Convergência de TI/OT:na IoT industrial, dois mundos colidem

As empresas perceberam os benefícios da tecnologia da informação por muitos anos. E com a chegada da tecnologia Industrial Internet of Things (II0T), uma nova revolução da digitalização da produção está em andamento. Mas, à medida que essas duas tecnologias continuam a amadurecer, a convergência de TI/OT está se tornando uma realidade e promete oferecer um benefício combinado mais significativo para a adoção da IIoT do que qualquer uma delas sozinha.

Qual ​​é a Definição de Tecnologia da Informação (TI)?

Os sistemas de TI existem há muitas décadas. Eles consistem na coleção de software, sistemas, redes, manutenção e armazenamento de dados em um sistema combinado que processa e distribui dados. Gerentes e tomadores de decisão usam esses dados em todos os níveis para tomar decisões de nível empresarial ou de fábrica em ambientes industriais.

Para software, isso pode incluir sistemas MRP autônomos, sistemas ERP, plataformas especializadas de finanças ou qualidade e outros. Inicialmente, essas plataformas de software eram sistemas locais que precisavam de atualizações regulares e eram caros para quem as usava.

A Tecnologia da Informação também requer uma rede. Tradicionalmente, isso significava servidores internos, cabeamento por cabo ou fibra ótica e as habilidades de manutenção para instalar e manter o hardware de rede. Outros valiosos conjuntos de habilidades são necessários para conectar o software e o hardware do sistema.

Os sistemas de TI eram frequentemente atormentados pela incapacidade dos dispositivos de se comunicarem com outros programas de software, deixando os dados isolados e sujeitos ao viés de entrada e a um intervalo de tempo desde a aquisição de dados até a distribuição acionável. As plataformas baseadas em nuvem substituíram grande parte da necessidade de redes internas, mas muitos sistemas de hardware legados ainda podem não ter interoperabilidade.

Qual ​​é a definição de tecnologia operacional (TO)?

Embora a tecnologia operacional original utilizasse MES, SCADA e outras plataformas, como sistemas de TI, esses sistemas de tecnologia operacional nem sempre estavam em rede. Os avanços nas plataformas de computador baseadas em nuvem e análises avançadas permitem que os sistemas de TO se integrem e migrem para uma plataforma centralizada de análise, processamento e integração em um período mais curto de tempo.

Essa melhoria foi possível graças aos avanços em análise computacional, inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina (ML), proliferação de dispositivos e outras tecnologias associadas. Como parte do movimento Industrial Internet of Things (IIoT) e, mais amplamente, como parte das tecnologias da Indústria 4.0, o OT é um conjunto de sistemas de controle que monitora eventos.

Os dados OT permitem que as empresas monitorem processos e dispositivos como sensores, medidores de temperatura, saída vibracional e dados de alta frequência. Como ele pode realizar esse monitoramento em tempo real ou quase, ajustes industriais em nível de empresa e de fábrica podem ser feitos, resultando em processos mais otimizados.

A dependência da OT de dados em tempo real também permite que os ajustes sejam detectados e executados pelas máquinas mais rapidamente do que os operadores humanos. E os sistemas avançados podem receber parâmetros definidos pelo usuário ou insights de mecanismos de análise habilitados para IA e ML para realizar ajustes autônomos ou semi-autônomos.

Existe uma distinção entre TI e OT?

A distinção mais direta entre TI e OT é que a TI lida especificamente com informações centradas em dados. Em contraste, a OT se concentra na conectividade da máquina e na análise centralizada dos dados adquiridos para tomar melhores decisões em operações como processos de fabricação.

A TI pode ou não consistir em plataformas de software interoperáveis, o que significa que software de qualidade em nível de fábrica pode não ser capaz de se comunicar com um MRP ou com software de planejamento de demanda, etc.

Esses dados em silos significam que a comunicação entre grupos funcionais não é transparente ou otimizada. As decisões são tomadas apenas dentro do contexto do software utilizado, que pode estar em desacordo ou mesmo contraditório com outro departamento.

A OT se concentra na máquina e se dedica a adquirir os dados corretos por dispositivo para executar e controlar os processos de chão de fábrica. A TI pode ter software isolado ou lacunas na cobertura da rede e na entrada de dados no sistema; OT requer dados sem silos como absolutos.

Como a conectividade da máquina permite entradas de dados em massa, a análise avançada permite que os sistemas OT otimizem os sistemas de fabricação e os processos de chão de fábrica, processos de qualidade e processos de negócios de nível superior, como finanças, planejamento de vendas e operações (S&OP) e planejamento de demanda. O ecossistema de dados OT é orientado por máquina por dados, em vez de simplesmente um sistema de processamento de dados orientado a atrasos.

Por que OT ainda é diferente de TI?

A OT ainda é distinta da TI por vários motivos.

Era da Tecnologia

A TI existe há muito mais tempo do que a OT e consiste em uma coleção de tecnologias mais maduras. O OT começou como uma tentativa de trazer o poder do software para o chão de fábrica, mas foi auxiliado no avanço de sistemas baseados em nuvem ágeis e flexíveis que combinam várias funcionalidades em um único sistema em tempo real usando dados adquiridos no nível da máquina.

