Desbloqueando as Vantagens de Fábricas Inteligentes Habilitadas por IIoT

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

Tendência para Mais Automação

Muitos dispositivos IIoT em sistemas autônomos de fábrica inteligente combinam-se com inteligência artificial (IA), infraestrutura de computação de borda móvel (MEC), câmeras, sistemas de controle, visão computacional, realidade aumentada (RA), robótica e aprendizado de máquina (ML) para comunicação de dados interativa em tempo real. Essas tecnologias inovadoras de automação estão em constante evolução, saindo da "ficção científica" para adoção comercial em larga escala.

À medida que esta era de transformação digital avança, vemos cada vez mais robótica alimentada por IoT, IA, ML e mais inovações em fábricas inteligentes conectadas. Estamos em uma era extraordinária de conectividade, interoperabilidade e automação bem além da simples interação máquina a máquina (M2M). Dados de IoT de uma plataforma diversificada de soluções de sensoriamento sem fio podem transformar operações de fábricas conectadas.

Uma Era de Decisões em Tempo Real

Hoje, máquinas de fábrica conectadas tomam muitas de suas próprias decisões em tempo real, habilitadas por IoT-IA-ML, para controlar e automatizar processos e manter a produção funcionando perfeitamente. Simultaneamente, a gestão no escritório principal e no chão de fábrica monitora remotamente equipamentos, trabalhadores e máquinas com sensores sem fio de baixa potência e longo alcance e toma rapidamente decisões baseadas em dados para:

• Melhorar eficiência operacional e de custos

• Aumentar a segurança da produção e do produto

• Prever manutenção de máquinas e equipamentos

• Transformar processos de negócios e valor

Insights Valiosos de Dados Vêm de Máquinas Conectadas

Tempo de atividade é tudo na manufatura. Quando uma máquina falha ou quebra, pode criar efeitos cascata de aumento no tempo de mercado e tempo de inatividade potencialmente prejudicial até a entrega do produto e serviço ao cliente.

Dados do IIoT são a "moeda" da fábrica inteligente e conectada. Eles produzem valor reativo, preditivo e até transformador, influenciando fundamentalmente como e quando uma pessoa ou máquina assume o controle, faz correções, realiza manutenção e otimiza a produção. Dados acionáveis do IIoT são o principal benefício de uma fábrica conectada.

Usar dados para alimentar painéis, ferramentas analíticas e sistemas de gestão operacional leva uma organização a melhor inovação, eficiência e rentabilidade. Dados de sensores sem fio ativam o valor do IIoT por toda a fábrica — desde reações corretivas mais rápidas até gestão preditiva e inovação transformadora nos negócios.

Ajude os Dados dos Sensores da Fábrica a Florescer

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

Fabricantes podem usar muitas estratégias para garantir que dados de sensores sem fio lhes deem o máximo valor de sua fábrica conectada. A seguir, três abordagens importantes de gestão de dados.

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

Manutenção preditiva depende de ICSs e CLPs. Os dados em tempo real de sensores que eles recebem, processam e colocam em ação são vitais para operar, manter e automatizar uma fábrica.

Fabricantes podem aproveitar diagnósticos avançados, análises e insights usando dados de sistemas de sensores para aumentar produtividade, reduzir custos e melhorar segurança. Um ICS está no centro deste empreendimento. Processos automatizados iniciados a partir de ICSs liberam profissionais de TI e tecnologia operacional (OT) para otimizar a fábrica sem ter que se preocupar com tarefas de manutenção reativas ou de rotina. Gestores de fábrica podem saber antecipadamente sobre problemas de desempenho de máquinas e migrar para manutenção preditiva em vez de preventiva programada. Com dados de sensores filtrados por um ICS, técnicos sabem quais máquinas controlar e quando precisam de manutenção.

• Remova barreiras e silos de dados. Conjuntos de dados não devem ficar restritos a departamentos individuais. Era essencial eliminar silos de dados quando a era da informação começou, e é ainda mais imperativo desde que máquinas começaram a se comunicar entre si e conosco.

Uma riqueza de ideias inovadoras e oportunidades de transformação de negócios pode vir da mineração de dados do IIoT — esse é um de seus principais benefícios. A análise de dados deve ser feita perfeitamente em todo o espectro, do nível micro ao macro — da análise de desempenho de máquinas individuais à fábrica conectada coletivamente. Você está na melhor posição para inovar quando barreiras são removidas para acesso e análise de dados do IIoT para todos, desde gerentes de manutenção da linha de produção a analistas de negócios e executivos.

• Adote uma abordagem mais enxuta para compartilhamento de dados. Em escala industrial global, o IIoT gera dados em volumes massivos. Mesmo em escala significativamente menor, a gestão da fábrica ainda pode se sentir sobrecarregada pela velocidade e volume de dados. Computação de borda pode ajudar fornecendo dados de sensores acionáveis a gerentes de linha de frente e máquinas para decisões rápidas ou automatizadas em tempo real. Com sensores inteligentes e gateways fazendo computação de borda — o método de capturar, armazenar e processar dados eficientemente onde são gerados — gerentes não precisam analisar grande quantidade de dados brutos para agir. Também não precisam esperar dados serem enviados para a nuvem, exportados, mapeados e analisados para chegar à mesma conclusão que dispositivos de borda já entregaram.

