Os muitos benefícios das fábricas inteligentes conectadas à IIoT

A Internet Industrial das Coisas (IIoT) continua a impulsionar o potencial da Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0. Esta era industrial apresenta tecnologias de automação incorporadas e poderosos sensores sem fio que impulsionam a fabricação e a produção em fábricas conectadas de forma inteligente.

Tendência para mais automação

Muitos dispositivos IIoT em sistemas autônomos de fábricas inteligentes combinam com inteligência artificial (IA), infraestrutura de computação de borda móvel (MEC), câmeras, sistemas de controle, visão computacional, realidade aumentada (AR), robótica e aprendizado de máquina (ML) para tempo real , comunicação interativa de dados. Essas tecnologias de automação inovadoras estão evoluindo continuamente da “ficção científica” para a adoção comercial em larga escala.

À medida que essa era de transformação digital avança, vemos cada vez mais a robótica alimentada pela IoT, IA, ML e mais inovações em fábricas conectadas inteligentes. Estamos em uma era extraordinária de conectividade, interoperabilidade e automação, muito além da simples interação máquina a máquina (M2M). Os dados de IoT de uma plataforma diversificada de soluções de detecção sem fio podem transformar as operações de fábrica conectadas.

Um momento de decisões em tempo real

Hoje, as máquinas de fábrica conectadas tomam muitas de suas próprias decisões em tempo real habilitadas para IoT-AI-ML para controlar e automatizar processos e manter a produção funcionando perfeitamente. Simultaneamente, o gerenciamento no escritório central e no chão de fábrica monitora remotamente equipamentos, trabalhadores e máquinas com sensores sem fio de baixo consumo e longo alcance e toma decisões rapidamente baseadas em dados para:

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  Melhore o custo e a eficiência operacional
  
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  Melhore a produção e a segurança do produto
  
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  Preveja a manutenção de máquinas e equipamentos
  
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  Transforme processos de negócios e valor
  

Informações de dados valiosas vêm de máquinas conectadas

O tempo de atividade é tudo na fabricação. Quando uma máquina apresenta mau funcionamento ou falha, isso pode criar efeitos cascata de aumento do tempo de colocação no mercado e tempo de inatividade potencialmente prejudicial até a entrega do produto e atendimento ao cliente.

Os dados da IIoT são a “moeda” da fábrica inteligente e conectada. Ela produz valor reativo, preditivo e até transformador, influenciando fundamentalmente como e quando uma pessoa ou máquina assume o controle, faz correções, realiza manutenção e agiliza a produção. Dados acionáveis ​​da IIoT são o principal benefício de uma fábrica conectada.

O uso de dados para alimentar painéis, ferramentas analíticas e sistemas de gerenciamento operacional leva uma organização a uma melhor inovação, eficiência e lucratividade. Os dados do sensor sem fio ativam o valor da IIoT em toda a fábrica, desde reações corretivas mais rápidas até gerenciamento preditivo e inovação empresarial transformadora.

Ajude os dados do sensor de fábrica a prosperar

Pessoas e máquinas devem colaborar e compartilhar informações perfeitamente para orquestrar o desempenho de produção ideal. Sensores sem fio incorporados ou conectados a praticamente todos os ativos podem fornecer os dados de que os gerentes precisam para manter a fábrica funcionando e refinar os processos.

Os fabricantes podem usar muitas estratégias para garantir que os dados do sensor sem fio ofereçam a eles o maior valor de sua fábrica conectada. A seguir estão três importantes abordagens de gerenciamento de dados.

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  Aproveite as funções autônomas dos sistemas de controle. Muitos ativos críticos trabalham juntos como uma unidade integrada em uma fábrica conectada. Mas dois dos ativos mais importantes são os sistemas de controle industrial (ICSs) e os controladores lógicos programáveis ​​(PLCs). Um ICS trabalha para executar e automatizar processos industriais gerenciando coletivamente dados, dispositivos, sistemas, redes e controles em toda a fábrica. Em comparação, um PLC pode ser autônomo como um hub de coleta de dados do sensor ou integrar-se a um ICS como um componente de controle crítico do sistema geral.
  

A manutenção preditiva depende de ICSs e PLCs. Os dados em tempo real dos sensores que eles recebem, processam e põem em ação são vitais para a execução, manutenção e automação de uma fábrica.

