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CONVERGÊNCIA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Como Preparar a Infraestrutura de Comunicação da Produção para a Indústria 4.0
1 MÁRCIO VENTURELLI
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Márcio Venturelli
CONVERGÊNCIA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Como Preparar a Infraestrutura de Comunicação da
Produção para a Indústria 4.0
CONVERGÊNCIA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Como Preparar a Infraestrutura de Comunicação da Produção para a Indústria 4.0
2 MÁRCIO VENTURELLI
Estamos em um momento onde há grandes discussões a
respeito da Indústria 4.0, é natural, pois existe uma expectativa
de uma grande mudança na forma de como vamos lidar com a
produção no futuro, todavia ainda existem questões básicas,
uma vez que a base da Indústria 4.0 é unir as informações,
pessoas e máquinas em um único ambiente (cibernético) e
com isso nos perguntamos:
Como unir física e logicamente todas as informações de um
ambiente empresarial para pavimentar esta Quarta Revolução?
Para delimitar nosso texto, vamos escrever sobre três questões
de muita relevância neste momento de transição, que é a
convergência das informações:
O que é unir informações da TA (Tecnologia da
Automação), TI (Tecnologia da Informação) e IIoT
(Internet Industrial das Coisas);
Como montar uma infraestrutura de Convergência de TI,
TA e IIoT;
Como gerar Valor na produção industrial com a
Convergência das informações.
Estes itens darão um formato para as respostas que, hoje
precisam ser respondidas e aplicadas para que haja sucesso na
evolução desta transição para Indústria 4.0.
Para um bom entendimento do que vamos escrever aqui,
relacionamos abaixo os principais termos usados no texto, de
forma sucinta e direta, não esgotam o assunto pois o objetivo é
dar uma ideia e desde já, sugerimos uma pesquisa mais
aprofundada em cada item:
TI – Tecnologia da Informação – todo o conjunto de
Hardware e Software para gestão da unidade
empresarial;
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TA – Tecnologia da Automação – todo o conjunto de
Hardware e Software responsável pela medição,
controle, automação e segurança da planta / máquina
na unidade produtiva;
IIoT – (Industrial Internet of Things) - Rede de
comunicação que produz e consome informações da
unidade industrial através das pessoas, máquinas,
equipamentos e dispositivos;
Cloud – Conceito de disponibilizar as informações na
“Nuvem” (Internet), como principal objetivo de
centralizar, proteger e distribuir informações;
Big Data – Banco de dados com características de
(Volume, Velocidade e Variedade) onde se centraliza,
grava e analisa todas as informações da unidade
empresarial.
Dado o entendimento do tema e sua importância, vamos
imaginar um cenário, que é muito real no dia a dia das
industrias:
O departamento de TI faz gestão de dados off-line
(planilhas) do setor de produção;
A operação (automação) somente foca comando e
controle, mas não “enxerga” a produção;
As tomadas de decisões de produção são reativas
(lentas) e não são alinhadas ao negócio de forma
estratégica.
Cenários como os descritos acima são comuns e serão nossos
direcionares para entender a importância da convergência das
informações da empresa no âmbito de TI, TA e IIoT.
Como toda tecnologia o conhecimento de sua evolução nos
mostra os impactos que provocam em seu ambiente de
aplicação, em nosso caso, entendendo que TI e TA se
convergiram ao longo do tempo, em seu início não houveram
nenhuma relação entre as duas, porém hoje pensamos
praticamente em um único ambiente, unindo as informações de
forma transparente e inter-relacionada.
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O entendimento de unir as informações, através das redes, da
TI e TA é de fácil entendimento no tocante a coletar dados,
porém quando pensamos nos desafios técnicos, é importante
saber que estes mesmos desafios são diferentes entre estas
duas áreas, com isso é importante dar a devida atenção na
solução de cada uma, uma vez que o resultado final é atender
os dois ambientes de forma a ser uma única rede de
informações, então segue abaixo os desafios da TI e TA:
Prioridade da TI: Proteger Dados
1. Confidencialidade
2. Integridade
3. Disponibilidade
Prioridade da TA: Proteger o Processo
1. Integridade
2. Disponibilidade
3. Confidencialidade
Com o entendimento acima, podemos agora então conceituar o
que é convergência:
Convergência é a tecnologia e a técnica de interligar as redes
de informação de toda a cadeia produtiva industrial, com
objetivo de formar dados inteligentes para tomada de decisões.
