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PRINCIPAIS DESAFIOS, OBJETIVOS E BENEFÍCIOS DA INTE GRAÇÃO ENTRE A TECNOLOGIA DA ATOMAÇÃO (TA) E A TECNOLOGIA DA

INFORMAÇÃO (TI)

1Renato Mendes

RESUMO

Nos últimos anos temos assistido a adoção maciça de sistemas informatizados de apoio à produção. Capitaneados pelo surgimento dos primeiros sistemas do tipo SCADA rodando em plataformas de computação economicamente acessíveis (ou os chamados PCs - Personal Computers), são inúmeras as soluções hoje disponíveis para supervisão de processos, gestão de dados históricos, controladores de malhas, controle de ativos e processamento de alarmes, entre várias outras. O grande efeito disto tem sido ganhos expressivos em produtividade e qualidade na gestão operacional dos processos no chão-de-fábrica, sejam eles processos contínuos, do tipo batch ou discretos.

Também nos últimos anos, especialmente em função do chamado “bug do milênio”, as empresas fizeram pesados investimentos de sistemas de gestão empresarial. A sigla ERP (do inglês Enterprise Resource Management) tornou-se termo comum, reduzindo custos operacionais e produzindo mais eficiência nas operações corporativas, principalmente nos chamados “processos de escritório”, tais como faturamento, compras, contas a pagar e receber, etc.

A integração dos sistemas do chão-de-fábrica (níveis 1 e 2 da estrutura de camadas de sistemas ISA) e dos sistemas do tipo ERP (nível 4 da estrutura de camadas ISA) nos apresenta o grande desafio para os próximos anos nas áreas de automação e tecnologia da informação. Apesar de que muitas soluções têm sido oferecidas no mercado tendo como foco a integração entre os níveis 1 e 2 e o nível 4, a grande totalidade delas apresenta-se de forma pontual e ainda não totalmente consolidadas, apesar dos esforços da ISA em estabelecer padrão de integração entre estes níveis através da ISA-95.

Integrar os sistemas do chão de fábric acom os sistemas de tecnologia da informação corporativos é um desafio bem mais complexo do que o tema sugere. Esta complexidade surge das divergências em questões como arquitetura técnica, visão de processos de negócio, metodologia e cultura corporativa, entre outros.

Dentro do cenário acima, o desfio do processo de produção integrado passa obrigatoriamente pela integração do TA e do TI. Sem uma integração homogênea dos processos e dos sistemas será cada vez mais difícil e complexa a entrega de valor ao negócio. Neste trabalho procuramos explorar um pouco mais este cenário, entendo os principais desafios e indicando possíveis caminhos para a condução de projetos nesta área.

1 Diretor da Mezasoft Desenvolvimento de Sistemas e Tecnologia Ltda, Brasil.

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1. O AMBIENTE DE TA

O que comumente chamamos de tecnologia da automação (ou TA) representa todo o conjunto de sistemas e programas de computador utilizados nos níveis inferiores da pirâmide ISA de automação – tipicamente os níveis 0, 1 e 2. Nos últimos anos, com a evolução dos sistemas computacionais de baixo custo (os chamados PC´s – personal computers), um conjunto muito grande de software foi lançado ao mercado com o objetivo de apoiar as operações de manufatura e processos no chão-de-fábrica. Destacam-se entre estes os sistemas SCADA (também conhecidos como sistemas supervisórios), historiadores e os sistemas PIMS – Process Information Management Systems.

Os softwares de TA normalmente são pacotes do tipo ferramenta, onde pode-se adquirir licenças de execução (runtime) e de desenvolvimento. Algumas empresas fornecedoras destes pacotes oferecem ao mercado um conjunto completo de serviços complementares, tais como treinamento, consultoria e suporte especializado. Muito comum é também deixar a cargo dos chamados integradores de soluções a construção do projeto, e em alguns casos o próprio cliente faz a adaptação da ferramenta as suas necessidades e o desenvolvimento da solução final.