Os fabricantes podem aproveitar diagnósticos avançados, análises e insights usando dados de sistemas de sensores para aumentar a produtividade, reduzir custos e melhorar a segurança. Um ICS está no centro desse esforço. Os processos automatizados iniciados a partir dos ICSs liberam os profissionais de TI e tecnologia operacional (OT) para otimizar a fábrica sem ter que se preocupar com tarefas de manutenção reativas ou de rotina. Os gerentes de fábrica podem saber antecipadamente sobre os problemas de desempenho da máquina e passar para a manutenção programada preditiva em vez de repetitiva. Com os dados do sensor filtrados por meio de um ICS, os técnicos podem saber quais máquinas controlar e quando precisam de manutenção.

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  Remova barreiras e silos de dados. Os conjuntos de dados não devem ficar dentro de departamentos individuais. Era essencial eliminar os silos de dados quando a era da informação começou, e é ainda mais imperativo desde que as máquinas começaram a falar umas com as outras e conosco.
  

Uma riqueza de ideias inovadoras e oportunidades de mudança de negócios podem vir da mineração de dados IIoT – esse é um de seus principais benefícios. A análise de dados deve ser feita de forma transparente em todo o espectro de níveis micro a macro – desde a análise de desempenho de máquina individual até a fábrica conectada coletivamente. Você está na melhor posição para inovar quando as barreiras de acesso e análise de dados da IIoT são removidas para todos, desde gerentes de manutenção de linha de produção até analistas de negócios e executivos.

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  Adote uma abordagem mais enxuta para o compartilhamento de dados. Em escala industrial global, a IIoT gera dados em grandes volumes. Mesmo em uma escala significativamente menor, o gerenciamento de fábrica ainda pode ficar sobrecarregado com a velocidade e o volume de dados. A computação de borda pode ajudar fornecendo dados de sensores acionáveis ​​para gerentes de fábrica e máquinas da linha de frente para tomar decisões rápidas ou automatizadas em tempo real. Com sensores e gateways inteligentes fazendo computação de borda – o método de captura, armazenamento e processamento eficiente de dados onde são gerados – os gerentes não precisam analisar uma grande quantidade de dados brutos para agir. Eles também não precisam esperar que os dados sejam enviados para a nuvem, exportados, mapeados e analisados ​​para chegar à mesma conclusão que os dispositivos de borda já entregaram.
  

Embora seja importante melhorar consistentemente o acesso e a análise de dados, é crucial não sobrecarregar quem não é analista de dados. Mantenha alertas de dados, feeds e relatórios sobre o que se aplica à função de uma pessoa. Ao coletar novos insights de dados significativos, assegure-se de que as principais partes interessadas estejam cientes e compartilhem por que pontos de dados específicos são importantes para diferentes departamentos.

Plataformas de sensores sem fio suportam manutenção e otimização de negócios

É importante adotar uma abordagem cuidadosa e sistemática da automação de fábrica. Pode não importar o quão automatizada é sua fábrica se você não estiver ciente de que uma máquina está vibrando demais. A máquina vibratória pode significar que está pronta para funcionar mal. Por sua vez, essa falha pode fazer com que todo ou parte de um sistema automatizado de máquinas fique offline, criando tempo de inatividade não planejado e desnecessário. A lição aqui é que a automação pode desmoronar mesmo quando apenas uma engrenagem está solta.

Uma plataforma de sensores sem fio de baixo consumo e longo alcance distribuídos em uma fábrica pode remediar isso - uma solução fundamental que funciona independentemente, mas complementar aos sistemas de automação. Essa rede de sensores pode incluir acelerômetros, medidores de vibração, detecção e medição de tensão e corrente, inclinação, movimento infravermelho passivo (PIR), temperatura, qualidade do ar, umidade e muito mais.

Uma plataforma de sensores sem fio em rede trabalhando principalmente nos bastidores garante que o desempenho primário e o monitoramento de condições de sua fábrica conectada não sejam apenas preditivos, mas transformados em otimização e inovação de negócios.

Componentes principais da plataforma do sensor

Para acompanhar a evolução da Indústria 4.0, as fábricas conectadas trabalham para implementar o seguinte.

