e ambientais da produção de camisetas para descrever o cenário atual

de alguns sistemas produtivos têxteis e realizar uma previsão tecnológica dos componentes

dado o contexto da Quarta Revolução Industrial. O encadeamento das subfunções, as

especificações dos fluxos de entrada e saída de material, informação e energia e a interrelação

com os componentes permitiu uma visão clara sobre os processos produtivos da Cadeia TC e

a interdependência de todos os atores. A ACV corrobora a importância da análise dos

impactos ambientais ao longo da cadeia produtiva; dentre os sistemas analisados na presente

pesquisa, nota-se que todas as etapas têm participação na geração de impactos negativos para

a saúde humana, condição climática, atmosférica e do solo, porém o sistema para transformar

fibras em fios apresenta os piores índices ambientais.

No monitoramento tecnológico, percebeu-se que o grau de novidade conceitual e de

complexidade de configuração dos componentes da Cadeia TC analisada encontram-se em um

processo evolutivo, em que há automação de partes das máquinas e processos. Assim, pode-se

inferir que a atual configuração da Cadeia TC se encontra na transição para a Terceira

Revolução Industrial, com a digitalização de componentes e processos produtivos.

Para atingir a Quarta Revolução Industrial, as ferramentas tecnológicas devem ser

integradas tanto na produção como no consumo de artigos têxteis. Na produção, são exemplos

de iniciativas as linhas automatizadas e inteligentes, máquinas capazes de comunicar o estado

atual da produção, controle em tempo real da produção e armazenamento de tratamento de

dados (fluxos de material, energia e informação, por exemplo) gerados durante o processo

produtivo. No consumo, pode-se citar o uso de ferramentas tecnológicas para auxiliar a

aquisição de peças de vestuário, principalmente ao simular o caimento dos tecidos e roupas.

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O desafio para a indústria têxtil é acompanhar essas inovações que irão repercutir não

somente na produção, mas também nos modelos de ensino, negócio, nos hábitos de consumo

e em aspectos sociais e culturais nos próximos anos.

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8 TRABALHOS FUTUROS

Como continuidade desta pesquisa, sugere-se:

O uso de dados reais da produção têxtil na simulação da ACV;

Uma maior abrangência dos sistemas produtivos da Cadeia TC, principalmente

com a inserção da etapa de Pós-Consumo;

Uma validação do modelo de referência para ser base de um rótulo ambiental

e/ou diagnóstico do grau de inovação conceitual e tecnológico nacional

específico para a Cadeia TC;

Expansão do modelo para outros sistemas produtivos.

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