Apesar de no início apresentarem severas dificuldades de integração, hoje em dia quase que a totalidade dos softwares de TA utiliza a tecnologia OPC para troca de dados, que apesar de já estar defasada tecnologicamente, cumpre bem com os requisitos que se propõe. Ferramentas de TA, com algumas exceções, vem incorporadas com seu próprio banco de dados, de uso limitado dentro da solução. Extensões de integração com banco de dados corporativos estão disponíveis em vários casos.

A filosofia, estratégia de mercado e de comercialização dos produtos de software de TA assemelham-se muito, tendo como base o posicionamento do produto como ferramenta de engenharia, procurando utilizar os mesmos canais de comunicação e vendas de outros componentes de automação, tais como os PLCs, SDCDs. Hoje quase a totalidade dos grandes fornecedores de PLCs e SDCDs possuem versões próprias de sistemas SCADA e historiadores.

Os sistemas de TA são desenvolvidos com a visão do processo operacional do chão-de-fábrica, estendendo e incorporando os conceitos de engenharia de campo para dentro dos softwares. Muitas das soluções de TA rodam em um único microcomputador, sendo que algumas apresentam um número pequeno de usuários concorrentes, em soluções distribuídas ou do tipo cliente/servidor.

2. O AMBIENTE DE TI

O ambiente de TI caracteriza-se pela visão de processos de negócio, tendo a tecnologia como ferramenta de apoio. Normalmente divididos em infraestrutura e negócio, os sistemas e a cultura da área de TI possui uma grande amplitude, atendendo a todas as

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necessidades de aplicação da informática na empresa. Dentre os mais diversos desafios da área de TI, citamos suas mais importantes áreas de atuação, por grupos:

Infraestrutura: redes, sistemas operacionais, armazenamento de dados, sistemas de comunicação de voz e dados, dispositivos móveis, segurança da informação, etc.

Aplicativos de Usuário: editores de texto, planilha eletrônica, ferramenta de apresentação, e-mail, backup, antivírus, etc.

Aplicativos de Negócio: sistemas financeiros em geral (contabilidade, contas a pagar e receber, faturamento, livros fiscais, etc.), CRM (Customer Relationship Management), ERP (Enterprise Resource Management), BI (Business Intelligence), etc.

É muito comum que sistemas de TI atendem entre dezenas e centenas de usuários concorrentes, sendo que em algumas grandes empresas existem soluções com milhares de usuários, descentralizados em locais diversos, com perfis diferenciados.

O ambiente de TI apresenta um alto grau de complexidade de negócios, sendo bastante desafiador o gerenciamento e operação de seus sistemas e equipes. A área de TI normalmente opta por adquirir sistemas consolidados, contando fortemente com parceiros estratégicos para a oferta de soluções completas contendo licenciamento, desenvolvimento da solução final e serviços de suporte continuado.

Banco de dados centralizado, data centers especializados, padrões bem estabelecidos de integração de dados e métodos e controles rígidos de desenvolvimento de sistemas são ambientes comumente encontrados nesta área. Soluções em TI possuem fortes componentes de continuidade dos negócios, integração de processos e padrões corporativos.

3. A NORMA ISA-95

A ISA oferece ao mercado a norma ISA-95, que é o padrão internacional para integração entre os sistemas empresariais e de controle. Basicamente trata de integração das funções de vendas, finanças e logística, pelo lado do TI, aos sistemas de produção, manutenção e qualidade, do lado do TA. A ISA-95 é dividida em quatro partes, a saber:

ISA-95.01 – Trata dos modelos da ISA-95 e da terminologia da norma.

ISA-95.02 – Trata do modelo de objetos da interface entre os sistemas de controle e os sistemas corporativos.

ISA-95.03 – Trata dos modelos de atividade, ou como as funções da norma interagem entre si.

ISA-95.04 – Trata do detalhamento dos objetos da norma e de seus atributos.

