O Guia Definitivo de IIoT: Estratégias, Casos de Uso e Dicas de Sucesso

Um Recurso para Entender IoT Industrial, Explorar Casos de Uso Valiosos e Preparar-se para Desafios Comuns

Com margens mais apertadas, inflação crescente e mais concorrência do que nunca, muitas empresas estão passando por uma transformação digital para permanecer competitivas no mercado atual.

O IIoT Industrial é uma tecnologia crítica para empresas que buscam criar fábricas inteligentes e capturar mais participação de mercado. Na verdade, muitas empresas já adotaram soluções de conectividade para reduzir custos e alcançar uma operação mais eficiente.

Mas o que exatamente é a "Internet Industrial das Coisas"? E como este conceito facilita uma transformação digital para aprimorar modelos de negócios e criar maior eficiência operacional? É uma bala de prata? Como os fabricantes estão realmente usando essas soluções para obter valor?

Abaixo, mergulharemos na tecnologia por trás do IIoT Industrial. Também destacaremos casos de uso comuns, desafios e benefícios para fornecer uma visão abrangente.

O que é a Internet Industrial das Coisas (IIoT)?

A Internet Industrial das Coisas (IIoT) refere-se ao uso da Internet das Coisas (IoT) em ambientes industriais. Inclui a coleta de dados de equipamentos inteligentes conectados, sensores, atuadores e sistemas.

Uma vez coletados, esses dados são limpos, configurados e analisados na nuvem. Eles então entregam insights valiosos em tempo real a gestores, operadores e outros usuários finais. Em aplicações avançadas e robótica, esses insights podem desenvolver soluções preditivas e descritivas e até mesmo desencadear ações autônomas ou semi-autônomas das máquinas. Isso torna os equipamentos mais rápidos, mais eficientes e menos propensos a erro humano. Também melhora a segurança do trabalhador, melhora a qualidade e reduz custos.

O IIoT Industrial usa inteligência artificial (IA), machine learning (ML) e outras ferramentas de software ou computacionais para alinhar dispositivos e plataformas. Isso cria um sistema ciber-físico com muito mais eficiência e capacidade do que sistemas tradicionais de monitoramento de fabricação.

Estatísticas mostram que mais de 30,9 bilhões de dispositivos IoT são esperados até 2025, e a fabricação desempenhará grande parte no desenvolvimento de modelos de negócios que impulsionam a lucratividade. Tudo isso faz parte de uma transformação crescente atribuída à Quarta Revolução Industrial, Indústria 4.0.

A Importância do IIoT

Atolada em processos manuais e manutenção reativa de máquinas, a fabricação é a indústria perfeita para aproveitar as massas de dados que as máquinas produzem, mas que eram anteriormente inexplorados. Dados são poderosos e ter acesso a eles, bem como a capacidade de manipulá-los através de algoritmos baseados em business intelligence, significa obter insights. Não é apenas sobre números, mas sobre o que esses números significam.

Com o IIoT Industrial vem a capacidade de saber, em tempo real e através do tempo e espaço, o que está acontecendo no chão de fábrica, até a máquina individual e ciclo de produção. Essa capacidade de se engajar em manutenção preditiva e processos automatizados é apenas o começo do que os dados e interatividade podem ser usados.

Às vezes referido como "fabricação avançada", o futuro do IIoT Industrial inclui não apenas sensores passivos que transmitem e analisam dados, mas criar conexões com máquinas que permitirão processos ativos: máquinas que podem se autocorrigir quando não operam dentro de parâmetros definidos, por exemplo.

Então, embora isso possa parecer tecnologia mais uma vez eliminando a necessidade de envolvimento humano, IoT deve ser visto como permitindo mudanças nos processos de fabricação que colocam o cliente em primeiro lugar. Mais rápido para o mercado, produção sob demanda e níveis de personalização mais fáceis são apenas três maneiras pelas quais a conectividade alcançada pelo IoT pode fazer a diferença.

Se alguma coisa, a melhoria na comunicação e processos entre homem e máquina resultará em humanos eliminando tarefas repetitivas e manuais, permitindo que foquem sua atenção em exceções e melhorias que aprimorarão o valor do negócio de um fabricante.

O que Está Impulsionando Fabricantes a Mover-se para o IIoT Industrial?

