IIoT: Transformando Buzzwords Industriais em Ganhos Reais de Negócio

A Internet Industrial das Coisas está habilitando manufatura avançada

Há muitos chavões de manufatura: a Internet Industrial das Coisas (IIoT), Indústria 4.0 e a Fábrica Digital. "Às vezes são muitos buzzwords. Às vezes há muita realidade por trás", disse Roger Hart, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Siemens (Berlim e Munique, Alemanha). "Digitalização está mudando muitas coisas. Está realmente impulsionando novos modelos de negócios em muitos casos", disse Hart. "Pessoas estão descobrindo que uma vez que digitalizam mais e mais de sua manufatura, são capazes de monetizar mais e mais aspectos dos dados e informações que são capazes de coletar."

IIoT refere-se a equipamentos industriais "conectados" capazes de gerar, coletar e transmitir dados de máquinas. Manutenção pode ocorrer via dispositivos como tablets ou smartphones. Mais dados são gerados e são compartilhados mais amplamente dentro de uma operação de manufatura.

"Não é só, 'Ei, aqui está como devemos automatizar isso'", disse Tim Wormus, vice-presidente regional da Siemens. O IIoT, disse ele, permite fabricantes "conectar a todos esses diferentes dispositivos e então reunir para um todo coeso."

Grandes Nomes no IIoT

Grandes nomes na manufatura, como Siemens e General Electric Co. (Boston), estão entre aqueles trabalhando para transformar os chavões em realidade.

"O núcleo dos esforços da GE na área da Internet Industrial das Coisas é em torno da convergência de nosso trabalho na criação de gêmeos digitais, ou modelos digitais de nossos sistemas industriais", disse Peter Koudal, cientista sênior de pesquisa da GE, tecnologias de cadeia de suprimentos.

"Com os avanços em poder computacional nas últimas décadas, agora temos a capacidade de não só coletar e analisar os dados mais importantes", continuou. "Podemos [também] criar gêmeos digitais mais poderosos e construir sistemas de controle em nossas máquinas para tirar plena vantagem desses gêmeos. Isso é o que o surgimento do IIoT está tornando possível."

A Siemens vê gêmeos digitais em três áreas. "Gêmeo digital do produto; o gêmeo digital de produção, que está habilitando o planejamento de seus processos de produção; e o gêmeo digital de performance", disse Bill Boswell, vice-presidente de marketing para o grupo de soluções de aplicações em nuvem da Siemens. "Se você tem um produto IoT-habilitado, você tem que engenheirá-lo no produto. Temos as ferramentas que permitem isso."

De outra forma, um gêmeo digital "é um modelo virtual de um processo ou sistema, e serve como ponte entre o mundo físico e digital", disse J.J. Chuang, gerente geral, DMG Mori Software Technology Solutions USA, parte da DMG Mori USA (Hoffman Estates, IL). "O mundo virtual requer agregação de dados do mundo físico para análise de dados e monitoramento de sistema através de um sistema baseado em IIoT para resolver problemas antes que sequer ocorram e prevenir downtime usando simulações."

A DMG Mori, em materiais promocionais, disse que "tem tornado suas máquinas aptas para digitalização desde 2013" com o app e interface de usuário CELOS. A empresa disse que está expandindo sua gama de serviços CELOS "com software inteligente e hardware conectivo." A DMG Mori disse que mais de 10.000 máquinas CELOS foram instaladas.

Segundo executivos, o IIoT está habilitando ainda mais automação que antes.

"IIoT traz junto um envio, controle e TI [tecnologia da informação] mais robustos", disse John Younes, co-fundador e COO da Litmus Automation (Toronto, ON e San Jose, CA). "TI agora terá mais supervisão em todos os dispositivos no chão de fábrica através de múltiplas plantas."

O mais, Younes disse, "TI também terá que colaborar com OT [tecnologia operacional] para fornecer uma estratégia de automação mais robusta." Uma área onde fabricantes esperam que o IIoT entre em jogo é a implantação de robôs colaborativos bem como melhorar a performance de robôs convencionais.

IIoT Promove Cobots

Robôs colaborativos, conhecidos como cobots, são capazes de trabalhar em proximidade próxima a humanos. Até agora, robôs realizavam tarefas enquanto separados de operadores humanos e funcionários de produção.

O IIoT com "sensores avançados e a rede de dispositivos inteligentes... promove robôs colaborativos no chão de fábrica e permite humanos e robôs trabalharem juntos de forma segura e eficiente em um ambiente sem gaiola", disse Chuang da DMG Mori. Com mais cobots, "trabalhadores e robôs trabalhariam juntos eficientemente em uma célula sem gaiola sem risco de danos e lesões."

A GE soa nota similar.

"Neste estágio, estamos entrando em um período onde você verá robôs e humanos trabalhando mais colaborativamente", disse Koudal. "A chave para tornar esta colaboração mais forte é habilitar os robôs a se relacionarem mais instintivamente com humanos como dois humanos se relacionariam. A integração de inteligência artificial e machine learning serão chaves para nos empurrar por este caminho."

Fabricante de robôs FANUC Corp. (Oshino, Japão e Hoffmann Estates, IL) tem desenvolvido ativamente modelos de cobot, como o CR-35iA, que tem carga útil de 35 kg (77 lb). O robô para quando seus sensores detectam contato com um operador ou objetos dentro de uma célula de trabalho.

Segundo a empresa, IIoT será um impulso para robôs geralmente.

