Nosso (info) gráfico, breve história da Internet das Coisas Industrial

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A Internet das Coisas (IoT) é apontada por muitos como a próxima revolução industrial. A IoT se tornou cada vez mais popular nos últimos anos, e as principais empresas de análise preveem que a próxima década de desenvolvimento contínuo da IoT estimulará o crescimento da receita global de mais de US $ 2-3 trilhões. Os especialistas do setor também concordam que o setor industrial tem mais a ganhar com essa revolução tecnológica e que a Internet das Coisas Industrial (IIoT) provavelmente conduzirá a maior parte do crescimento geral da receita de IoT.

Tem sido um longo caminho para a revolução da IIoT de hoje e, embora a inovação do consumidor tenha desempenhado um grande papel, grande parte dessa estrada foi pavimentada com a inovação do setor industrial. Como a tecnologia continua a evoluir em um ritmo sem precedentes, o futuro da IIoT está na mente dos investidores e usuários finais de tecnologia. Mas não podemos saber para onde estamos indo até sabermos onde estivemos e, para entender o futuro da IIoT, devemos começar em 1968.

Princípios humildes

Apesar da ressaca das festividades da véspera de Ano Novo da noite anterior, o engenheiro Richard (Dick) Morley redigiu um memorando em 1º de janeiro de 1968 que acabou levando à invenção do controlador lógico programável (PLC). Sua criação, o Modicon, contribuiu muito para as capacidades de fabricação da General Motors e influenciou significativamente o futuro da indústria de automação.

Dick não era o único ocupado em 1968. Com a esperança de criar um "aparelho para gerar e transmitir informações digitais", o inventor e empresário americano Theodore G. Paraskevakos estava trabalhando nos primeiros dispositivos máquina a máquina (M2M) do mundo. PLC de Morley e M2M de Paraskevakos foram os primeiros passos de bebê dados no longo caminho para a IIoT de hoje.

Estabelecendo a base para conectividade

Avanço rápido para a década de 1980 e dois marcos importantes da IIoT. A padronização da conectividade Ethernet em 1983 lançou as bases para conectar fisicamente máquinas de diferentes fabricantes. Seis anos depois, Sir Tim Berners Lee, cientista da computação do CERN, a Organização Européia para Pesquisa Nuclear, fortaleceu esse gerenciamento de várias redes com a invenção de uma pequena coisa chamada World Wide Web. Lee concebeu e desenvolveu a Web para atender à demanda por compartilhamento automático de informações entre cientistas em universidades e institutos em todo o mundo.

Enquanto a “web” ainda estava engatinhando, o setor industrial buscou a conectividade interoperável no chão de fábrica. Um grupo de fornecedores reunidos para lidar com preocupações crescentes, conhecido como “Problema de driver de dispositivo”. Esse grupo incluía meia dúzia de empresas, incluindo Fisher-Rosemount, Intellution e Rockwell Software, entre outras. Este foi o primeiro encontro do que conhecemos hoje como Fundação OPC.

Conectividade, colaboração e cooperação

Quando esses fornecedores de soluções industriais se reuniram pela primeira vez, suas soluções de interface homem-máquina (HMI) e controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) foram desenvolvidas com protocolos de comunicação proprietários ou bibliotecas de drivers. Conforme as melhores soluções surgiram e os operadores industriais do usuário final começaram a construir arquiteturas integradas com soluções de vários fornecedores, a necessidade de permitir a comunicação entre máquinas tradicionalmente díspares tornou-se clara. Os fornecedores tiveram que investir recursos no desenvolvimento de funcionalidade em nível de aplicativo ou começar a criar conexões mais inclusivas entre as soluções, incluindo concorrentes.

Alguns fornecedores decidiram criar suas próprias interfaces de programação de aplicativos (APIs) ou kits de ferramentas de driver. Embora isso tenha resolvido seus próprios problemas de conectividade, limitou como os usuários finais poderiam integrar soluções adicionais. Felizmente, o mercado logo persuadiu os fornecedores a colaborar e fazer mudanças que atendessem aos melhores interesses dos usuários finais.

A OPC Foundation forçou muitos fornecedores concorrentes a trabalharem juntos para resolver problemas de conectividade perpetuados por protocolos de comunicação proprietários. A necessidade de soluções mais interoperáveis ​​foi ainda mais destacada em 1995, quando o Microsoft Windows ganhou domínio do chão de fábrica. O Windows 95 foi o primeiro Sistema Operacional (OS) comercialmente disponível off the Shelf (COTS) com recursos plug-and-play para oferecer suporte à integração fácil com o hardware e permitiu aos usuários interagir com unidades gráficas e controles semelhantes aos HMIs já usados ​​em a fabrica. O Windows 95 / NT 4.0 também era mais amigável ao desenvolvedor e mais barato do que seus equivalentes de automação industrial. Quando ficou claro que o Microsoft Windows era o sistema operacional onipresente a ser construído, todo o desenvolvimento de software industrial começou a ter como alvo o Microsoft Windows como plataforma de escolha.

O final da década de 1990 também incluiu grandes avanços na tecnologia M2M sem fio. A Ethernet, então com um quarto de século, emergiu como o padrão de conectividade universal em ambientes industriais. Os padrões de interface começaram a se diferenciar por setor - o DNP e o IEC 61850 que agora dominam o setor de energia; BACnet em Automação Predial; e padrões adicionais como Profibus, CC-Link, HART e mais. Consórcios para cada um desses padrões começaram a se formar. O setor industrial estava evoluindo rapidamente em direção à IIoT que conhecemos hoje.