O interesse original no IIoT Industrial era tudo sobre eficiência. Fabricantes podiam economizar tempo e esforço implementando cronogramas de manutenção preditiva, evitando tempo de inatividade não planejado e aproveitando dados históricos para informar decisões futuras de ciclo de produção. Todas essas coisas contribuem para a capacidade de um fabricante ser competitivo em mercados globais movimentados.

Mas além da eficiência, há inovação. Fabricantes estão vendo os benefícios de acumular massas de dados para que possam projetar novos produtos, mais rápido e a menor custo. O impulsionador final aqui é o cliente. Ser capaz de pegar uma ideia e criá-la, satisfazendo as necessidades específicas de um cliente, permite personalização sem precedentes.

Além disso, o IIoT Industrial cria não apenas um ambiente de fabricação "avançado", mas também de fabricação "inteligente". A conexão e os dados que o IoT pode produzir não estão simplesmente contidos no chão de fábrica, mas podem se estender bem além para incluir toda a cadeia de suprimentos, desde matérias-primas, gestão de estoque e previsão de demanda, até produção e expedição. A capacidade de chegar aos dados brutos permite a otimização de todos os processos de negócios, o que leva ao crescimento.

De qualquer dispositivo conectado a software baseado em nuvem, o IIoT cria flexibilidade e velocidade no que era anteriormente um processo lento e propenso a erros de descobrir o que os dados significavam.

A Tecnologia Por Trás das Soluções de IIoT Industrial

A Internet Industrial das Coisas opera em insights criados por coleta de dados em tempo real. Empresas de fabricação geram quantidades inacreditáveis de dados transacionais e operacionais a cada segundo. Grande parte desses dados é perdida ou não estruturada, significando que tomadores de decisão derivam pouco valor dela. Mas quando coletados e implantados em uma plataforma de IIoT Industrial, podem ser transformados em insights e soluções para uma série de necessidades de negócios.

O processo começa com equipamentos industriais - as máquinas que produzem bens para todos os mercados ao redor do globo. Automação de máquina tradicional frequentemente implantava software proprietário capaz de capturar e analisar seus equipamentos. Com a chegada da internet, a internet industrial tornou-se possível, e a conectividade tornou-se mais fácil de implantar.

Dispositivos IIoT tornaram-se menores, mais fáceis de instalar e agnósticos a OEM, tornando possível vincular equipamentos de produção mais novos com sensores embutidos e equipamentos analógicos mais antigos retrofitados com sensores. Esta tecnologia inovadora significava que uma infinidade de aplicações industriais era obtida, todas dependendo de dados gerados pela função normal do equipamento.

Além de cabos tradicionais e linhas T1, os dispositivos IIoT de hoje também incluem sensores inteligentes que podem ser conectados via celular ou Wi-Fi.

A combinação de uma plataforma de software e proliferação de dispositivos conectados significa que empresas de fabricação têm visibilidade total sobre o chão de fábrica e o processo de fabricação. A capacidade de analisar os dados em tempo real significa que soluções integradas podem alterar POPs e impulsionar melhoria contínua.

Com uma fábrica totalmente conectada capturando dados em tempo real, fabricantes podem focar em áreas de melhoria, acessar insights acionáveis e desenvolver estratégias proativas através de análises prescritivas e preditivas.

IoT vs. IIoT Industrial

A Internet Industrial das Coisas (IIoT) não deve ser confundida com a Internet das Coisas (IoT).

IoT usa comunicação com ou sem fio para conectar, controlar e entregar serviços a dispositivos dentro de uma casa ou negócio. É mais comumente usada em dispositivos de consumo como carros, termostatos ou eletrodomésticos que podem ser conectados à internet para coletar e transferir dados.

IIoT é a coleção de sensores, comunicação de equipamentos, sistemas de automação e plataformas de análise usadas para controlar e otimizar operações dentro de um ambiente industrial.

Com dispositivos IIoT, conectividade é o serviço, e aquisição de dados permite que o serviço personalize uma experiência customizada para o usuário. Conectividade é uma ferramenta digital que combina análises avançadas, dispositivos edge especializados, sensores e comunicação para criar e controlar um ecossistema projetado para otimizar, simplificar e melhorar a eficiência dentro de um ambiente de fabricação.

