Guia completo para IIoT (Internet das Coisas Industrial)

Um recurso para entender a IoT industrial, explorar casos de uso valiosos e se preparar para desafios comuns

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

A IoT industrial é uma tecnologia crítica para empresas que buscam criar fábricas inteligentes e conquistar mais participação de mercado. De fato, muitas empresas já adotaram soluções de conectividade para reduzir custos e obter uma operação mais eficiente.

Mas o que é exatamente a "IoT Industrial"? E como esse 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, vamos mergulhar na tecnologia por trás da IoT Industrial. Também destacaremos casos de uso comuns, desafios e benefícios para fornecer uma visão geral abrangente.

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

A Internet das Coisas Industrial (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. Em seguida, ele fornece informações valiosas em tempo real para gerentes, 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 o equipamento mais rápido, mais eficiente e menos propenso a sofrer erros humanos. Também melhora a segurança do trabalhador, melhora a qualidade e reduz custos.

A IoT industrial usa inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina (ML) e outros softwares ou ferramentas computacionais para alinhar dispositivos e plataformas. Isso cria um sistema ciber-físico com muito mais eficiência e capacidade do que os sistemas tradicionais de monitoramento de fabricação.

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

A importância da IIoT

Atolada nos processos manuais e na manutenção reativa das máquinas, a manufatura é o setor perfeito para alavancar as massas de dados que as máquinas produzem, mas antes inexploradas. Os dados são poderosos e ter acesso a eles, bem como a capacidade de manipulá-los por meio de algoritmos baseados em inteligência de negócios, significa obter insights. Não se trata apenas de números, mas do que esses números significam.

Com a IoT industrial, vem a capacidade de saber, em tempo real e ao longo do tempo e lugar, o que está acontecendo no chão de fábrica, até a máquina individual e o ciclo de produção. Essa capacidade de se envolver em manutenção preditiva e processos automatizados é apenas o começo do uso dos dados e da interatividade.

Às vezes referido como "manufatura avançada", o futuro da IoT industrial inclui não apenas sensores passivos que transmitirão e analisarão dados, mas também a criação de conexões com máquinas que permitirão processos ativos:máquinas que podem se autocorrigir quando não operam dentro de parâmetros definidos, por exemplo, exemplo.

Portanto, embora isso possa parecer tecnologia mais uma vez, eliminando a necessidade de envolvimento humano, a IoT deve ser vista 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 pela IoT pode fazer a diferença.

De qualquer forma, a melhoria na comunicação e nos processos entre homem e máquina resultará em humanos eliminando tarefas manuais repetitivas, permitindo que eles concentrem sua atenção em exceções e melhorias que aumentarão o valor comercial de um fabricante.

O que está levando os fabricantes a migrar para a IoT industrial?

O interesse original na IoT industrial era sobre eficiência. Os fabricantes podem economizar tempo e esforço implementando cronogramas de manutenção preditiva, evitando paralisações não planejadas e aproveitando dados históricos para informar futuras decisões do ciclo de produção. Todas essas coisas contribuem para a capacidade de um fabricante de ser competitivo em mercados globais movimentados.

Mas além da eficiência, há inovação. Os fabricantes estão vendo os benefícios de acumular grandes quantidades de dados para que possam projetar novos produtos, mais rápido e com menor custo. O driver final aqui é o cliente. Poder pegar numa ideia e criá-la, satisfazendo as necessidades específicas de um cliente, permite uma personalização sem precedentes.

Além disso, a IoT industrial cria não apenas um ambiente de fabricação "avançada", mas também de fabricação "inteligente". A conexão e os dados que a IoT pode produzir não estão simplesmente contidos no chão de fábrica, mas podem se estender muito além para incluir toda a cadeia de suprimentos, desde recursos brutos, gerenciamento de estoque e previsão de demanda, até a produção e o envio. 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, a IIoT cria flexibilidade e velocidade no que antes era um processo lento e propenso a erros de descobrir o que os dados significavam.