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Ao contrário do que muitos podem pensar a princípio, a ISA-95 não é uma especificação de sistema ou um conjunto de regras absolutas, mas sim um guia para aqueles que necessitam realizar integração entre TI e TA de forma mais organizada e planejada. A norma apresenta-se com linguajar técnico de modelagem de sistemas computacionais, utilizando o padrão UML (Unified Modeling Language), exigindo conhecimentos de OO (Orientação a Objetos) para seu perfeito entendimento.

Figura 1 - Visão Geral da Norma ISA-95

Não é objetivo deste documento entrar em detalhes da norma ISA-95, mas destacar sua existência e importância como guia de implementação da integração TI e TA.

4. DIFERENÇAS CULTURAIS DO AMBIENTE DE TI E DE TA

É natural que a evolução do ambiente de TA faça nascer a inevitável necessidade do encontro desta com o TI corporativo. Mais do que ocasional, a integração TA e TI é uma grande oportunidade para empresas do setor industrial em construir a tão sonhada plataforma de produção em tempo real, ou “empresa em tempo real”, contemplando áreas de planejamento, programação e operação do parque fabril, sincronizando os recursos produtivos às necessidades do mercado.

Além da complexidade natural da tecnologia envolvida, o encontro do TI ao TA traz um enorme desafio cultural de integrar equipes de visão e conceitos oblíquos, sendo normalmente uma fonte permanente de conflitos e problemas de comunicação, gerando

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atrasos em projetos e frustrações para ambas as partes. São poucas as empresas que dão conta de integrar estas culturas de forma produtiva e harmônica, sendo ainda raros os projetos realizados nesta área em que se consegue um bom equilíbrio de custos, prazo, escopo e qualidade.

A seguir apresentamos algumas conflitos comumente encontrados em ambientes de projeto TAxTI:

• TI busca atendar aos procedimentos e a metodologia corporativos de desenvolvimento, enquanto TA normalmente possui a cultura e a liberdade de criação e da engenharia de suas soluções.

• TI procura atender aos requisitos de metadados corporativos no que tange aos sistemas de banco de dados e de integração, enquanto TA busca adotar a modelagem e o padrão já existente nos pacotes e soluções de seu de chão-de-fábrica.

• TA gosta de trabalhar de soluções de controle total – adquirindo ferramentas próprias de desenvolvimento e controlando o ciclo de implementação ponta a ponta. TI procura adotar padrões internacionais e soluções consolidadas, gerenciando o desenvolvimento com método faseado, embutindo um forte componente de terceirização.

• TA tem a cultura de realizar suporte próprio das soluções, com visão de extensão dos processos de manutenção do chão-de-fábrica (elétrica, mecânica, automação, etc.). TI trabalha o processo de suporte de forma multinível, orientado a SLA (Service Level Agreement) muitas vezes contando com parceiros externos e fornecedores especializados.

• TI trabalha organiza ambientes de desenvolvimento, homologação, testes e produção dos sistemas, compartimentalizando estes ambientes e isolando ao máximo o ambiente de produção das fases de desenvolvimento. TA trabalha com ambiente de desenvolvimento, que após o comissionamento é migrado ao sistema de produção. Normalmente não encontramos ambientes de testes e homologação em TA. Pontos de vista e estratégias divergentes, como os exemplos citados acima, são frutos da formação e origem das equipes de TA e TI. Equipes de TA normalmente são oriundas da engenharia, dos processos operacionais, do fazer e construir pelas próprias mãos. Já a cultura das equipes de TI é originária de uma formação dividida entre tecnologia, metodologia e negócios, onde a visão de continuidade de atendimento aos processos de negócio é o principal desafio.