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  Opere em uma plataforma de sensor de nível industrial, sem fio e de baixo consumo de energia, focada na transmissão de dados em tempo real, manutenção preditiva e aumento do tempo de atividade. Uma rede de sensores sem fio pode ser projetada para:
  
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    Consuma energia apenas enquanto os sensores estão se comunicando, economizando energia e prolongando a vida útil da bateria
    
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    Forneça alertas instantâneos por texto, e-mail ou chamada de voz, quando os parâmetros predefinidos forem excedidos
    
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    Forneça dados de tendências e logs de dados para insights gerais e dados de conformidade
    
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    Simplifique a coleta, transmissão e análise de dados com algoritmos pré-configurados e processamento sob demanda usando sensores e gateways de borda em vez de monitorar manualmente as máquinas e coletar dados nas listas de verificação da área de transferência. Em seguida, filtre os dados por meio de sistemas de controle usando interfaces de programação de aplicativos (APIs), gateways Modbus seriais e PLCs. Somente dados acionáveis ​​e alertas de sensores fluirão em tempo real por meio dessa prática, e os dados brutos podem ser registrados ou armazenados em um banco de dados para análise posterior.
    
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    Integre com sistemas de gerenciamento predial (BMS) por meio do protocolo de comunicação de dados Building Automation and Control Network (BACnet™) ou Modbus TCP/IP
    
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  Fortaleça o gerenciamento de riscos adicionando uma plataforma de segurança de dados de ponta a ponta à rede de sensores em toda a fábrica.
  
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    Empregue sistemas de sensores que incluam criptografia de dados usando o algoritmo de troca de chaves Diffie-Hellman e criptografia de chave simétrica Cipher Block Chaining (CBC) de 128 bits Advanced Encryption Standard (AES-128) para proteger os dados contra violações.
    
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    Proteja os servidores e navegadores da Web conectados a uma rede de sensores com criptografia TLS (Transport Layer Security).
    
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    Adicione a autenticação Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) de 256 bits para proteger os dados desde o ponto de geração até o consumo. Um token de dados seguro é avaliado por meio de uma função de hash criptográfica em relação a uma chave secreta exclusiva por sensor.
    
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  Amplie a confiabilidade de comunicação do sensor sem fio de longo alcance com o espectro de propagação de salto de frequência sem fio (FHSS). Com este espectro robusto e de longo alcance confiável, os sinais se espalham e saltam entre frequências de rádio que mudam rapidamente. Este espectro de comunicação é altamente resistente a interferências e os sinais são difíceis de interceptar porque só transmitem em intervalos extremamente curtos. Isso torna o FHSS essencialmente cibersegurança. Com FHSS, as comunicações de dados de sensores sem fio têm:
  
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    Forte imunidade a deficiências de obstruções físicas, sistemas externos de radiofrequência sem fio e interferência eletromagnética (EMI)
    
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    Conectividade de até 1200+ pés em ambientes de fabricação
    
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  Os gerentes de fábrica conectados podem usar um sistema sem fio integrado para otimizar todos os aspectos das operações de uma fábrica. Eles podem implementar sistemas de automação em paralelo com a otimização dos processos de manutenção e produção, por exemplo.
  
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    Adicione veículos guiados autônomos para coleta e embalagem de inventário, manuseio de materiais, colocação e entrega.
    
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    Use robôs industriais para fazer arco e solda por pontos, cuidar de máquinas, pintar produtos, levantar e montar, colar e conectar peças e muito mais.
    
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    Conecte acelerômetros às linhas de montagem e braços robóticos, medidores de vibração aos motores da máquina, sensores de inclinação para detectar a operação segura da máquina e medidores de corrente para monitorar o consumo de energia.
    
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    Instale sensores de temperatura e umidade em sistemas HVAC, áreas de produção e motores, bem como sensores de movimento PIR em áreas restritas e de controle de produção.
    

O resultado final

Os fabricantes devem implementar uma plataforma de sensores IIoT que forneça dados acionáveis ​​em tempo real para prever o tempo de inatividade de máquinas, aumentar a eficiência operacional, aumentar os resultados e colher os benefícios da mais recente revolução industrial.

Este artigo foi escrito por Brad Walters, fundador e CEO da Monnit (South Salt Lake, UT). Para mais informações, entre em contato com o Sr. Walters em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo. ou visite aqui .