A tecnologia por trás das soluções industriais de IoT

A Internet das Coisas Industrial opera com base em insights criados pela coleta de dados em tempo real. As empresas de manufatura geram quantidades inacreditáveis ​​de dados transacionais e operacionais a cada segundo. Muitos desses dados são perdidos ou não estruturados, o que significa que os tomadores de decisão obtêm pouco valor deles. Mas quando é coletado e implantado em uma plataforma de IoT Industrial, pode ser transformado em insights e soluções para uma série de necessidades de negócios.

O processo começa com equipamentos industriais - as máquinas que produzem mercadorias para todos os mercados do mundo. A automação tradicional de máquinas geralmente implantava software proprietário capaz de capturar e analisar seus equipamentos. Com a chegada da internet, a internet industrial tornou-se possível e a conectividade ficou mais fácil de implantar.

Os dispositivos IIoT tornaram-se menores, mais fáceis de instalar e independentes de OEM, tornando possível conectar equipamentos de produção mais novos com sensores incorporados e equipamentos analógicos mais antigos adaptados com sensores. Essa tecnologia inovadora permitiu a obtenção de uma infinidade de aplicações industriais, todas baseadas em dados gerados pelo funcionamento normal do equipamento.

Além dos cabos tradicionais e linhas T1, os dispositivos IIoT atuais 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 as empresas de manufatura têm total visibilidade do chão de fábrica e do processo de manufatura. A capacidade de analisar os dados em tempo real significa que as soluções integradas podem alterar os SOPs e impulsionar a melhoria contínua.

Com uma fábrica totalmente conectada capturando dados em tempo real, os fabricantes podem se concentrar em áreas de melhoria, acessar insights acionáveis ​​e desenvolver estratégias proativas por meio de análises prescritivas e preditivas.

IoT x IoT industrial

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

A IoT usa comunicação com ou sem fio para conectar, controlar e fornecer serviços a dispositivos em uma casa ou empresa. É mais comumente usado 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 analíticas usadas para controlar e otimizar as operações em um ambiente industrial.

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

Quais são as vantagens da IIoT?

As soluções de IoT industrial permitem que os 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 o simples monitoramento de paralisações de equipamentos até a previsão de tendências com base em dados históricos. Aqui estão alguns dos benefícios de implantar uma solução de IoT eficaz.

Processos de fabricação e produtividade aprimorados

A intervenção humana com o equipamento é lenta e propensa a erros. Ao analisar os dados coletados em tempo real, os fabricantes podem tomar decisões baseadas em dados.

A análise avançada pode identificar tendências que não seriam detectadas de outra forma e acompanhá-las com uma solução prescrita que melhora os processos de produção em geral. Ele também pode identificar diferenças entre o desempenho do operador, variações de turno e outras áreas para ajudar a desenvolver melhor mão de obra e utilização da capacidade. Essas melhorias aumentam a produtividade geral e liberam a capacidade oculta.

Melhor gerenciamento de estoque

Com preços crescentes e custos de manutenção de estoque mais altos, o estoque é uma parte ainda mais crítica da cadeia de suprimentos do que há apenas alguns anos. Os sistemas de controle industrial que utilizam a IIoT estendem a aquisição de dados além do chão de fábrica. Esses sistemas extraem dados de toda a empresa usando dispositivos centrados no transporte ou vinculados ao software de inventário via API.

Os produtos acabados podem ser rastreados e seu impacto e disponibilidade são incluídos na análise avançada na plataforma. A partir daí, ele pode ser inserido em softwares financeiros ou sistemas ERP para fornecer controle preciso sobre o estoque.

Qualidade de precisão

Os programas tradicionais de qualidade concentram-se em auditoria, inspeção e prevenção. Em indústrias como usinagem CNC, onde peças médicas, automotivas e aeroespaciais são projetadas para 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.



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

Os dados podem até ser capturados para a frequência do fuso e do motor. Isso ajuda os fabricantes a desenvolver algoritmos de aprendizado de máquina para detectar falhas que podem levar a perdas de qualidade. Ao usar dispositivos de borda, computação de borda ou capacidade nativa da plataforma IIoT, muitos ajustes de qualidade podem ser programados para serem executados pela máquina de forma autônoma ou semi-autônoma.