5. PRINCIPAIS ÁREAS DE DOMÍNIO DA INTEGRAÇÃO ENTRE O T A E O TI

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Não existe um limite para a integração entre as áreas de TA e o TI, assim como não existe um escopo mínimo do trabalho. A melhor escolha do escopo deve passar pelas necessidades maiores do negócio e aquelas áreas que mais podem contribuir para os resultados de curto, médio e longo prazo. É comum iniciar-se a integração dos sistemas de TA e TI com aplicações simples de troca de dados, tais como apontamento de alguma informação relevante do chão-de-fábrica no ERP (posição de estoque, trabalho em progresso, etc.) ou envio de algum parâmetro operacional para os sistemas SCADA ou similares (setpoint de processo ou dados de ordem de produção). Estas aplicações, apesar de muito úteis e trazerem grandes resultados, representam ainda muito pouco do ptoencial que a integração TAxTI pode trazer para o negócio. Em uma abordagem de negócio como um todo, normalmente consideramos os seguintes domínios como áreas essenciais do escopo de integração entre TA e TI: Planejamento da produção: Análise e determinação dos objetivos de produção no chão-de-fábrica, a partir de estudos de mercado, histórico de vendas, de pedidos e outros elementos analíticos. O planejamento de produção define “o que” e “quanto” deve ser produzido em janelas de tempo estabelecidas. Programação da produção: Após a determinação dos produtos e das quantidades, é necessária realizar a programação da produção em seus detalhes, tais como a programação de compras e de entrega de materiais, disponibilidade de equipamentos, recursos humanos, ferramentas, infraestrutura, etc. Execução da produção: A execução da produção envolve a delegação das ordens de produção aos seus executores, disponibilização de recursos, apontamentos de tempos e movimentos, controle de qualidade, acompanhamento de estoques de matéria prima, inventários e estoque em produção, execução da manutenção e paradas. Controle de produção e do negócio: Acompanhamento de indicadores e tendências, tratamento de exceções e desvios, suporte à tomada de decisão, controle de inventário e uso de recursos, reporte e registro para auditoria. Somente com a integração TA e TI as funções acima descritas podem ser plenamente suportadas pela tecnologia no contexto corporativo.

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6. PRINCIPAIS OBJETIVOS DA INTEGRAÇÃO ENTRE O TA E O T I Do ponto de vista geral, o principal objetivo da integração entre o TA e o TI é a unificação dos processos essenciais do negócio em toda a empresa, considerando a diferença entre os ambientes tecnológicos e culturais destas áreas. É comum executamos melhorias em TA, em processos do chão-de-fábrica, sem que estes estejam integradas com o restante da empresa. Isto pode nos levar a aperfeiçoar processos que não vão de encontro aos melhores resultados. Nestes casos dizemos que estamos criando excelência no sentido errado, no objetivo inconsistente. Por outro lado, encontramos também mapeamento de processos de negócio em TI onde é exigido do chão-de-fábrica indicadores, tipo de controle ou tempo de execução incompatíveis com a realidade do chão-de-fábrica. Isto leva as áreas corporativas a criar falsas expectativas de execução e graves falhas no planejamento. Alguns reflexos destes descompassos são visíveis. Não é incomum em empresas industriais vermos as equipes de vendas comemorando metas de final do ano sem que o parque fabril tenha sequer capacidade física de produção dos itens vendidos, gerando destruição de valor no cliente que certamente terá pedidos atrasados ou cancelados. Os processos corporativos podem iniciar em qualquer área e terminar em qualquer outra área. Podem se iniciar no comercial, passar pelo marketing e pelo financeiro, ir para o PCP e dali para a logística e a produção. Necessariamente cada um dos participantes falará sua própria língua e terá sua própria visão do processo. A capacidade de realização deste processo ponta-a-ponta é fator chave de sucesso para o bom funcionamento empresarial, e a integração TAxTI é meio tecnológico fundamental para que isto aconteça. O principal foco da integração TAxTI deve sempre ser o suporte e a automação ponta-a-ponta dos processos, indo e vindo das áreas corporativas e do chão-de-fábrica, falando a língua de cada área e respeitando as complexidades e particularidades de cada ator do processo. Lembramos que em uma empresa industrial o chão-de-fábrica é a principal fonte de restrições e limites ao negócio, devido a sua natureza e a natureza de seus recursos. Afinal, não se instala um novo maquinário em curto prazo e às vezes pedidos de insumos devem ser feitos com meses de antecedência para que possam ser entregues no prazo necessário para a produção. Excluindo-se os assuntos financeiros (capital e caixa), o chão-de-fábrica responde por boa parte dos chamados “problemas” empresariais, mesmo se o problema tenha surgido da