Embora seja importante melhorar consistentemente acesso e análise de dados, é crucial não sobrecarregar quem não é analista de dados. Mantenha alertas, feeds e relatórios de dados apenas ao que se aplica à função de uma pessoa. Quando obter insights significativos de novos dados, garanta que partes interessadas-chave estejam cientes e compartilhe por que pontos de dados específicos importam para diferentes departamentos.

Plataformas de Sensores Sem Fio Suportam Manutenção e Otimização de Negócios

É importante adotar uma abordagem cuidadosa e sistemática para automação de fábrica. Pode não importar o quão automatizada sua fábrica é se você não sabe que uma máquina está vibrando demais. A máquina vibrando pode significar que está pronta para falhar. Por sua vez, essa falha pode fazer todo, ou parte de, um sistema automatizado de máquinas ficar 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 baixa potência e longo alcance distribuída pela fábrica pode remediar isso — uma solução fundamental que opera independentemente, mas complementar a sistemas de automação. Esta rede de sensores pode compreender acelerômetros, medidores de vibração, detecção e medição de tensão e corrente, inclinação, movimento infravermelho passivo (PIR), temperatura, qualidade do ar, umidade e muitos mais.

Uma plataforma de sensores sem fio em rede trabalhando principalmente nos bastidores garante que o monitoramento primário de desempenho e condição da sua fábrica conectada não seja apenas preditivo, mas transformado em otimização de negócios e inovação.

Componentes-Chave da Plataforma de Sensores

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

• Operar em uma plataforma de sensores sem fio de grau industrial, baixa potência, focada em transmissão de dados em tempo real, manutenção preditiva e aumento do tempo de atividade. Uma rede de sensores sem fio pode ser projetada para:

  • Consumir energia apenas enquanto sensores estão se comunicando, economizando energia e prolongando vida útil da bateria

  • Entregar alertas instantâneos via SMS, e-mail ou chamada de voz quando parâmetros predefinidos são excedidos

  • Fornecer dados de tendência e logs de dados para insights gerais e dados de conformidade

  • Simplificar coleta, transmissão e análise de dados com algoritmos pré-configurados e processamento sob demanda usando sensores e gateways de borda em vez de monitorar máquinas manualmente e coletar dados em listas de verificação em pranchetas. Então, filtrar os dados através de sistemas de controle usando interfaces de programação de aplicativos (APIs), gateways Modbus serial e CLPs. Apenas dados acionáveis e alertas de sensores fluirão em tempo real através desta prática, e dados brutos podem ser registrados ou armazenados em banco de dados para análise posterior.

  • Integrar com sistemas de gestão de edifícios (BMS) via protocolo de comunicação de dados BACnet™ ou Modbus TCP/IP

• Fortalecer gestão de riscos adicionando uma plataforma de segurança de dados de ponta a ponta à rede de sensores pela fábrica.

  • Empregar sistemas de sensores que incluam criptografia de dados usando algoritmo de troca de chaves Diffie-Hellman e criptografia simétrica AES-128 de 128 bits em modo CBC (Cipher Block Chaining) para proteger dados contra vazamentos.

  • Proteger servidores web e navegadores conectados a uma rede de sensores com criptografia TLS (Transport Layer Security).

  • Adicionar autenticação SHA-3 de 256 bits (Secure Hash Algorithm 3) para proteger dados do ponto de geração ao consumo. Um token de dados seguro é avaliado via função hash criptográfica contra uma chave secreta única por sensor.

• Ampliar confiabilidade de comunicação sem fio de longo alcance com espectro de espalhamento por salto de frequência (FHSS). Com este espectro robusto e de longo alcance, sinais se espalham e saltam entre frequências de rádio que mudam rapidamente. Este espectro de comunicação é altamente resistente a interferências, e sinais são difíceis de interceptar porque transmitem apenas em intervalos extremamente curtos. Isso torna o FHSS essencialmente ciberseguro. Com FHSS, comunicações de dados de sensores sem fio têm:

  • Forte imunidade a comprometimentos de obstruções físicas, sistemas externos de radiofrequência sem fio e interferência eletromagnética (EMI)

  • Conectividade de até 365+ metros em ambientes de manufatura

• Gerentes de fábrica conectada 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 otimização de processos de manutenção e produção, por exemplo.

  • Adicionar veículos guiados autônomos para coleta e embalagem de estoque, manuseio de materiais, posicionamento e entrega.

  • Usar robôs industriais para solda a arco e ponto, atender máquinas, pintar produtos, levantar e montar, colar e conectar peças, e mais.

  • Anexar acelerômetros a linhas de montagem e braços robóticos, medidores de vibração a motores de máquinas, sensores de inclinação para detectar operação segura de máquinas, e medidores de corrente para monitorar consumo de energia.

  • Instalar 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.

Conclusão

Fabricantes devem implementar uma plataforma de sensores IIoT que forneça dados acionáveis em tempo real para prever tempo de inatividade de máquinas, aumentar eficiências operacionais, melhorar resultados financeiros 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, contate o Sr. Walters em Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa de JavaScript habilitado para visualizá-lo. ou visite aqui .