A Internet das Coisas Industrial (ART2489)

Escrito por Newton C Braga

Em abril de 2015 estivemos presentes ao NI Trend Watch 2015 realizado no Expocenter Norte em São Paulo-SP onde as novas tendências tecnológicas para acelerar a produtividade foram apresentadas. Destando-se a 5G, o Movimento Maker e muito mais, a National Instruments deu destaque à Internet das Coisas (IoT) e neste artigo reproduzido de documentação da NI mostramos o que deverá ocorrer neste setor da tecnologia.

A ideia de um mundo mais inteligente, onde sistemas conectam sensores e processamento local para Compartilhar informações, está se consolidando em todas as indústrias. Esses sistemas serão conectados em escala mundial entre si e com os usuários para ajudá-los a tomar decisões mais inteligentes. Essa ideia geral é atualmente conhecida como Internet das Coisas (loT). A IoT abrange desde casas inteligentes, equipamentos móveis de fitness e brinquedos conectados até a Internet das Coisas Industrial (IIOT), com agricultura inteligente, cidades inteligentes, fábricas inteligentes e rede inteligente.

A IIoT pode ser vista como um vasto número de sistemas industriais conectados que se comunicam e coordenam suas análises de dados e ações. Os sistemas industriais que fazem interface entre o mundo digital e o mundo físico por meio de sensores e atuadores para solucionar problemas de controle complexos são conhecidos como sistemas ciberfísicos. Esses sistemas estão sendo combinados com soluções de Big Analog Data para oferecerem melhores dados e análises.

Imagine sistemas industriais que possam se adaptar a seus ambientes ou corrigir seus defeitos. Em vez de continuarem em execução até falharem, as máquinas programam sua própria manutenção ou ajustam seus algoritmos de controle dinamicamente.

Depois, enviam os dados a outras máquinas e pessoas. Tornando as máquinas mais inteligentes, a IIoT pode solucionar problemas de formas antes inimagináveis. Mas à medida que aumenta a inovação, aumenta também a complexidade, o que torna a IIoT um enorme desafio, que não pode ser enfrentado por uma única empresa.

 

O desafio da IIoT

Esse desafio torna-se ainda mais ambicioso e complexo quando comparamos os requisitos da internet industrial com os da internet do consumidor. A IIoT acrescenta requisitos mais rígidos para suas redes locais em termos de latência, determinismo e largura de banda. Ao lidar com máquinas de precisão que podem falhar se a temporização estiver atrasada em um milissegundo, o cumprimento de requisitos rígidos torna-se essencial para a integridade e a segurança dos operadores de máquinas e a empresa.

 

Adaptabilidade e escalabilidade

Tradicionalmente, o projeto e a ampliação de sistemas industriais envolvem (1) o projeto de uma solução ponta a ponta customizada ou proprietária ou (2) a inclusão de funções pela aquisição de instrumentos “caixa preta", com funções fixas. Esta segunda solução pode ser implementada rapidamente, mas a que custo? Uma das maiores vantagens da IIoT é que os dados podem ser compartilhados e analisados com facilidade. Em uma solução de monitoramento de condição com funções fixas, os dados adquiridos e analisados não estão facilmente disponíveis. Os dados poderão ser utilizados após um evento para a análise e identificação do problema, mas até lá, você terá perdido tempo, dinheiro e muito mais. Se os dados de monitoramento de condição não forem continuamente analisados e disponibilizados, não haverá como corrigir algoritmos de controle ou correlacionar os dados coletados para controlar eventos e aumentar a eficiência ou evitar interrupções no sistema.