Custos Recuperados

OT também é diferente de TI porque muitas empresas investiram consideráveis ​​dólares de CAPEX em uma rede interna e complexa de cabos, fibra, servidores e conjuntos de habilidades de manutenção. As empresas altamente investidas hesitam em tornar seus sistemas obsoletos, apesar dos custos iniciais mais baixos e das cargas físicas e de manutenção reduzidas oferecidas pelos sistemas OT hoje.

Taxa de adoção de novas tecnologias

As empresas de manufatura têm diversas culturas corporativas. E a adoção de novas tecnologias pode atrasar como resultado. Estima-se que em 2020, apenas 25% das empresas usaram sistemas distribuídos baseados em nuvem em toda a empresa. Outros 29% usaram esses sistemas em pequena escala, com todos os outros atrás ou em algum lugar no meio. A maioria das operações de fabricação gasta um CAPEX considerável a cada ano na forma de equipamentos de produção caros. Alguns adotarão imediatamente, muitos adotarão uma abordagem incremental e outros procurarão uma abordagem de "esperar para ver".

Qual ​​é o significado da convergência de TI/OT?

Tanto a TI quanto a OT tiveram um tremendo impacto na melhoria da eficiência e na otimização de processos no nível da fábrica. Cada um pode analisar dados operacionais usando o software. Mas a convergência de TI/OT significa criar sistemas ciberfísicos que se conectem tanto para alavancar as melhores partes de cada um quanto para entregar valor maior do que cada peça poderia produzir individualmente.

Essa convergência significa que os eventos e processos físicos dos sistemas de manufatura podem ser controlados com a estrutura e a infraestrutura já instaladas a partir de instalações e software de TI legados, análises avançadas e outras tecnologias emergentes para digitalizar a manufatura.



À medida que os dados da máquina são alimentados em grandes fluxos de dados para um mecanismo de análise, o controle da máquina, a simulação, os insights do processo e outras informações podem aumentar a otimização do processo e impactar significativamente a eficiência, qualidade, controle de estoque e outras infraestruturas críticas dentro de uma empresa.

A convergência de TI/OT também vem se acelerando nos últimos anos, à medida que as empresas percebem que o valor das novas tecnologias não pode ser ignorado. Estima-se que até 2022, cerca de 40% dos fornecedores de TI e OT unirão forças para fornecer soluções combinadas que reduzam o custo de implantação e integração em 20%.

Qual ​​é o papel da IoT industrial para aproximar TI e TO?

Os sistemas de TI e OT se desenvolveram em caminhos diferentes porque faziam coisas diferentes. Onde a TI era baseada em dados que podiam ser usados ​​no nível do chão de fábrica e eram frequentemente utilizados, a OT foi projetada para usar o poder do software para melhorar os processos no nível do chão de fábrica.

O papel mais significativo que a introdução da tecnologia IIoT traz para a convergência de TI/OT é que a IIoT atua como uma ponte entre os dois. Ele faz isso reduzindo os atrasos de tempo para que os componentes de TI e OT tenham acesso aos dados à medida que são produzidos.

Também faz a ponte do ROI do equipamento porque a tecnologia IIoT é altamente flexível e pode ser implantada em equipamentos legados analógicos por meio da instalação de dispositivos e com equipamentos OEM com conectividade incorporada. Também pode utilizar a tecnologia celular para equipamentos de difícil acesso ou em operações com espaço limitado ou eclético.

Essa ponte permite que a empresa obtenha um ROI mais alto em equipamentos porque uma nova plataforma de análise usando IIoT não requer a compra de um novo equipamento para trazer todos os equipamentos físicos sob o mesmo guarda-chuva do sistema.

Por fim, seu papel como ponte está na flexibilidade de programação e processamento. Isso significa que as empresas podem adquirir plataformas inteiras onde a interoperabilidade de software é nativa ou onde ela pode ser combinada com APIs para informações desagregadas e ter todas as áreas funcionais vinculadas à mesma plataforma de análise.

As soluções industriais de IoT estão sendo implantadas em uma taxa crescente à medida que os fabricantes procuram mesclar os componentes físicos e digitais de seu chão de fábrica.

Quais são as vantagens de uma estratégia de convergência de TI/OT?

As plataformas tradicionais de TI e OT eram baseadas em "ilhas de dados". Para operações críticas de chão de fábrica, como tempo de ciclo, essas ilhas de dados podem ocultar ineficiências, pois os padrões de trabalho e os tempos de ciclo devem ser medidos e registrados manualmente, e quaisquer ajustes devem ser feitos manualmente.

Ao alavancar dados em tempo real e conduzir a tomada de decisões desde o chão de fábrica até os C-suites, maior valor é gerado em toda a operação e as empresas podem encontrar um caminho para a inovação. A aquisição de dados em tempo real concentra-se no desempenho real da máquina em vez do desempenho esperado.