A convergência das informações, no ambiente industrial, traz
benefícios para a produção e a empresa como negócio e seu
conjunto empresarial, relacionamos abaixo alguns dos
principais:
Decisões Estratégicas
Regras de Negócio
Menor Tempo de Colocação Produto no Mercado
Flexibilidade na Produção
Padronização da Operação
Manutenção Inteligente
Menor Custo de Propriedade
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Redução de Custos
Economia de Energia
Aumento da Segurança
Eliminação de Erros
Melhoria do uso do Ativo
Redução do Desperdício
Transparência nos Negócios
Gerenciamento do Risco do Negócio
A infraestrutura que permite todas estas conexões se dá por 3
redes básicas, como vimos, da TI, TA e IIoT, cada uma destas
redes funcionam de forma independente dentro de seu
ambiente, porém é importante entender que elas serão unidas
dentro do Big Data e poderão ficar disponíveis através do
Cloud, tudo isso com estrutura de segurança de dados,
lembrando que o resultado final é um ambiente cibernético,
onde as informações, as pessoas e as máquinas
(equipamentos) trocaram informações entre si, de forma
segura, consistente e com objetivos definidos.
De tudo que falamos, entendemos que com todo este ambiente
interligado, naturalmente tenho uma quantidade de informações
que antes não era possível, sem esta interconexão, um
operador se limita a apenas ligar ou desligar um motor, por
exemplo, mas em um ambiente interconectado, as informações
que chegam ao operador fazem com que haja interação com a
manutenção, produção e custos, tudo isso em tempo real e
com tomada de decisões precisas.
Com todas as informações trafegando pela rede, passamos a
operar plantas com informações On-Line, isto é, exatamente
no momento que está acontecendo eu tenho a informação e de
diversas formas, tanto na tela do computador, com em um
Tablet ou celular, tanto no ambiente local, quanto remoto, em
formatos de gráficos, e-mail, SMS e tantos mais meios
eletrônicos e amigáveis que existirem.
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Com este novo ambiente eu customizo minha gestão, isto é, eu
crio um ambiente onde podemos dirigir a produção com
indicadores que impactam na eficiência produtiva, no custo e
na segurança, por exemplo, com isso a energia de operação
fica em indicadores focados com metas e estes estão
relacionados no grande ambiente de negócios, onde tudo se
impacta na alteração destes indicadores.
Quando falamos em decisões estratégicas, devemos pensar no
impacto de qualquer variável no processo que cause um efeito
na ponta do negócio, com a convergência é possível, por
exemplo, entender que quando um equipamento oscila na
produção o mesmo pode ocasionar variabilidade no processo,
elevando custos energéticos e de manutenção, elevando o
custo total do produto, alterando o custo especifico e
impactando na ponta a satisfação do cliente.
Esta nova forma de analisar, não tem novidade, uma vez que
os sistemas de gestão podem fazer isso já há algum tempo,
todavia quanto trazemos as melhores práticas de gestão e
colocamos as informações em tempo real de todos os
processos e relacionamos todas as variáveis, analisamos com
antecedência todo e qualquer variação no negócio como um
todo, isso é gestão estratégica.
Como vimos, a convergência é a união, física e lógica das
redes, mas como funciona toda esta troca de informações
neste ambiente cibernético?
Primeiro temos que entender a tecnologia, vou falar sobre um
dos modelos mais utilizados, da mesma forma não esgota o
assunto, pois há muita tecnologia envolvida, mas vamos passar
como é uma estrutura básica.
Quando pensamos em potencializar as informações de todas
as redes, precisamos entender um conceito básico que é
produzir a informação e outro que é consumir esta informação,
para isso todo o conjunto de redes deve estar preparado para
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isso, hoje temos os WebService que é uma tecnologia de troca
de informações, onde programamos blocos que vão gerar e
consumir dados, através de um padrão e um objetivo
específico.
Nas redes industriais hoje temos o OPC-UA, que é o padrão de
comunicação industrial com Arquitetura Unificada, que permite
usar linguagem para WebService, pois utiliza a o XML, que é um
padrão de linguagem que permite todas as trocas de
informações entre todas as redes.
Tudo isso conectado numa arquitetura física e lógica, utiliza-se
um protocolo chamado de SOAP (Protocolo Simples de Acesso
a Objetos), que permite esta produção e consumo de
informações dentro de um ambiente definido, de conexão via
Internet.
Todo este conjunto de hardware, softwares e linguagem de
troca de informações, chamamos de arquitetura em SOA,
Arquitetura Orientada a Serviços, onde independente dos
equipamentos, utilizamos padrões de informações e troca de
dados.