Economia de custos

Os sistemas IIoT podem gerar economia de custos em empresas de manufatura. Primeiro, a capacidade de detectar e corrigir anomalias economiza mão de obra, perda de material e tempo de inatividade. Em segundo lugar, a análise de dados com análises avançadas permite que a IoT industrial identifique tendências e padrões que os humanos não percebem. Essa capacidade analítica leva à otimização do processo e custos operacionais mais baixos.

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

Rastreamento e proteção de ativos

O equipamento de capital é um dos custos mais altos para as empresas de manufatura. Com a tecnologia IIoT, monitoramento em tempo real, prescrições de manutenção preditiva e outras ferramentas, as empresas podem desenvolver estratégias para manter a integridade dos ativos em uma única fábrica ou em uma empresa inteira.

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

Design de produto aprimorado

O design tradicional do produto foi removido do processo de fabricação e era um desperdício repetitivo. Além de aumentar os custos de P&D e desenvolvimento, os dados de produção em tempo real não estavam disponíveis para inclusão no processo de design.

As tecnologias IIoT podem vincular o processo de projeto e desenvolvimento com dados em tempo real gerados sob condições operacionais reais. Esses dados podem ser analisados ​​para criar gêmeos digitais que modelam a vida útil do produto e identificam áreas problemáticas. Isso permite que os projetistas corrijam falhas nos projetos atuais e desenvolvam novos produtos com melhor desempenho.

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

Quais indústrias usam IIoT?

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

Utilidades elétricas

As concessionárias de energia elétrica têm vastos recursos que se estendem muito além do ponto de produção. A capacidade de implantar análises profundas que analisam o consumo de energia e preveem tendências resulta em melhor produção e gerenciamento de energia. Ferramentas digitais que permitem que esses produtores visualizem toda a sua rede em termos de desempenho e saúde foram um divisor de águas.

Indústria de Petróleo e Gás

Os ambientes industriais variam significativamente de indústria para indústria. A indústria do gás consiste na produção de grandes dimensões em longas distâncias. A capacidade de automatizar tarefas que antes eram realizadas pessoalmente é fundamental para indústrias em que a detecção precoce de anomalias pode evitar desastres ambientais e garantir melhor segurança do trabalhador.

Indústria automotiva

A indústria automotiva adotou rapidamente a tecnologia da quarta revolução industrial. Essa indústria de alto custo vincula os sistemas IIoT a outras tecnologias emergentes, como a robótica, para criar ambientes de fábrica inteligentes.

A indústria automotiva de hoje está profundamente investida em software. A IIoT permitiu criar um ecossistema de monitoramento de produção e fabricação diretamente vinculado a vendas, marketing, cadeia de suprimentos e financiamento. Isso dá ao setor uma visão completa de suas condições de fabricação, ao mesmo tempo em que obtém dados da conectividade integrada cada vez maior e os une para aumentar o valor.

Usinagem CNC

As empresas de máquinas CNC são fabricantes discretos. Como eles produzem itens distintos, existem pontos problemáticos relacionados ao tempo de configuração, configurações, otimização de processos, treinamento e utilização de mão de obra e muito mais. É aqui que a análise de big data e os aplicativos avançados de IIoT podem fazer uma diferença significativa na lucratividade.

Ao analisar dados de sensores integrados, dispositivos adaptados, dados de frequência e outras entradas, uma empresa de máquinas CNC pode encontrar maneiras de maximizar a capacidade e reduzir custos. Isso pode ser alcançado por meio de processos otimizados, novos layouts de chão de fábrica, manutenção preditiva, vida útil otimizada da ferramenta e muito mais.

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Riscos e Desafios

Vários problemas estão associados à IoT industrial, incluindo custo, experiência e segurança. Abaixo, analisaremos detalhadamente esses riscos e desafios.