As vantagens da convergência de TI/OT incluem:

Visibilidade de produção em tempo real

O viés e a suposição do operador são substituídos pelas condições reais da máquina.

Capacidade aumentada

Os tomadores de decisão descobrirão o estado real de sua operação e desenvolverão soluções baseadas em dados. Eles podem obter o aumento da capacidade do mesmo equipamento, o que reduz o desembolso de CAPEX.

Informações acionáveis

Como os dados podem gerar melhorias de processo imediatamente, eles podem ajudar os gerentes a desenvolver soluções como automação aprimorada, mudanças no layout da planta, necessidades de treinamento e utilização de mão de obra.

Design aprimorado

Os dados digitais trazem funcionalidade em tempo real para design e desenvolvimento. Essa funcionalidade reduz projetos iterativos caros e reduz o tempo de colocação no mercado de novos produtos e serviços. E permite o uso de software CAD/CAM e gerenciamento do ciclo de vida do projeto (PLM).

Fabricabilidade melhorada

A verdadeira integração de TI/OT usando a tecnologia IIoT desbloqueia a capacidade de utilizar modelagem 3D avançada e simulações de desempenho. A criação de "gêmeos digitais" pode ajudar os designers a criar produtos que podem ser otimizados para produção.

Custos mais baixos

A economia de custos por meio de uma convergência de TI e OT abrange desde o nível holístico até o nível do fuso na máquina. Sensores IIoT e coleta e análise de dados em tempo real significam que os processos podem ser otimizados no nível da fábrica. Mas a IIoT pode permitir o desenvolvimento de planos de manutenção preditiva que baseiam reparos e substituições em dados reais. Gerenciamento de calor, desgaste de máquinas-ferramenta e outros fatores substituídos no ponto ideal são exemplos dessas economias de custo.

Quais são os obstáculos que as organizações enfrentam quando se trata de convergência de TI/OT?

Embora a convergência de TI/OT esteja se acelerando, alguns desafios afetam um movimento ainda mais rápido em direção à digitalização completa da fábrica. Esses desafios incluem:

Segurança

Como a convergência de TI e OT utiliza a tecnologia IIoT, a segurança dos dados é uma preocupação para muitos.

Escalabilidade

As empresas que desejam mesclar TI e OT também precisam considerar como escalar. Devido ao grande volume de dados, muitos dispositivos e sensores podem enviar tantas informações que criam um gargalo de largura de banda. A tecnologia está avançando para a computação de borda, onde os problemas de latência e largura de banda são reduzidos fazendo grande parte do processamento para que apenas os dados mais relevantes e parcialmente processados ​​sejam necessários para a plataforma de análise baseada em nuvem.

Problemas de legado

Muitos dispositivos são unidirecionais em termos de comunicação. Os sistemas de TI e OT geralmente exigem capacidade de comunicação bidirecional. O tipo de sistema de TI e OT implantado também é importante devido aos protocolos de comunicação, pois muitos dispositivos OT possuem protocolos não padronizados.

A convergência de TI e OT agora é possível devido aos avanços tecnológicos

Novos avanços tecnológicos estão chegando online e podem ajudar a mitigar muitos dos desafios enfrentados na convergência de TI/OT. Essas tecnologias oferecem avanços como:

Aplicativos sem código

Muitos novos dispositivos e sensores permitem o uso de programação em linguagem natural. Essa programação significa que não é necessária experiência em codificação para colocá-los online.

Gêmeos Digitais

Ao construir réplicas digitais de objetos, os gêmeos digitais oferecem muitas vantagens. Podem ser máquinas inteiras ou sistemas de máquinas. Eles também podem ser peças únicas ou montagens que podem ser simuladas sob teste de tensão até falha. Ou podem ser desenvolvimentos de novos produtos.

Um gêmeo digital de uma máquina CNC.

Realidade Aumentada

A realidade aumentada pode ser usada para inspeção. No entanto, também é uma maneira de melhorar o treinamento ou permitir que um técnico qualificado em um local remoto ajude nos reparos realizados por um operador não qualificado.

Computação de borda

Vastos fluxos de dados criam gargalos para a nuvem. Usando computação de borda, os dados são parcialmente processados ​​antes de entrar na nuvem. Esse processamento significa que a plataforma de análise pode ser melhor encarregada de análises e significa que a latência é reduzida no final da máquina.

Convergência de TI/OT usando MachineMetrics

A MachineMetrics entende o poder dos dados da máquina e sua necessidade de mesclar sua funcionalidade de TI/OT herdada em uma plataforma de IoT de ponta criada para fabricantes. A plataforma MachineMetrics se conecta a qualquer marca e modelo de equipamento, e a instalação é rápida.

O monitoramento de produção, monitoramento de condições e outras soluções robustas permitem identificar gargalos na produção e agir rapidamente. Com a análise de dados em tempo real, você pode otimizar seus processos com insights acionáveis ​​à medida que eles acontecem e aproveitar os dados em outros sistemas, como qualidade, manutenção e cotação.

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