Para dar um exemplo de fácil entendimento, os sistemas de
pagamento de cartões de crédito, onde se conecta a parte
fiscal, ao banco e a administradora do cartão, com diversos
tipos de hardware que produzem e consomem informações
referentes a compra, ao cliente, ao fornecedor, ao fisco, ao
comércio, tudo num único ambiente de internet, é o mesmo
conceito tecnológico de nossa convergência.
Uma vez que agora temos um ambiente de informações,
conectados de forma interna e externa, as ameaças se
segurança, que antes eram de preocupação exclusive da TI,
passam para este ambiente, onde inclui-se a TA e o IIoT.
Todo este ambiente deve ser protegido de acessos não
autorizados, ameaças lógicas, intrusos, definições de políticas
de acesso, não só no ambiente corporativo, mas também no
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industrial, uma vez que temos informações de máquinas e
processo no mesmo ambiente de rede.
Não é objeto de nossa apresentação falar de Cibersegurança,
trataremos este tema numa outra oportunidade, todavia é
importante colocar este item como parte fundamental do
projeto de convergência.
Para implantar o projeto de convergência, relacionamos abaixo
alguns itens fundamentais que devem ser observados, também
não é um roteiro fixo e nem pronto, é necessário um projeto
multidisciplinar com a TI e TA, mas apontamos alguns itens a
observar:
Desenhe todos os fluxos de negócios e suas inter-
relações com todas as redes (Workflow com proposição
de Valor);
Prepare todas as redes de forma a serem produtoras e
consumidoras de informações (padrão);
Faça um projeto de conexão física, lógica, de segurança
e de interligação das redes;
Programe os Webservices de acordo com as regras de
negócio;
Treine as pessoas para o uso do Valor do conhecimento
da planta que está no Big Data, trazendo os benefícios
para o Negócio.
Como estamos em uma transição, a Cultura é uma questão
importante para entender tanto o impacto no uso, como nas
barreiras a sua implantação:
Vivemos a transição do dado físico para o virtual, a
capacidade de absorção está no profissional;
A mudança dos índices de produtividade no Brasil
passará necessariamente pelo investimento na educação
profissional e inovação tecnológica;
A nova geração habituada as redes sociais, informação
onipresente e decisões instantâneas, serão os novos
operadores da Fábrica Inteligente.
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As novas tecnologias e a convergência mudarão alguns
formatos tecnológicos que temos em nossas plantas,
descrevemos abaixo algumas tendências que entendemos que,
terão grande impacto num futuro próximo:
Assim como a convergência das informações, há
tendência da convergência dos sistemas de gestão, não
haverá diferença entre ERP, MES, BI, CRM e tudo mais;
A gestão de Operação e Manutenção caminha para
Decisões baseada em Eventos, os procedimentos e
ações serão automatizados, dando cognição a cada
ação tomada;
As infraestruturas de TA caminham para serem
administradas igual a TI – SaaS – Software as a Service
(Software como Serviço), IaaS – Infrastructure as a
Service (Infraestrutura como Serviço); PaaS – Platform as
a Service (Plataforma como Serviço).
Concluímos que, quando pensamos em convergência, temos
que pensar em simplificação e potencialização, em nosso caso
juntar TI e TA é aumentar o valor destes ativos de forma a obter
ganhos de produtividade na indústria nunca antes vistos.
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SOBRE O AUTOR
• Márcio Venturelli trabalha no
mercado de automação industrial há 20 anos, tendo passado por diversos departamentos, tais como, assistência técnica, treinamentos, comissionamento, projetos, engenharia, marketing e negócios.
• Trabalhou em diversos projetos de implantação de sistemas de automação e controle operacional de plantas de bioenergia, transformação e manufatura, no Brasil e no exterior.
• Atualmente trabalha em desenvolvimento de novos mercados e novas tecnologias com foco em arquitetura de soluções na área de automação industrial, tendo como principal diretriz, geração de valor para o usuário, nas dimensões: aumento da produção, redução de custos e elevação da segurança operacional.
• Professor universitário de pós-graduação de automação industrial e gerenciamento de projetos.
• Membro Sênior da ISA (Sociedade Internacional da Automação), Coordenador do Comitê de Automação Industrial do CEISE Br e Diretor de Safety Bus da PI (Profibus Internacional).
• Graduado em Ciência da Computação, com especialização em Controle e Automação Industrial, Pós-Graduado em Gestão Industrial, Pós-Graduado em Tecnologia do Petróleo e Gás e possui MBA em Estratégia de Negócios.
ATUALIZADO NOV/2015