Quais São as Vantagens do IIoT?

Soluções de IIoT Industrial permitem que fabricantes comecem a usar dados operacionais de forma mais eficaz coletando e padronizando dados de produção em tempo real. Em teoria, isso cria um número ilimitado de casos de uso, desde simplesmente monitorar tempos de inatividade de equipamentos até prever tendências baseadas em dados históricos. Aqui estão alguns dos benefícios de implantar uma solução de IoT eficaz.

Processos de Fabricação e Produtividade Melhorados

Intervenção humana com equipamentos é lenta e propensa a erros. Analisando dados coletados em tempo real, fabricantes podem tomar decisões orientadas a dados.

Análises avançadas podem identificar tendências que não teriam sido detectadas de outra forma e acompanhá-las com uma solução prescrita que melhora processos de produção em geral. Também pode identificar diferenças entre desempenho de operadores, variações de turno e outras áreas para ajudar a desenvolver melhor utilização de mão de obra e capacidade. Essas melhorias aumentam a produtividade geral e desbloqueiam capacidade oculta.

Melhor Gestão de Estoque

Com preços em alta e custos de manutenção de estoque mais altos, o estoque é uma parte ainda mais crítica da cadeia de suprimentos do que apenas alguns anos atrás. Sistemas de controle industrial que utilizam o IIoT estendem a aquisição de dados além do chão de produção. Esses sistemas puxam dados de toda a empresa usando dispositivos centrados em transporte ou conectando-se a software de estoque via API.

Produtos acabados podem ser rastreados, e seu impacto e disponibilidade são incluídos na análise avançada na plataforma. A partir daí, pode ser empurrado para software financeiro ou sistemas ERP para dar controle preciso sobre estoque.

Qualidade de Precisão

Programas de qualidade tradicionais focam em auditoria, inspeção e prevenção. Dentro de indústrias como usinagem CNC, onde peças médicas, automotivas e aeroespaciais são projetadas com tolerâncias exatas, pequenas variações podem significar altas taxas de refugo na oficina ou falhas de segurança se a peça passar pela inspeção e chegar ao usuário final.

Medir cortes de precisão, pesos, temperatura e outros dados usando dispositivos IIoT permite que operadores analisem dados e façam ajustes antes que unidades de produção desviem dos parâmetros especificados. Essa análise economiza tempo, material, mão de obra, custo e desgaste do equipamento.

Dados podem até ser capturados para frequência de fuso e motor. Isso ajuda fabricantes a desenvolver algoritmos de machine learning para detectar falhas que poderiam levar a perdas de qualidade. Usando dispositivos edge, edge computing ou capacidade nativa da plataforma IIoT, muitos ajustes de qualidade podem ser programados para serem realizados pela máquina de forma autônoma ou semi-autônoma.

Economia de Custos

Sistemas IIoT podem impulsionar economia de custos em empresas de fabricação. Primeiro, a capacidade de detectar e corrigir anomalias economiza mão de obra, material perdido e tempo de inatividade. Em segundo lugar, analisar dados com análises avançadas permite que o IIoT Industrial identifique tendências e padrões que humanos perdem. Essa capacidade analítica leva a otimização de processos e custos operacionais menores.

Além disso, dispositivos conectados podem fornecer insights que permitem que empresas desenvolvam estratégias de manutenção preditiva para reduzir tempo de inatividade, reduzir o custo de peças de reposição e prolongar a vida útil do equipamento.

Rastreamento e Proteção de Ativos

Equipamentos de capital são um dos maiores custos para empresas de fabricação. Com tecnologia IIoT, monitoramento em tempo real, prescrições de manutenção preditiva e outras ferramentas, empresas podem desenvolver estratégias para manter a saúde dos ativos em uma única fábrica ou em toda a empresa.

Plataformas avançadas de dados de máquina como o MachineMetrics podem analisar dados de equipamento para detectar problemas de vida útil de ferramentas, saúde da máquina e outras variáveis. Eles também podem prescrever ações que mantêm as máquinas em boas condições de funcionamento.

Design de Produto Melhorado

Design de produto tradicional era removido do processo de fabricação e era iterativo de forma desperdiçadora. Além de aumentar custos de P&D e desenvolvimento, dados de produção em tempo real não estavam disponíveis para inclusão no processo de design.