Levando IIoT para as massas

Com um sistema operacional onipresente e backbone Ethernet instalados, mais e mais dispositivos industriais foram conectados. Em 1999, Kevin Ashton, um pioneiro da tecnologia britânica, deu continuidade ao tom da conectividade no novo milênio, cunhando o termo “Internet das Coisas” para descrever um sistema em que a Internet é conectada ao mundo físico por meio de sensores. A conectividade foi possibilitada até mesmo para dispositivos legados, uma tendência que se provaria fundamental em ambientes industriais, onde o equipamento é caro e considerado um investimento de longo prazo.

Talvez o marco mais significativo da IIoT no início dos anos 2000 tenha sido o advento e a ampla adoção de tecnologias de nuvem. A introdução do Amazon Web Services em 2002 trouxe a nuvem para as massas e mudou para sempre a maneira como as arquiteturas empresariais e industriais eram construídas e utilizadas. Quatorze anos depois, a nuvem e as máquinas virtuais ainda apresentam novas oportunidades para a IIoT.

Em meados da década de 2000, à medida que o mundo do consumidor adquiria smartphones, o mundo industrial ficava cada vez menor e mais inteligente com PLCs e Sistemas de Controle Distribuído (DCSs). Surgiram controladores híbridos e controladores de automação programáveis ​​(PACs), e o hardware legado evoluiu à medida que a bateria e a energia solar se tornaram mais confiáveis ​​e econômicas. Os fabricantes podem alimentar sensores em uma arquitetura distribuída, como um oleoduto, para capacitar a inteligência e a conectividade nos confins de uma organização. A combinação de fontes de energia generalizadas e conectividade com dispositivos inteligentes começou a adicionar um contexto significativo aos dados industriais.

Dados se transformam em informações

O contexto transformou os dados em informações e a indústria voltou a recorrer à OPC Foundation para resolver os desafios emergentes em torno da comunicação desses dados contextuais. Em 2006, a Fundação respondeu com o protocolo OPC UA, no qual muitos contam ainda hoje. O novo protocolo OPC UA foi construído com base nos padrões existentes, mas abordava o desenvolvimento de novas tecnologias e avanços. O OPC UA desacoplou a API do fio e foi projetado para se ajustar a aplicativos de dispositivos de campo, aplicativos de camada de controle, sistemas de execução de fabricação (MES) e planejamento de recursos corporativos (ERP). Seu modelo de informações genéricas suportava tipos de dados primitivos (como inteiros, valores de ponto flutuante e strings), estruturas binárias (como cronômetros, contadores e PIDs) e documentos XML. Até hoje, o OPC UA oferece um padrão de interoperabilidade que fornece acesso aos dados desde o chão de fábrica até o último andar.

Em 2010, os dados operacionais e de máquinas começaram a gerar valor real, e mais organizações procuraram armazenar e analisar seus dados ao longo do tempo. Em resposta, o mercado de historiador de dados decolou e a tecnologia de sensores experimentou quedas significativas de preços. Essa inteligência e conectividade acessível e flexível traria muitas arquiteturas industriais "brownfield" (pré-existentes) para a era IIoT, à medida que mais e mais dispositivos legados foram reforçados com conectividade e inteligência de sensor. Além disso, os avanços em computação pessoal e dispositivos de ponta forneceram ainda mais flexibilidade na capacidade das organizações de acessar e analisar dados de qualquer lugar e a qualquer hora. Os líderes do setor de TI, incluindo Citrix e Intel, começaram a discutir abertamente as melhores práticas para a tendência crescente de traga seu próprio dispositivo (BYOD).

IIoT hoje, amanhã e além

Nos últimos seis anos, todas as peças se encaixaram para solidificar uma visão real e significativa para o futuro da IIoT. Conectividade industrial robusta, análises avançadas, monitoramento baseado em condições, manutenção preditiva, aprendizado de máquina e realidade aumentada - esses são o futuro dos conceitos de IIoT, apoiados por uma tecnologia viável que está disponível hoje. Líderes de tecnologia - incluindo GE, IBM, PTC e muitos mais - estão apostando no futuro da IIoT em grande estilo. Nos últimos dois anos, grandes investimentos em inovação e aquisições refinaram ainda mais essas plataformas IIoT emergentes.

Tem sido um longo caminho desde a ideia resiliente à ressaca de Richard Morley para o PLC, mas à medida que mais atenção e recursos são dedicados ao avanço da IIoT, coisas ainda maiores são esperadas em mercados mais amplos. De acordo com um relatório recente de inteligência de negócios, quase US $ 6 trilhões serão gastos em soluções de IoT nos próximos cinco anos e as empresas serão as principais adotantes de soluções de IoT.

Com tanto em jogo, sem dúvida haverá grandes mudanças no mundo industrial. Conforme as regras mudam e a tecnologia se desenvolve, as funções evoluem e as estruturas de negócios se ajustam. Por exemplo, tecnologia de operações e divisões de TI tradicionalmente díspares estão começando a colaborar e até mesmo se fundir. Ouvimos sobre essas mudanças de funções de nossos clientes, e o uso crescente de padrões tradicionais de TI - como MQTT, WAMP e XMPP - no setor industrial são mais evidências dessa transformação. E à medida que dados integrados e acessíveis se tornam a norma, os cientistas de dados que podem interpretar esses dados estão cada vez mais se movendo para funções de liderança executiva na tomada de decisões.

Embora seja difícil prever exatamente como a IIoT evoluirá, está claro que estamos chegando a um ponto crítico nesta nova revolução industrial. À medida que mais dispositivos se conectam e mais dados são criados para alimentar programas analíticos e de inteligência artificial cada vez mais poderosos, aparentemente não há limite para os avanços que podem ser feitos em torno da IIoT.