Trazendo Sistemas Legados para a Indústria 4.0: Superando Desafios Multi-Protocolo

Pode ser a parte mais espinhosa da implementação de manufatura inteligente e Indústria 4.0: como trazer sistemas existentes para o mundo de produção, coleta e análise de dados de máquinas?

Com a falta de padronização em protocolos de software para tecnologias operacionais e de informação, pode parecer impossível fazer equipamentos de fábrica legados e novos trabalharem juntos perfeitamente, produzindo fluxos de dados padronizados e acionáveis.

"A realidade é que vamos ter todos esses protocolos, tanto os novos e ótimos quanto os mais antigos e primitivos, por muito tempo", disse Jonathan Wise, vice-presidente de tecnologia da CESMII, o Instituto de Manufatura Inteligente.

O comentário de Wise veio enquanto moderava um grupo de especialistas durante o recente Painel de Interoperabilidade e Harmonização de Manufatura Inteligente, parte da Cúpula Online de Manufatura Inteligente da CESMII realizada para mostrar o que significa democratizar a manufatura inteligente.

O painelista Russell Waddell, diretor administrativo do Instituto MTConnect, havia definido os termos anteriormente na discussão: "O protocolo é como você passa dados de lugar para lugar, sistema para sistema, enquanto o modelo [de informação] é o que está realmente nesses dados", observou ele, apontando que o padrão MTConnect oferece um vocabulário semântico para equipamentos de manufatura fornecerem dados estruturados e contextualizados sem forma proprietária.

"Como você orientaria fabricantes que provavelmente estão olhando para retrofit de sistemas brownfield [já existentes] para que possam aproveitar alguma manufatura inteligente ou, em outros casos, podem estar olhando para comprar novas máquinas?", perguntou Wise aos especialistas. "O que eles devem procurar nos greenfields para garantir que estejam bem posicionados para avançar para a Indústria 4.0? E como nós — as pessoas tentando criar valor de informação a partir dessas fontes de dados — gerenciamos um universo multi-protocolo?"

Stefan Hoppe, Presidente e Diretor Executivo da OPC Foundation, disse: "Para cenários brownfield, definitivamente", há um "enorme ecossistema, com gateways falando com a camada superior OPC UA [um protocolo de comunicação de máquina], incluindo transporte MQTT [um protocolo que transporta mensagens entre dispositivos] e assim por diante, e no nível inferior, usando o que eles tinham antes." Para novos cenários greenfield, quase todos os fabricantes de máquinas integraram OPC UA no design e dispositivo. "Então você tem modelagem de informação da fonte diretamente da caixa", disse Hoppe.

Erich Barnstedt, arquiteto-chefe, padrões e consórcios, Azure IoT na Microsoft, ponderou: "Francamente, equipamentos legados vão estar conosco para sempre. Precisamos torná-lo fácil com as ferramentas certas para mapear esse equipamento legado para um modelo de informação aberto, baseado em padrões. Faça esse processo uma vez, e a partir daí use o modelo de informação padronizado e encontre um mecanismo automático para também enviar esse modelo de informação para sistemas analíticos em nuvem ou on-premise.

"Não precisa ser necessariamente baseado em nuvem, mas software analítico é onde está o valor agregado e a Indústria 4.0, em termos de obter novos insights que você não podia fazer antes. Então, tornar essa fase de conectividade e mapeamento de modelagem de dados o mais indolor possível — isso é o que devemos aos nossos clientes."

Nenhum protocolo único precisa vencer, acrescentou Barnstedt. Os fabricantes precisam saber como colocar seus dados em um formato que possam usar daqui para frente, independentemente de fornecedor, e então criar as ferramentas certas para o trabalho para torná-lo uma experiência perfeita, disse ele.

O ponto-chave da interoperabilidade são os modelos de informação, afirmou Wise.

"Se você é um fabricante com equipamentos mais antigos, não está bloqueado por isso. Podemos adaptar e implementar o tipo de bits necessários para conectar a sistemas de informação modernos. Mas no caminho, vamos precisar normalizar ou padronizar esses dados.

"E se você se encontrar criando seu próprio modelo de informação, se acha que tem a melhor maneira de descrever uma máquina específica, pare. Especialistas trabalharam nesse problema específico por uma década ou mais. É aí que precisamos de comunalidade. É aí que precisamos adotar algumas abordagens comuns, alguma linguagem comum."

Para ajudar a chegar a uma linguagem comum, os modelos de informação OPC UA serão publicados na UA Cloud Library, que também incluirá modelos de informação existentes da VDMA Verlag, uma associação de engenharia baseada na Alemanha, segundo o painelista Andreas Faath, diretor administrativo do grupo europeu.

Juntando-se a essas ferramentas na biblioteca no futuro pode estar uma linguagem de produção global baseada em OPC UA na qual a VDMA está trabalhando.

As ferramentas de software open source para interoperabilidade referenciadas pelo painel — OPC UA, MQTT, a especificação complementar MTConnect — já estão publicadas no GitHub. "Tudo o que você precisa está lá, e se você precisar de ajuda para encontrar esses passos, é para isso que a CESMII está aqui; não para escolher lados em uma guerra de protocolos, mas para ajudar você a encontrar os passos de onde você está para onde você quer ir", disse Faath.