Tecnologias IIoT podem vincular o processo de design e desenvolvimento com dados em tempo real gerados sob condições reais de operação. Esses dados podem ser analisados para criar gêmeos digitais que modelam vida útil do produto e identificam áreas problemáticas. Isso permite que designers corrijam falhas em designs atuais e desenvolvam novos produtos com melhor desempenho.

Esses insights permitem que empresas desenvolvam estratégias proativas e voltadas para negócios para reduzir custos de desenvolvimento, melhorar receita e desenvolver novos produtos ou serviços.

Quais Indústrias Usam IIoT?

Muitas indústrias estão usando dispositivos e tecnologia IIoT. Algumas das indústrias mais comuns usando soluções IIoT incluem:

Serviços Elétricos

Serviços elétricos têm vastos recursos estendendo-se muito além do ponto de produção. A capacidade de implantar análises profundas que analisam consumo de energia e preveem tendências resulta em melhor produção e gestão de energia. Ferramentas digitais que permitem a esses produtores visualizar toda sua rede em termos de desempenho e saúde foram um divisor de águas.

Indústria de Petróleo e Gás

Ambientes industriais variam significativamente de indústria para indústria. A indústria de gás consiste em produção de grande pegada sobre longas distâncias. A capacidade de automatizar tarefas que eram realizadas anteriormente pessoalmente é crítica para indústrias onde detecção precoce de anomalias pode evitar desastre ambiental e garantir melhor segurança do trabalhador.

Indústria Automotiva

A indústria automotiva abraçou rapidamente a tecnologia da quarta revolução industrial. Esta indústria de alto valor vincula sistemas IIoT com outras tecnologias emergentes como robótica para criar ambientes de fábrica inteligente.

A indústria automotiva de hoje está profundamente investida em software. O IIoT permitiu que criasse um ecossistema de produção e monitoramento de fabricação diretamente ligado a vendas, marketing, cadeia de suprimentos e financiamento. Isso dá à indústria uma visão completa de suas condições de fabricação enquanto puxa dados de conectividade embarcada cada vez maior e os une para valor aumentado.

Usinagem CNC

Empresas de máquinas CNC são fabricantes discretos. Como produzem itens distintos, existem pontos de dor relacionados a tempo de setup, configurações, otimização de processos, treinamento e utilização de mão de obra, e mais. É aqui que análises de big data e aplicações avançadas de IIoT podem fazer diferença significativa na lucratividade.

Analisando dados de sensores integrados, dispositivos retrofitados, dados de frequência e outras entradas, uma empresa de máquinas CNC pode encontrar maneiras de maximizar capacidade e reduzir custos. Isso pode ser alcançado através de processos otimizados, novos layouts de chão de fábrica, manutenção preditiva, vida útil de ferramentas otimizada e mais.

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Riscos e Desafios

Várias questões estão associadas ao IIoT Industrial, incluindo custo, experiência e segurança. Abaixo, faremos uma análise aprofundada desses riscos e desafios.

Custo de Investimento

Com qualquer nova tecnologia, o custo de adoção e implementação está no topo da lista de considerações. Como todas as indústrias, empresas de fabricação tendem a entender nova tecnologia em termos de TI tradicional. A infraestrutura, treinamento e manutenção de sistemas de rede fechada on-premise eram consideráveis. O pensamento de substituir ou tornar obsoletos esses sistemas é assustador.

Também há falta de entendimento em termos de qual será o ROI no futuro. Se as promessas estão corretas, os benefícios do IIoT superarão o custo. E à medida que a proliferação de dispositivos e desenvolvimento de software continuam, os custos de investimento continuarão a cair. Já existem dispositivos acessíveis, software e provedores de serviços baseados em nuvem disponíveis para sistemas ad hoc.

Treinamento e Experiência

Operadores e equipe de TI interna frequentemente abordam IIoT com hesitação, tendo passado por numerosos projetos de "próxima grande coisa" e treinamentos.

Membros da equipe também sofrem do mesmo problema mencionado na seção de custo acima, onde seu conhecimento é baseado em como a infraestrutura de TI foi construída. Esses membros da equipe devem ser mostrados que ferramentas digitais e análises avançadas ajudam todos a trabalhar de forma mais inteligente.

