Guia do fabricante para computação em nuvem

Atualizado:21 de janeiro de 2021



Aqui está o que abordaremos neste artigo aprofundado sobre computação em nuvem na fabricação:

• Uma introdução à computação em nuvem na manufatura
• O que é computação em nuvem?
• O que é uma plataforma de computação em nuvem?
• Benefícios e casos de uso da nuvem na fabricação
• A relação entre Edge e Cloud
• Como o cenário de conectividade na manufatura está mudando

Uma introdução à computação em nuvem na manufatura

A computação em nuvem está aprofundando sua presença na fabricação à medida que fabricantes e OEMs dependem cada vez mais de dados para orientar suas decisões. A própria coleta de dados tornou-se mais uma expectativa do que uma anomalia no chão de fábrica. Entre máquinas industriais conectadas à IoT, interfaces de operação, dados de fornecedores, previsão de demanda e uma série de outros fluxos de dados, muitas empresas se veem inundadas com mais dados do que sabem como utilizar. Mesmo as melhores empresas da categoria usam em média cerca de 50% de uso de dados para a tomada de decisões, com os retardatários atingindo apenas 30%.

Um fator limitante importante para a utilização de dados coletados tem sido o poder absoluto que pode ser necessário para analisar e derivar significado de tais vastas faixas de dados. Muitas empresas que podem ter instalado dispositivos de coleta de dados iniciaram sua jornada analítica com cientistas de dados internos em máquinas internas, mas rapidamente ficaram sobrecarregadas. Armazenamento de dados, backups de dados, backups externos, segurança de dados, além do hardware, para usar técnicas de aprendizado de máquina de forma eficaz e rápida para obter os insights mais aprofundados e precisos — essas coisas se somam rapidamente, tanto em tempo quanto em dinheiro gasto.

É aí que a nuvem se destaca. A nuvem oferece armazenamento de dados praticamente ilimitado por uma fração do custo do armazenamento interno. Apesar de uma crença popular (agora desgastada), os dados deixados com um provedor de nuvem respeitável estão mais seguros contra danos do que em um servidor interno. Por ser um fator importante de todo o seu modelo de negócios, não uma adição ou um aparte, como seria na maioria das empresas que contemplam o uso de armazenamento de dados interno, as plataformas em nuvem tendem a ter armazenamento mais sofisticado e proteções mais profundas do que aquelas que seriam alcançadas no local pela maioria das empresas. Os provedores de nuvem concordam em manter um certo nível de segurança, manter-se informados sobre quaisquer riscos de segurança conhecidos à medida que evoluem e muitos podem garantir empresas contra a possibilidade de violação de dados. Em termos de segurança física, os provedores de nuvem tendem a manter maior redundância (incluindo cópias fora do local em outra instalação em caso de incêndio, inundação ou outros desastres naturais ou provocados pelo homem), de modo que o risco de perda de dados é notavelmente reduzido.

Quanto ao poder de computação, o compartilhamento de recursos de hardware usando a nuvem pode proporcionar às empresas um poder de computação exponencialmente maior por dólar do que as máquinas internas. Os fabricantes podem obter acesso a hardware extremamente caro compartilhando recursos com outras pessoas pela Internet. Isso permite uma análise profunda e o uso de técnicas complexas de aprendizado de máquina em grandes quantidades de dados sem atrapalhar a tomada de decisões devido ao hardware lento. A computação em nuvem geralmente custa centavos de dólar em comparação com a compra (e manutenção) de equipamentos internos com tempo de atividade notavelmente maior e facilidade de uso.

Apesar de todos os seus benefícios, que abordaremos com mais profundidade em uma parte posterior deste artigo, resta uma pergunta importante a ser respondida:O que é a nuvem? A questão ainda ronda as mentes de muitos que podem ter uma vaga noção, mas não a viram explicada. Vamos definir exatamente o que a nuvem significa, especialmente no contexto da fabricação.

O que é computação em nuvem?

A computação em nuvem é uma maneira de acessar recursos do computador sob demanda sem ter que gerenciar ativamente esses recursos. O acesso geralmente é feito pela internet. Os tipos de recursos disponíveis com a computação em nuvem incluem poder de computação e armazenamento de dados. É como ter discos rígidos, GPUs e CPUs quase ilimitados, todos bem mantidos e atualizados por um preço baixo que pode ser acessado de praticamente qualquer lugar com melhor segurança e tempo de atividade do que as máquinas locais, tudo sem a necessidade de contrate equipe de TI adicional, compre qualquer equipamento ou altere qualquer infraestrutura à medida que o negócio cresce.

Simplificando, a computação em nuvem consiste em obter acesso a recursos de computador de primeira linha por um custo razoável. O modelo de negócios funciona para provedores de nuvem porque eles obtêm ROI crescente em suas ofertas de alta tecnologia quanto mais pessoas puderem atender de forma eficaz. Basicamente, todos ganham.