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inexistência ou falta de qualidade do planejamento e programação das operações nas áreas corporativas. A construção de uma solução tecnológica que possa unir as ferramentas já consolidadas das áreas de TA e de TI, sempre com a visão do processo ponta-a-ponta, deve ser o principal objetivo de um projeto de integração TA/TI. Cuidar dos metadados, garantir a consistência da integração, embutir e utilizar tecnologia consolidada e pensar na continuidade, expansão e futuro da solução deste seu primeiro momento são fatores críticos de sucesso para uma boa implementação, garantindo que o perfil e a cultura distinta de usuários dos sistemas da empresa terão a mesma visão do negócio e trabalhem sempre com o mesmo objetivo.

7. PRINCIPAIS RESULTADOS EM PROJETOS DE INTEGRAÇÃO TI E TA

São raros os projetos em tecnologia que apresentem resultados tão tangíveis e expressivos quanto a integração do TA e o TI em empresas industriais. Um bom processo de planejamento de produção pode reduzir em 95% a pontualidade de entrega aos clientes, e proporcionar reduções da ordem de 50% em níveis de estoque de produção. Existem vários casos de implementações que possuem payback contados em semanas ou até dias.

A visão em tempo real dos indicadores de execução pode reduzir em 90% as perdas e o estoque em processo, assim como indicar com precisão os gargalos, que muitas vezes não são fixos, permitindo aumentos de até 50% em produtividade. Isto tudo sem incorporar mais ativos ou recursos ao processo.

O sincronismo das áreas da empresa, aliados ao controle e previsibilidade dos indicadores de processo é o que propicia a obtenção de ganhos tão expressivos como os citados no parágrafo acima. Projetos bem sucedidos em TAxTI entregam processos de planejamento, programação e execução da empresa perfeitamente alinhada entre a produção e as outras áreas de negócio.

Além do resultado financeiro, projetos desta natureza permitem a redução significativa do estresse operacional do dia-a-dia e o sentimento de descontrole das operações, seja porque as equipes passam a ter informações relevantes sobre os processos, seja porque qualquer desvio no chão-de-fábrica é imediatamente refletido nas informações para tomada de decisão imediata.

Devemos lembrar que, apesar dos esforços das equipes de gestão e de suporte, não podemos evitar que uma máquina pare ou que alguma matéria prima se atrase. O que podemos certamente evitar é o estresse da incerteza sobre o que fazer quando estes eventos acontecem, principalmente se estamos pressionados

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com metas e resultados com a empresa e seus clientes, como normalmente acontece.

8. CONCLUSÕES

A integração entre o TA e o TI não é uma tarefa trivial. Requer uma visão de processos desenvolvida, habilidades para aglutinar culturas heterogêneas e a escolha de ferramentas e tecnologias adequadas à tarefa.

Contudo, é o grande desafio das empresas industriais para os próximos anos. Projetos de integração de sucesso são normalmente modulares, divididos em fases, apresentando resultados acumulativos na medida em que novos processos são incorporados. São projetos que exigem investimento contínuo, mas que apresentam desde suas primeiras fases retorno positivo do investimento.

Empresas que realmente querem alavancar ganhos reais em produtividade e competitividade devem utilizar os recursos de TA e TI integrados. Esta integração cria empresas mais fortes, com diferenciais competitivos reais em curto, médio e longo prazo.