Os três desafios do desenvolvimento de soluções IoT

A Internet das Coisas (IoT) está mudando a maneira como muitas empresas fazem negócios. Os fabricantes tradicionais estão integrando seus produtos físicos com serviços de back-end baseados na Internet, e as empresas de Internet estão estendendo suas ofertas integrando dados de sensores e ativos físicos. Novas empresas estão entrando no mercado com ofertas de IoT que combinam produtos físicos com serviços baseados na Internet. Dados gerados por sensor e soluções de aprendizado de máquina permitem novos modelos de negócios baseados em dados.

Para promover um desenvolvimento fácil de soluções de IoT, das quais todos esses participantes podem se beneficiar, três desafios devem ser superados:

1. Desenvolvimento rápido de aplicativos para IoT :Construir interfaces de usuário e aplicativos de maneira rápida e eficiente para casos de uso de IoT que exigem eficiência de custo e rápido lançamento no mercado.
2. Gerenciando heterogeneidade e diversidade :Lidar com um grande número de ativos e dispositivos heterogêneos e em constante evolução na IoT.
3. Criação de soluções IoT personalizáveis ​​ :Apoiar fornecedores de soluções IoT na criação de soluções que podem ser facilmente personalizadas para diferentes casos de uso.

Vou confiar em dois exemplos autênticos para fornecer percepções mais práticas sobre os desafios do desenvolvimento de soluções de IoT. O primeiro caso de uso é Track &Trace, que facilita o gerenciamento de grandes frotas de ferramentas elétricas industriais heterogêneas usadas para perfuração, aperto, soldagem, medição, etc. Esta solução é o resultado de um testbed do Industrial Internet Consortium e está sendo desenvolvido pela Bosch, Tech Mahindra e Cisco. Aproveitando a conectividade de ferramenta sem fio e localização interna, melhora a eficiência do equipamento (OEE) e a qualidade da produção.

O segundo exemplo trata de possíveis defeitos em correias transportadoras na indústria de mineração. Para atender às metas de utilização da capacidade, as correias transportadoras devem operar continuamente. Vários sensores são montados nos motores elétricos e eixos da caixa de engrenagens para medir a vibração. Essas informações são coletadas para prever possíveis defeitos, gerenciar melhor a manutenção e reduzir o tempo de inatividade geral. Recursos de aprendizado de máquina estão sendo usados ​​para analisar esses padrões de vibração e definir desvios (como uma falha no motor elétrico) para que um alarme possa ser acionado antes que o desvio realmente ocorra.

Esses dois casos de uso revelam os três desafios que a maioria dos aplicativos IoT normalmente encontra. Vamos entrar em mais detalhes.

Desafio 1:Desenvolvimento rápido de aplicativos para IoT

A natureza evolutiva da maioria dos projetos de IoT requer aplicativos que podem ser desenvolvidos e modificados de maneira rápida e flexível. Isso é especialmente verdadeiro para projetos nas fases iniciais e exploratórias, pois os requisitos podem mudar durante as fases posteriores mais maduras. Eu defini dois tipos de projetos:

Projetos com desenvolvimento de aplicativo personalizado: Alguns aplicativos IoT têm requisitos muito altos com relação ao volume de dados, desempenho e complexidade algorítmica. Normalmente, esses aplicativos precisam oferecer suporte a um grande número de usuários finais. Considere, por exemplo, uma solução para casa inteligente com milhões de famílias usando o sistema. Esses aplicativos têm interfaces de usuário sofisticadas que geralmente são codificadas à mão e altamente otimizadas - a um custo alto.

