IIoT:da frase de efeito à realidade

A Internet das Coisas Industrial está permitindo a fabricação avançada

Existem muitos bordões de fabricação:a Internet das Coisas Industrial (IIoT), a Indústria 4.0 e a Fábrica Digital. “Às vezes é um monte de chavões. Às vezes, há muita realidade por trás disso”, disse Roger Hart, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Siemens (Berlim e Munique, Alemanha). “A digitalização está mudando muitas coisas. Está realmente impulsionando novos modelos de negócios em muitos casos”, disse Hart. “As pessoas estão descobrindo que, uma vez que digitalizam cada vez mais suas manufaturas, são capazes de monetizar cada vez mais aspectos dos dados e das informações que podem coletar.”

IIoT refere-se a equipamentos industriais “conectados” capazes de gerar, coletar e transmitir dados de máquinas. A manutenção pode ocorrer por meio de dispositivos como tablets ou smartphones. Mais dados são gerados e compartilhados mais amplamente dentro de uma operação de fabricação.

"Não é apenas 'Ei, aqui está como devemos automatizar isso'", disse Tim Wormus, vice-presidente regional da Siemens. A IIoT, disse ele, permite que os fabricantes “se conectem a todos esses dispositivos diferentes e depois se unam para um todo coeso”.

Grandes nomes na IIoT

Grandes nomes da manufatura, como Siemens e General Electric Co. (Boston), estão entre os que trabalham para transformar os bordões em realidade.

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

“Com os avanços no poder da computação nas últimas décadas, agora temos a capacidade de não apenas coletar e analisar os dados mais importantes”, continuou ele. “Podemos [também] criar gêmeos digitais mais poderosos e construir sistemas de controle em nossas máquinas para tirar o máximo proveito desses gêmeos. É isso que o surgimento da IIoT está tornando possível.”

A Siemens vê gêmeos digitais em três áreas. “Gêmeo digital do produto; o gêmeo digital da produção, que permite o planejamento fora de seus processos de produção; e o gêmeo digital do desempenho”, disse Bill Boswell, vice-presidente de marketing do grupo de soluções de aplicativos em nuvem da Siemens. “Se você tem um produto habilitado para IoT, você precisa projetá-lo no produto. Temos as ferramentas que permitem isso.”

Dito de outra forma, um gêmeo digital “é um modelo virtual de um processo ou sistema e serve como uma ponte entre o mundo físico e o 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 do sistema por meio de um sistema baseado em IIoT para resolver problemas antes mesmo que eles ocorram e evitar tempo de inatividade usando simulações.”

A DMG Mori, em materiais promocionais, disse que “está tornando suas máquinas aptas à digitalização desde 2013” ​​com o aplicativo e interface de usuário CELOS. A empresa disse que está expandindo sua gama de serviços CELOS “com software inteligente e hardware de conexão”. DMG Mori disse que mais de 10.000 máquinas CELOS foram instaladas.

Segundo os executivos, a IIoT está permitindo ainda mais automação do que antes.

“A IIoT reúne um envio, controle e TI [tecnologia da informação] mais robustos”, disse John Younes, cofundador e COO da Litmus Automation (Toronto, ON e San Jose, CA). “A TI agora terá mais supervisão de todos os dispositivos no chão de fábrica em várias fábricas.”

Além disso, disse Younes, “a TI também terá que colaborar com a OT [tecnologia operacional} para fornecer uma estratégia de automação mais robusta.”
Uma área em que os fabricantes esperam que a IIoT entre em ação é a implantação de robôs colaborativos bem como melhorar o desempenho de robôs convencionais.

IIoT promove cobots

Robôs colaborativos, conhecidos como cobots, são capazes de trabalhar próximos aos humanos. Até agora, os robôs executavam tarefas separados de operadores humanos e funcionários de produção.
A IIoT com “sensores avançados e a rede de dispositivos inteligentes… promove robôs colaborativos no chão de fábrica e permite que humanos e robôs trabalhem juntos com segurança e eficientemente em um ambiente livre”, disse Chaung, da DMG Mori. Com mais cobots, “trabalhadores e robôs trabalhariam juntos de forma eficiente em uma célula sem gaiola sem o risco de danos e lesões”.

GE soa uma nota semelhante.

“Nesta fase, estamos entrando em um período em que você verá robôs e humanos trabalhando de forma mais colaborativa”, disse Koudal. “A chave para tornar essa colaboração mais forte é permitir que os robôs se relacionem mais instintivamente com os humanos, como dois humanos se relacionam. A integração de inteligência artificial e aprendizado de máquina será a chave para nos levar por esse caminho.”

A fabricante de robôs FANUC Corp. (Oshino, Japão e Hoffmann Estates, IL) vem desenvolvendo ativamente modelos de cobot, como o CR-35iA, que tem uma 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.

De acordo com a empresa, a IIoT será um impulso para os robôs em geral.

“A 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 de robôs colaborativos, em resposta a perguntas da Engenharia de Manufatura. “A IIoT pode ajudar a detectar mudanças em várias configurações de segurança de qualquer sistema de robô e notificar a planta se houver mudanças não planejadas ocorrendo para garantir que o sistema permaneça seguro conforme foi projetado.”