A computação em nuvem funciona bem ao lado da computação de borda. A computação em nuvem pode pegar dados de alta frequência e coletar armazenamentos de longo prazo deles – muito mais do que seria realisticamente viável no local. Em seguida, permite uma análise profunda desses dados que consumiriam muitos recursos para cenários de computação de borda. A combinação das tecnologias permite decisões em tempo real baseadas em dados, bem como análises estratégicas de longo prazo e tomadas de decisão.

Para entender a computação de borda, é útil pensar em uma solução de IoT como geralmente tendo três componentes:

• Coisas como dispositivos IoT, que geram dados de sensores.
• Insights você extrai desses dados.
• Ações você executa com base nesses insights para fornecer algum tipo de valor.

Com a computação em nuvem, você move os componentes de insights e ações de dentro da fábrica para hardware de maior potência em outro local, geralmente pela Internet, mas às vezes via satélite ou outro método de transmissão. Em outras palavras, você pode enviar seus dados para armazenamento ou análise para que possa agir com base nos insights derivados deles posteriormente.

O que é uma plataforma de computação em nuvem?

Uma plataforma de computação em nuvem é uma solução para oferecer serviços de computação em nuvem. Uma das plataformas de nuvem mais conhecidas disponíveis é a Amazon Web Services (AWS).

As plataformas de computação em nuvem lidam com cargas de trabalho que seriam muito intensivas, demoradas ou (em alguns cenários) sensíveis para serem executadas usando equipamentos no local. Em um cenário de computação de ponta, os dados de máquina de alta frequência podem ser analisados ​​por dispositivos de computação de ponta para obter insights em tempo real que podem ser acionados imediatamente – como desligar uma máquina com um risco de segurança detectado – enquanto a computação em nuvem pode lidar com os fluxos completos de dados que seriam um fardo muito grande para um sistema de borda, permitindo armazenamento e insights mais profundos que podem ser repassados ​​para o sistema de fabricação, muitas vezes até gerando respostas geradas a partir de dispositivos de borda.

A MachineMetrics é um parceiro de competência em software industrial da AWS para garantir a infraestrutura de nuvem mais segura, de alto desempenho, resiliente e eficiente para aplicativos do setor.

Benefícios e casos de uso da computação em nuvem na manufatura

Muitos estão cientes das soluções acessíveis de armazenamento de dados apresentadas através da nuvem. O que você pode não saber é a flexibilidade, fonte única de verdade, personalização e benefícios analíticos avançados que as plataformas em nuvem trazem para a mesa para fabricantes e OEMs.

Começando com OEMs, a jornada para a construção de equipamentos otimizados ou hardware IIoT que possa suportar os ambientes hostis do chão de fábrica começa com a coleta de dados. O processo de coleta de dados, neste caso, foca em como as máquinas se comportam em ambientes específicos. A nuvem industrial fornece uma plataforma para coletar dados de máquina de todo e qualquer equipamento habilitado para IoT que sua empresa já vendeu, sem ficar sem espaço.

A nuvem serve como uma plataforma para agregar esses conjuntos de big data e desenvolver algoritmos avançados para analisá-los. Como OEM, você pode optar por usar o insight para desenvolver planos de manutenção remota ou pacotes de dados como serviço para ajudar os usuários finais a otimizar o uso de seus equipamentos. Mais uma vez, o custo entra em cena.

O custo associado a uma solução em nuvem que nunca fica sem espaço é consideravelmente menor do que o custo de operar instalações de armazenamento individuais no local. A compra de um sistema de armazenamento local de alto desempenho pode custar US$ 100.000, sem incluir os custos recorrentes de manutenção do sistema. Por outro lado, um plano de assinatura na nuvem custaria muitas vezes menos e não teria custos indiretos de atualizações e melhorias adicionais.

O Cloud Platform desenvolvido para fabricação traz o melhor dos dois mundos para cada OEM. Isso inclui espaço de armazenamento infinito e uma plataforma de alto desempenho para agregar dados, monitoramento remoto de máquinas e todos os requisitos de computação IIoT que sua empresa possa precisar.

Do ponto de vista de um fabricante, a nuvem oferece armazenamento de dados ilimitado para rastrear o histórico de produção, obter visibilidade das operações remotamente e criar algoritmos avançados para detectar falhas de máquina antes que elas aconteçam.

Além dos benefícios acima, os fabricantes também terão as seguintes vantagens:

Flexibilidade

As atividades de fabricação variam de acordo com a demanda do cliente. Essas flutuações significam que um sistema flexível de armazenamento e computação é necessário para garantir a coleta de dados, análises e operações ideais. As plataformas de nuvem oferecem essa flexibilidade de recursos para você ao adicionar mais capacidade de produção ao seu chão de fábrica. Ele também fornece um local de armazenamento centralizado para as várias instalações que você pretende digitalizar.

Segurança de dados

A digitalização traz consigo ameaças de segurança cibernética que podem levar a tempo de inatividade e roubo de dados. Uma plataforma de nuvem bem construída integra o uso de sistemas de gerenciamento de segurança de nível empresarial para proteger seus dados e reduzir as ameaças à segurança.