Projetos que requerem desenvolvimento rápido de aplicativos (a “cauda longa do aplicativo”) :Na extremidade oposta do espectro está um número muito alto de aplicativos mais especializados com menor complexidade. Estes são geralmente empregados por um número menor de usuários especializados, por exemplo, a equipe de gerenciamento de uma fábrica. O desenvolvimento de interfaces de usuário altamente personalizadas e otimizadas para esses aplicativos costuma ter um custo proibitivo devido ao alto número de aplicativos necessários e ao pequeno número de usuários especializados. Esses aplicativos às vezes também são chamados de “cauda longa do aplicativo”, pois representam a cauda longa da curva que mapeia a complexidade e o número de aplicativos para esse caso de uso.
Fonte:Bosch.IO Figura 2:A longa cauda do aplicativo IoT

Desafio 2:Gerenciando heterogeneidade e diversidade

Muitos fornecedores de produtos desejam aproveitar a conectividade de dispositivos e aplicativos baseados em nuvem para oferecer novos serviços, como manutenção preditiva e faturamento baseado em uso. No entanto, eles enfrentam um problema quando se trata de gerenciar a heterogeneidade de seu portfólio de produtos na IoT. As razões para o alto nível de heterogeneidade incluem o número cada vez maior de categorias de produtos, um grande número de versões de produtos e a evolução constante de produtos individuais. A Figura 3 fornece uma visão geral da heterogeneidade do dispositivo que precisa ser resolvida no caso de uso Track &Trace.
Fonte:Bosch.IO Figura 3:As três dimensões da heterogeneidade na IoT
O mesmo problema se aplica aos sensores de vibração no caso de uso da correia transportadora. Esses sensores vêm em uma ampla variedade de tipos (por exemplo, indutivos, piezoelétricos ou magnéticos), cada um dos quais tem um conjunto diferente de recursos, bem como vários níveis de precisão e desempenho.

Desafio 3:construir soluções personalizáveis ​​de IoT

Embora as soluções e aplicativos de IoT tenham suas raízes em projetos de IoT individuais, essas soluções se tornarão cada vez mais pré-embaladas ou padronizadas com o tempo. Os fornecedores de soluções IoT começaram a desenvolver soluções IoT padrão e a vendê-las a vários clientes e mercados, assim como vimos com ERP (planejamento de recursos empresariais), CRM (gerenciamento de relacionamento com o cliente), PLM (gerenciamento do ciclo de vida do produto) e outros aplicativos empacotados. Consequentemente, é muito importante que os clientes finais tenham uma maneira fácil de customizar a solução para atender às suas necessidades específicas.

Vamos dar uma olhada mais de perto na solução Track &Trace, que foi projetada para ser usada por clientes em diferentes setores, como automotivo e de fabricação de aeronaves. Além de se beneficiar das funcionalidades básicas, a maioria dos clientes deseja estender a solução principal Track &Trace; por exemplo, eles querem integrá-lo com seus próprios processos e sistemas. A experiência mostra que os clientes do Track &Trace têm requisitos individuais em áreas como:

• Diferentes ferramentas elétricas: Além das ferramentas com suporte imediato, os clientes geralmente têm outras ferramentas que precisam ser integradas. Isso requer adicionar novas interfaces e personalizá-las, bem como as interfaces existentes.
• Processos de fabricação específicos: Em geral, cada cliente tem requisitos diferentes para integração de processos; por exemplo, como lidar com um problema que ocorre durante uma etapa de aperto.

Da perspectiva do cliente final (por exemplo, uma empresa automotiva), a questão é como essa personalização é melhor alcançada:

• Se eles comprarem um COTS (comercial disponível no mercado), eles provavelmente obterão uma solução Track &Trace de baixo custo e alta velocidade de implementação - desde que mantenham a funcionalidade padrão. No entanto, assim que eles começarem a personalizar, a solução provavelmente se tornará muito cara e complicada.
• Por outro lado, se o cliente decidir desenvolver a solução Track &Trace do zero , o custo inicial e o tempo necessários serão muito altos, mesmo que o resultado final seja uma solução que atenda 100% dos requisitos.

Fonte:Bosch.IO Figura 4:Trade-off para diferentes tipos de soluções de IoT
Com a pilha de tecnologia IoT de hoje em mãos, essa não é mais uma decisão definitiva que você precisa tomar aqui. Em minha opinião, a melhor opção aqui é um meio-termo entre essas duas alternativas e construir uma solução de IoT baseada em uma plataforma flexível, como foram os dois casos de uso apresentados anteriormente.

Se você estiver interessado em como isso funciona na prática e quiser obter insights sobre a pilha de tecnologia recomendada, que já foi comprovada em uma infinidade de projetos, consulte este artigo sobre tecnologia IoT.
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