"IIoT permitirá maior uso de TODOS os robôs, não apenas robôs colaborativos", escreveram Amanda Nixon, engenheira da FANUC para robôs colaborativos, e Greg Buell, engenheiro sênior para robôs colaborativos, em resposta a perguntas da Manufacturing Engineering. "IIoT poderia ajudar a detectar mudanças em várias configurações de segurança de qualquer sistema robótico e notificar a planta se há mudanças não planejadas ocorrendo para garantir que o sistema permaneça seguro como foi projetado."

Além disso, escreveram, "No longo prazo, IIoT para robôs tradicionais significa detectar ineficiências e problemas mais cedo para economizar tempo e dinheiro, enquanto também melhora qualidade. Isso será o mesmo para sistemas de robôs colaborativos implantados em plantas utilizando IIoT."

Necessidade de Cibersegurança

A Terceira Lei de Newton é que para toda ação, há uma reação igual e oposta. Com o IIoT, o equivalente é para todo avanço em tecnologia, maior a necessidade de cibersegurança.

"A maioria dos dispositivos industriais nunca foi intencionada a ser exposta sobre um link de rede aberto à Internet", disse Younes da Litmus Automation. "Como consequência, eles não têm a segurança adequada no lugar para proteger dados de serem roubados ou hackeados.

"Muitos sistemas também não são capazes de falar com a nuvem ou suportar comunicações bidirecionais", continuou. "Dados devem ser seguros usando protocolos e mecanismos de segurança enterprise-class padronizados. OEMs e fabricantes devem autenticar dispositivos e criptografar transporte de dados de ponta a ponta."

"É crítico que segurança seja abordada em todo nível ao construir uma solução IIoT", disse Joe Gazzarato, diretor da FANUC Zero Down Time Cloud System e desenvolvimento de aplicação. "Precisa haver mais parcerias entre fornecedores de soluções e empresas de tecnologia da informação."

No caso da FANUC, uniu-se com Cisco para cibersegurança para Zero Down Time, sua aplicação IIoT, também conhecida como ZDT. "Parceiros como Cisco podem ajudar fornecedores de soluções com best practices para arquiteturas de rede in-plant, configurações de firewall, protegendo dados IIoT em trânsito e em repouso, etc.", disse Gazzarato.

Koudal na GE toma visão similar.

"Colocando simplesmente, cibersegurança deve se tornar ainda mais vigilante", disse. "E não pode ser estratégia unidimensional onde você só constrói um firewall melhor. Por exemplo, acreditamos que o uso de gêmeos digitais e controles pode permitir que você tenha um sistema que não só atua como escudo, mas também toma ação para combater ou neutralizar uma dada ameaça cibernética, assim como nosso sistema imunológico humano."

A GE está desenvolvendo uma tecnologia de cibersegurança chamada Digital Ghost, que Koudal disse "seria o primeiro sistema imunológico industrial do mundo."

Na Siemens, "Temos um grupo de mais de 1000 pessoas que trabalham em cibersegurança em plantas", disse Boswell. "Os dados são do cliente. Você tem que acompanhar as pessoas que estão tentando te enganar."

Lugar para o Pequeno?

Uma questão que permanece é se o IIoT pode estender além de seus grandes defensores na manufatura como GE e Siemens. Muita manufatura continua a ser realizada em job shops de médio a pequeno porte, que produzem peças e montagens.

Segundo a GE, o IIoT é natural para fabricantes menores.

"Em alguns casos podem ser as pequenas e médias oficinas que desenvolvem novas soluções primeiro", disse Koudal da GE. "À medida que tecnologias físicas e digitais convergiram e o espaço IIoT emergiu, vimos uma democratização crescente da manufatura. Isso está permitindo mais empresas e empreendedores, grandes e pequenos, serem parte do ecossistema de manufatura."

A FANUC também mantém clientes menores em mente para o IIoT.

"'Fácil de implantar' e 'fácil de segurar' são duas características essenciais para qualquer aplicação IIoT escalar com sucesso para uso em operações menores, especialmente em job shops", disse Gazzarato. "Focamos esta necessidade enquanto nos preparávamos para introduzir ZDT a nossos clientes menores este ano. Fizemos parceria com Cisco e alavancamos seu roteador industrial IR809 com capacidade de compute como plataforma para nosso ZDT Data Collector fácil de implantar e segurar."

A Siemens também trabalha com usuários menores. A tecnologia é tal que "torna fácil para uma empresa pequena começar, talvez até sem uma pessoa vindo on-site", disse Boswell. "Temos um PC industrializado... é um dispositivo fácil de plugar em sua rede. Você pode estar up and running em 15 minutos a umas poucas horas."

Defensores do IIoT dizem que a tecnologia tem momentum no chão de fábrica.

"O que você obtém são controles e sistemas de otimização com cérebros muito maiores para ver, pensar e agir sobre insights por conta própria, seja rodando para controlar e otimizar produtos e sub-componentes específicos ou sistemas de cadeia de suprimentos inteiros, sistemas de manufatura ou sub-sistemas", disse Koudal da GE. "Como os gêmeos digitais podem continuamente aprender e adaptar, os controles e tecnologias de otimização por trás de uma estratégia de automação se tornam mais e mais valiosos com o tempo."

Ainda, mesmo os defensores reconhecem que alguns fabricantes hesitam.

"Há muitas pessoas que não sabem como começar com IoT", disse Boswell da Siemens. "Acho que de pequenas empresas, a empresas muito grandes, essa é uma afirmação verdadeira." Seu conselho? "Faça um projeto bite-sized para começar. Entre e tente. Se você não está fazendo, seus competidores podem estar."