Profissionais de TI apreciarão que plataformas como MachineMetrics aumentam a versatilidade de uma estrutura de TI existente. Nossa plataforma pode se comunicar usando cabos e hardware existentes enquanto oferece nova conectividade como Wi-Fi e celular para aumentar o impacto da rede.

Segurança

Talvez nenhuma questão preocupe mais potenciais adotantes de IIoT do que segurança. Problemas de segurança no IIoT podem surgir devido a criptografia fraca, interfaces móveis inseguras, interfaces web inseguras e serviços de rede. Essas preocupações de segurança são compreensíveis, considerando que até 50% das operações de infraestrutura crítica usam software desatualizado.

Há tanto um lado positivo quanto uma ressalva no debate de segurança do IIoT. O lado positivo é que segurança baseada em nuvem e provedores de serviços que oferecem plataformas através de tais serviços aumentaram rapidamente a segurança nos últimos anos, reduzindo significativamente violações.

O lado negativo é que a maioria das violações ocorre devido a senhas fracas ou outras ações da empresa em vez do provedor de nuvem em si. Essa realidade significa que, no final, embora a segurança seja sempre essencial, a responsabilidade por garantir que dados e acesso sejam controlados depende de protocolos adotados pelas próprias empresas, assim como eram exigidos com sistemas internos.

Como é o Futuro do IIoT?

O IIoT Industrial é uma das tendências de tecnologia mais empolgantes do mundo hoje, mas muitas empresas ainda estão nos estágios iniciais de adoção.

O futuro do IIoT verá mais dispositivos conectados, segurança mais apertada e custo de adoção caindo. Espera-se que o IIoT cresça a uma CAGR de 16,7% entre 2022 e 2027 para atingir $263,4 bilhões.

À medida que mais fabricantes de dispositivos e soluções de software entram no mercado, custos de adoção cairão. No entanto, à medida que muitas empresas percebem melhorias de produtividade de dois dígitos, a percepção de custo e benefício pode mudar rapidamente à medida que empresas buscam vantagem competitiva.

Como Começar a Implementar Soluções de IIoT Industrial

Um exemplo perfeito de IIoT Industrial sendo bem utilizado é monitoramento de máquinas. Anteriormente um processo altamente manual, IoT fornece acesso aos dados produzidos por máquinas em tempo real e transcendendo quaisquer silos funcionais dentro de uma organização significa tomada de decisão mais rápida e direcionada, em todos os níveis.

"Aproveitando o poder do IoT, dados são coletados automaticamente de máquinas e usados para fornecer visualizações e notificações em tempo real, bem como análises históricas para ajudar trabalhadores de fábrica a tomar decisões mais rápidas e informadas." (Fonte)

A chave para uma implementação bem-sucedida de IoT no setor de fabricação é entender e trabalhar para resolver os desafios inerentes:

1. Fazer equipamentos mais antigos, legados, "falarem" com nova tecnologia baseada em internet: Como comprar novas máquinas não está nos planos de muitos fabricantes, adotar IIoT Industrial significa retrofit de unidades existentes. Monitoramento de máquinas pode funcionar efetivamente através de sensores adaptativos e câmeras, que permitem monitoramento de unidade e coleta de dados em nível sem precedentes.
2. Conectividade estável e segurança: Para obter os dados, uma infraestrutura de TI com tecnologia sem fio apropriada que permita conectividade estável é vital. Não é questão de configurar um roteador WIFI! Essa conectividade também precisa ser segura, com autenticação e criptografia de dados. Essa necessidade traz você de volta à estabilidade das conexões, quando você considera a adição de largura de banda. Entrar no caminho certo para esse tipo de infraestrutura de TI é um investimento de tempo e dinheiro, mas uma vez em vigor, a usabilidade das conexões sem fio, em tempo real, na nuvem será fenomenal: você vai se perguntar como já trabalhou sem isso!
3. IIoT Industrial ainda é jovem: O que isso leva é a falta de melhores práticas, como você rotineiramente encontraria em todas as coisas tech. Isso é particularmente importante nas áreas de segurança. Como um sistema pode ser violado e as melhores práticas para gerenciar tal ocorrência precisam ser bem planejadas para garantir um mínimo de disrupção.

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