Custo de investimento

Com qualquer nova tecnologia, o custo de adoção e implementação está no topo da lista de considerações. Como todos os setores, as empresas de manufatura tendem a entender a nova tecnologia em termos de TI tradicional. A infraestrutura, o treinamento e a manutenção de sistemas locais de rede fechada eram consideráveis. A ideia de substituir ou tornar esses sistemas obsoletos é assustadora.

Há também uma falta de compreensão em termos de qual será o ROI no futuro. Se as promessas estiverem corretas, os benefícios da IIoT substituirão o custo. E à medida que a proliferação de dispositivos e o 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

Os operadores e a equipe interna de TI geralmente abordam a IIoT com hesitação, tendo passado por vários projetos e treinamentos de "próxima grande coisa".

Os membros da equipe também sofrem do mesmo problema mencionado na seção de custos acima, em que 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 maneira mais inteligente.

Os profissionais de TI apreciarão que plataformas como MachineMetrics aumentam a versatilidade de uma estrutura de TI existente. Nossa plataforma pode se comunicar usando cabeamento e hardware existentes, oferecendo nova conectividade, como Wi-Fi e celular, para aumentar o impacto da rede.

Segurança

Talvez nenhum problema diga respeito a potenciais adotantes de IIoT, como segurança. Problemas de segurança na IIoT podem aparecer 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 um lado positivo e uma ressalva no debate de segurança da IIoT. O lado positivo é que a segurança baseada em nuvem e os provedores de serviços que oferecem plataformas por meio desses serviços aumentaram rapidamente a segurança nos últimos anos, reduzindo significativamente as violações.

A desvantagem é que a maioria das violações ocorre devido a senhas fracas ou outras ações da empresa, e não do próprio provedor de nuvem. Essa realidade significa que, no final das contas, embora a segurança seja sempre essencial, a responsabilidade de garantir que os dados e os acessos sejam controlados depende de protocolos adotados pelas próprias empresas, assim como eram obrigados a fazer com os sistemas internos.

Como será o futuro da IIoT?

A IIoT é uma das tendências tecnológicas mais empolgantes do mundo atualmente, mas muitas empresas ainda estão nos estágios iniciais de adoção.

O futuro da IIoT verá mais dispositivos conectados, segurança mais rígida e um custo de adoção em queda. Espera-se que a IIoT cresça a um CAGR de 16,7% entre 2022 e 2027, atingindo US$ 263,4 bilhões.

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

Como começar a implementar soluções de IoT industrial

Um exemplo perfeito de IoT industrial sendo bem utilizado é o monitoramento de máquinas. Previously a highly manual process, IoT provides access to the data produced by machines in real-time and transcending any functional silos within an organization means faster, more targeted decision making, at every level.

“Leveraging the power of IoT, data is automatically collected from machines and used to provide real-time visualizations and notifications, as well as historical analytics to help factory workers make faster and more informed decisions.” (Fonte)

The key to a successful IoT implementation in the manufacturing sector is to understand and work toward solving the challenges that are inherent:

1. Getting older, legacy equipment to speak to new internet-based technology:Since buying new machines isn’t on the cards for many manufacturers, adopting Industrial IoT means retrofitting existing units. Machine monitoring can function effectively through adaptive sensors and cameras, which allow unit monitoring and data collection at an unprecedented level.
2. Stable connectivity and security:To get the data, an IT infrastructure with appropriate wireless technology that will allow stable connectivity is vital. It’s not a matter of setting up a wireless WIFI router! That connectivity also needs to be secured, with data authentication and encryption. This need brings you full circle back to the stability of connections, when you consider the addition of bandwidth. Getting on the right track for this kind of IT infrastructure is an investment of time and money but once in place, the usability of the wireless, real-time cloud connections will be phenomenal:you’ll wonder how you ever worked without it!
3. Industrial IoT is still young:What that leads to is a lack of best practices, as you would routinely find in all things tech. This is particularly important in the areas of security. How a system can be breached and the best practices for managing such an occurrence need to be well planned to ensure a minimum of disruption.

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