Backup e recuperação

Os sistemas de coleta e gerenciamento de dados são quase infalíveis, mas não completamente. Assim, quando ocorrem erros ou incidentes que levam à perda de dados, é importante que haja uma solução de backup e recuperação. Com a plataforma de nuvem certa, os dados de sua máquina permanecem seguros e protegidos contra perda total de dados.

Atualizações automatizadas

Um recurso da computação em nuvem são as atualizações e novos recursos que vêm como parte do pacote. Isso inclui novos aplicativos, certificados de segurança e protocolos de comunicação que são adicionados a cada atualização de tecnologia sem custo adicional.

Suporte aprimorado ao cliente

O que muitos provedores de serviços de nuvem não mencionam é a curva de aprendizado que acompanha o uso de novas tecnologias. Para começar rapidamente e colher os benefícios da nuvem industrial, o suporte ao cliente pode ser necessário. Procure fornecedores que não apenas tenham a tecnologia de que você precisa, mas que possam ajudá-lo a implementar com sucesso uma estratégia de computação em nuvem.

A nuvem, a borda ou ambos?

Temos um artigo completo sobre a diferença entre computação em nuvem e computação de borda na fabricação, então vamos mantê-lo curto.

A nuvem e a borda são duas tecnologias distintas, mas geralmente são usadas em conjunto devido a seus pontos fortes de compensação. No centro do relacionamento, a computação de borda processa e age em dados sensíveis ao tempo, enquanto a computação em nuvem agrega dados em um local centralizado que não precisa ser acionado em tempo hábil.

Em uma infraestrutura IIoT completa, os fabricantes podem usar tanto a borda para coleta de dados em tempo real, análise preditiva e tomada de decisão autônoma, quanto a nuvem para análise de dados agregados, benchmarking e análise de tendências.

Esses benefícios e desvantagens continuam:

Como o cenário de conectividade na manufatura está mudando

Sabemos que o objetivo da IoT industrial é aplicar análises avançadas a grandes quantidades de dados de máquina, tudo com o objetivo de reduzir o tempo de inatividade não planejado, reduzir o custo geral de manutenção de máquina e aproveitar os recursos de aprendizado de máquina para impulsionar iniciativas de melhoria contínua. A nuvem tem sido fundamental para tornar possível esse tipo de aquisição, transferência e análise de dados em massa.

Enquanto a computação e a análise de ponta levam a tomada de decisão baseada em dados a um novo nível de velocidade e precisão em tempo real, reduzindo a distância física entre as máquinas e o próprio processamento de dados, a computação em nuvem ainda mantém um lugar estável para armazenamento de longo prazo e análise profunda. Para empresas que estão adquirindo dados de várias fontes, a nuvem ajuda a:

• Centralize dados entre máquinas ou até mesmo instalações para análises estratégicas de longo prazo
• Disponibilidade da análise para uma gama mais ampla de empresas e usuários, pois as informações podem ser facilmente acessadas remotamente, bem como por vários usuários ao mesmo tempo
• Disponibilidade de recursos de computador para uma tomada de decisão mais rápida usando até técnicas de análise avançadas, como as que às vezes são vistas com IA e ML, bem como armazenamento totalmente escalável
• Segurança de dados tanto em termos de violação de privacidade quanto de proteção física para que os investimentos em coleta de dados impulsionem ações positivas com menor risco de perda ou dano à reputação

Todas essas realidades, quando tratadas pela computação em nuvem, permitem que os fabricantes reduzam custos e aumentem a eficiência. A computação em nuvem permite até mesmo a fabricação de pequenas tiragens com o mesmo valor que uma produção em grande escala experimentaria. Com a computação em nuvem, tudo isso está disponível sem a necessidade de manutenção interna ou gerenciamento dos dispositivos de computação.

Quando é necessário obter insights, a nuvem é a solução que os fabricantes devem procurar. A aplicação de algoritmos de IA e aprendizado de máquina para visualizar, diagnosticar e prever problemas é uma meta que pode ser alcançada mais prontamente com recursos de computação acessíveis e escaláveis ​​disponíveis. Insights preditivos permitem que as equipes criem estratégias de longo prazo que podem evoluir com os dados, além de permitir uma rápida mudança quando os dados começam a apontar para uma solução diferente. O armazenamento a longo prazo de grandes bibliotecas de dados históricos significa que sua equipe nunca precisa se preocupar com a perda de fontes de dados cruciais quando surgem chances imprevistas de análise.

A manufatura industrial está à beira de uma revolução graças ao potencial da computação em nuvem, especialmente quando combinada com a computação de borda. Em conjunto com uma nova geração de dispositivos inteligentes de ponta de IoT, os aplicativos de computação em nuvem transformarão completamente a fabricação nas próximas décadas para aumentar a eficiência e a produtividade, além de controlar os custos.