Além disso, eles escreveram:“A longo prazo, a IIoT para robôs tradicionais significa detectar ineficiências e problemas mais cedo para economizar tempo e dinheiro, além de melhorar a qualidade. Isso será o mesmo para sistemas de robôs colaborativos implantados em plantas que utilizam IIoT.”

Necessidade de cibersegurança

A terceira lei de Newton é que para cada ação, há uma reação igual e oposta. Com a IIoT, o equivalente é para cada avanço na tecnologia, quanto maior a necessidade de segurança cibernética.
“A maioria dos dispositivos industriais nunca foi destinada a ser exposta em um link de rede aberto para a Internet”, disse Younes, da Litmus Automation. “Como consequência, eles não têm a segurança adequada para proteger os dados de serem roubados ou hackeados.

“Muitos sistemas também não conseguem se comunicar com a nuvem ou oferecer suporte a comunicações bidirecionais”, continuou ele. “Os dados devem ser protegidos usando protocolos e mecanismos de segurança de classe empresarial padronizados. OEMs e fabricantes devem autenticar dispositivos e criptografar o transporte de dados de ponta a ponta.”

“É fundamental que a segurança seja abordada em todos os níveis ao criar uma solução de IIoT”, disse Joe Gazzarato, diretor da FANUC Zero Down Time Cloud System e desenvolvimento de aplicativos. “É preciso haver mais parcerias entre provedores de soluções e empresas de tecnologia da informação.”

No caso da FANUC, juntou-se à Cisco para cibersegurança para Zero Down Time, a sua aplicação IIoT, também conhecida como ZDT. “Parceiros como a Cisco podem ajudar os provedores de soluções com as melhores práticas para arquiteturas de rede na fábrica, configurações de firewall, proteção de dados IIoT em transmissão e em repouso, etc.”, disse Gazzarato.

Koudal, da GE, tem uma visão semelhante.

“Simplificando, a segurança cibernética deve se tornar ainda mais vigilante”, disse ele. “E não pode ser uma estratégia unidimensional onde você apenas constrói um firewall melhor. Por exemplo, acreditamos que o uso de gêmeos digitais e controles pode permitir que você tenha um sistema que não apenas atue como um escudo, mas também tome medidas para combater ou neutralizar uma determinada ameaça cibernética, assim como nosso sistema imunológico humano”.

A GE está desenvolvendo uma tecnologia de segurança cibernética chamada Digital Ghost, que Koudal disse que “seria o primeiro sistema imunológico industrial do mundo”.

Na Siemens, “temos um grupo de mais de 1.000 pessoas que trabalham em segurança cibernética nas fábricas”, disse Boswell. “Os dados são do cliente. Você tem que acompanhar as pessoas que estão tentando ser mais espertas que você.”

Lugar para o carinha?

Uma questão que permanece é se a IIoT pode se estender além de seus grandes defensores da manufatura, como GE e Siemens. Grande parte da fabricação continua a ser realizada em oficinas de médio a pequeno porte, que produzem peças e conjuntos.

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

“Em alguns casos, podem ser as lojas de pequeno e médio porte que desenvolvem novas soluções primeiro”, disse Koudal, da GE. “À medida que as tecnologias físicas e digitais convergiram e o espaço IIoT surgiu, vimos uma crescente democratização da fabricação. Isso está permitindo que mais empresas e empreendedores, grandes e pequenos, façam parte do ecossistema de manufatura.”
A FANUC também está pensando em clientes menores para a IIoT.

“‘Fácil de implantar’ e ‘fácil de proteger’ são duas características essenciais para que qualquer aplicativo IIoT seja reduzido com sucesso para uso em operações menores, especialmente em oficinas”, disse Gazzarato. “Focamos nessa necessidade enquanto nos preparávamos para apresentar o ZDT aos nossos clientes menores no início deste ano. Fizemos uma parceria com a Cisco e aproveitamos seu roteador industrial IR809 com capacidade de computação como plataforma para nosso ZDT Data Collector seguro e fácil de implantar.”

A Siemens também trabalha com usuários menores. A tecnologia é tal que “facilita o início de uma pequena empresa, talvez até mesmo sem que uma pessoa venha ao local”, disse Boswell. “Temos um PC industrializado… é um dispositivo fácil de conectar à sua rede. Você pode estar em funcionamento em 15 minutos a algumas horas.”
Os defensores da IIoT dizem que a tecnologia tem impulso no chão de fábrica.

“O que você obtém são controles e sistemas de otimização com cérebros muito maiores para ver, pensar e agir por conta própria, sejam eles executando para controlar e otimizar produtos e subcomponentes específicos ou sistemas inteiros da cadeia de suprimentos, sistemas de fabricação ou subcomponentes. sistemas”, disse Koudal, da GE. “Como os gêmeos digitais podem aprender e se adaptar continuamente, os controles e as tecnologias de otimização por trás de uma estratégia de automação se tornam cada vez mais valiosos ao longo do tempo.”

Ainda assim, mesmo os defensores reconhecem que alguns fabricantes estão hesitantes.

“Muitas pessoas não sabem como começar com a IoT”, disse Boswell, da Siemens. “Acho que desde pequenas empresas até empresas muito grandes, essa é uma afirmação verdadeira.” Seu conselho? “Faça um projeto pequeno para começar. Entre e experimente. Se você não está fazendo isso, você pode ser que seus concorrentes estão.”