Com as soluções de ponta a ponta, a questão é outra. Todos os componentes e a solução de ponta a ponta trabalham em harmonia. Seus protocolos de comunicação são uniformes e os dados podem ser compartilhados com facilidade. Mas nesse caso, a solução terá, na prática, se tornado ela mesma uma caixa preta. Quando uma atualização for necessária, o engenheiro enfrentará um dilema entre improvisar uma solução que talvez não se comunique bem com o restante do sistema ou criar uma nova solução de ponta a ponta. Os sistemas da IIoT precisam ser adaptáveis e escaláveis por meio de software ou de funcionalidades adicionais que se integram facilmente com a solução como um todo. Quando todo o sistema é uma caixa preta, isso não tem como acontecer. É preciso haver uma me!hor forma de integrar sistemas distintos e reduzir a complexidade do sistema sem comprometer a inovação.

 

Segurança

Adaptabilidade e escalabilidade são apenas os primeiros de muitos desafios apresentados pela IIoT. O gerenciamento de sistemas e a segurança também são fundamentais. Tendo gigantescas redes de sistemas on-line, esses sistemas precisam se comunicar entre si e com a empresa, em geral, a longas distâncias. Tanto os sistemas como as comunicações precisam ser seguros, ou milhões de dólares em ativos serão colocados em risco. Um dos exemplos mais gritantes da necessidade de segurança da IIoT é a rede inteligente. Conforme as informações da rede se tornam mais acessíveis, os danos que uma falha de segurança pode causar também a atingem mais facilmente.

 

Manutenção e atualizações

Além de estarem protegidos, esses sistemas precisam ser continuamente modificados e mantidos para atender aos requisitos de funcionalidade e manutenção do sistema em constante mudança. À medida que mais recursos são adicionados, as atualizações de software são necessárias ou mais sistemas precisam ser adicionados. Logo uma rede confusa de componentes interconectados começa a se formar. O novo sistema precisa se integrar não só com o sistema original, mas também com todos os outros sistemas. Imagine modificar e atualizar milhares ou milhões de sistemas localizados no mundo todo, alguns em locais remotos.

 

O investimento na IIoT

Desenvolver e implementar os sistemas que constituirão a IIoT representa um investimento maciço para as próximas décadas. A única forma de atender às necessidades de hoje e de amanhã não é prevendo o futuro, mas implementando uma rede de sistemas suficientemente flexível. Isso requer uma abordagem baseada em plataforma; uma única arquitetura de hardware flexível implementada em muitos aplicativos diminui substancialmente a complexidade de hardware e permite resolver problemas com apenas uma mudança no software. Uma abordagem baseada em plataforma eficaz não se concentra no hardware ou no software, mas na inovação no próprio aplicativo.

As plataformas para a IIoT já existem As plataformas que os projetistas de sistemas escolhem precisam ser baseadas em um sistema operacional amigável para TI, para que possam, com segurança, autenticar e autorizar usuários corretamente, manter a integridade do sistema e maximizar sua disponibilidade. Isso pode ser feito por meio de um sistema operacional aberto, que ajude os especialistas em segurança a desenvolver o que há de mais moderno em segurança embarcada. As plataformas também precisam ser baseadas em tecnologias Ethernet padrão e incorporar padrões em desenvolvimento, para permitir uma rede mais aberta e determinística, que atenda a requisitos de latência, determinismo e largura de banda, maximizando também a interoperabilidade entre fornecedores de sistemas industriais e a IoT do consumidor. Organizações como a Industrial Internet Consortium (IIC) documentam casos de uso e garantem a interoperabilidade, e a IEEE formou o grupo de tarefa Time Sensitive Network para desenvolver o IEEE 802.1.

O projeto contínuo da IIoT representa uma grande oportunidade comercial e tecnológica para todos nós. Várias organizações estão trabalhando duro para definir a IIoT. Elas estão coletando ativamente os casos de uso para compreender melhor como gerar maior inovação da melhor forma. Engenheiros e cientistas já estão implementando os primeiros sistemas da IIoT, mas ainda há muito trabalho a ser feito. Comece a focar na abordagem baseada em plataforma e torne-se parte da geração IIoT, interagindo com essas organizações para definir o futuro e garantir que os negócios estejam centrados na inovação, e não apenas na integração.