Computação em Nuvem para Fabricantes: Um Guia Prático

Atualizado: 21 de janeiro de 2021

 

Aqui está o que abordaremos neste artigo aprofundado sobre computação em nuvem na manufatura:

• Introdução à Computação em Nuvem na Manufatura
• O que é Computação em Nuvem?
• O que é uma Plataforma de Computação em Nuvem?
• Benefícios e Casos de Uso da Nuvem na Manufatura
• A Relação entre Edge e Nuvem
• Como o Cenário de Conectividade na Manufatura está Mudando

Introdução à Computação em Nuvem na Manufatura

A computação em nuvem está aprofundando sua presença na manufatura à medida que fabricantes e OEMs dependem cada vez mais de dados para orientar suas decisões. A própria coleta de dados tornou-se mais uma expectativa do que uma anomalia no chão de fábrica. Entre máquinas industriais conectadas via IoT, interfaces de operador, dados de fornecedores, previsão de demanda e uma série de outros fluxos de dados, muitas empresas se veem inundadas com mais dados do que sabem como utilizar. Mesmo empresas de classe mundial têm em média cerca de 50% de uso de dados para tomada de decisão, com retardatários atingindo apenas 30%.

Um fator limitante importante para utilizar dados coletados tem sido o poder necessário para analisar e derivar significado de tais vastas extensões de dados. Muitas empresas que podem ter instalado dispositivos de coleta de dados iniciaram sua jornada de análise com cientistas de dados internos em máquinas internas, mas rapidamente ficaram sobrecarregadas. Armazenamento de dados, backups, backups offsite, segurança de dados, além do hardware para usar efetiva e rapidamente técnicas de machine learning para derivar os insights mais profundos e precisos — essas coisas somam rapidamente, tanto em tempo quanto em dinheiro gasto.

É aí que a nuvem se destaca. A nuvem oferece armazenamento de dados praticamente ilimitado a uma fração do custo do armazenamento interno. Apesar de uma crença popular (agora em erosão), dados deixados com um provedor de nuvem confiável são mais seguros do que em um servidor interno. Como é um fator principal de todo o seu modelo de negócios, não um acréscimo ou apêndice como seria na maioria das empresas que contemplam usar armazenamento interno, plataformas de nuvem tendem a ter armazenamento mais sofisticado e proteções mais profundas do que as alcançadas no local pela maioria das empresas. Provedores de nuvem concordam em manter um certo nível de segurança, manter-se a par de quaisquer riscos de segurança conhecidos à medida que evoluem, e muitos podem segurar empresas contra a possibilidade de violação de dados. Em termos de segurança física, provedores de nuvem tendem a manter redundância mais alta (incluindo cópias off-site em outra instalação em caso de incêndio, inundação ou outros desastres naturais ou causados pelo homem), então o risco de perda de dados é notavelmente reduzido.

Quanto ao poder de computação, compartilhar recursos de hardware usando a nuvem pode proporcionar às empresas exponencialmente mais poder de computação por dólar do que máquinas internas. Fabricantes podem obter acesso a hardware extremamente caro compartilhando recursos com outros pela internet. Isso permite análise profunda e uso de técnicas complexas de machine learning em grandes quantidades de dados sem atrapalhar a tomada de decisão devido a hardware lento. A computação em nuvem geralmente custa centavos por dólar comparado a comprar (e manter) equipamentos internos com tempo de atividade notavelmente maior e facilidade de uso.

Para todos os seus benefícios, que abordaremos mais profundamente em uma seção posterior, permanece uma pergunta importante a ser respondida: O que é a nuvem? A pergunta ainda ronda a mente de muitos que podem ter uma noção vaga, mas não a viram escrita. Vamos definir exatamente o que a nuvem significa, especialmente no contexto da manufatura.

O que é Computação em Nuvem?

A computação em nuvem é uma maneira de acessar recursos de computação sob demanda sem ter que gerenciar ativamente esses recursos. O acesso geralmente é feito via internet. Os tipos de recursos disponíveis com computação em nuvem incluem poder de computação e armazenamento de dados. É como ter discos rígidos, GPUs e CPUs quase ilimitados, todos bem mantidos e atualizados por um preço baixo que pode ser acessado de quase qualquer lugar com melhor segurança e tempo de atividade do que máquinas locais, tudo sem ter que contratar equipe de TI adicional, comprar qualquer equipamento ou alterar qualquer infraestrutura à medida que o negócio escala.

Simplificando, a computação em nuvem é sobre obter acesso a recursos de computação de ponta por um custo razoável. O modelo de negócios funciona para provedores de nuvem porque eles obtêm ROI crescente em suas ofertas de alta tecnologia quanto mais pessoas puderem servir efetivamente. Basicamente, todos ganham.

A computação em nuvem funciona bem junto com edge computing. A nuvem pode pegar dados de alta frequência e coletar armazenamentos de longo prazo — muito mais do que seria realisticamente viável no local. Ela então permite análise profunda desses dados que seria intensiva demais em recursos para cenários de edge computing. A combinação das tecnologias permite decisões em tempo real orientadas por dados, bem como análise estratégica e tomada de decisão de longo prazo.

Para entender edge computing, ajuda a pensar em uma solução IoT como geralmente tendo três componentes:

• Coisas como dispositivos IoT, que geram dados de sensores.
• Insights que você extrai desses dados.
• Ações que você realiza com base nesses insights para entregar algum tipo de valor.

Com computação em nuvem, você move os componentes de insights e ações de dentro da instalação de manufatura para hardware mais poderoso em outro local, geralmente via internet, mas às vezes via satélite ou outro método de transmissão. Em outras palavras, você pode enviar seus dados para armazenamento ou análise para que possa agir sobre insights derivados deles em uma data posterior.

O que é uma Plataforma de Computação em Nuvem?

Uma Plataforma de Computação em Nuvem é uma solução para oferecer serviços de computação em nuvem. Uma das plataformas de nuvem mais conhecidas disponíveis é Amazon Web Services (AWS).

Plataformas de computação em nuvem lidam com cargas de trabalho que seriam muito intensivas, demoradas ou (em alguns cenários) sensíveis para realizar usando equipamentos no local. Em um cenário de edge computing, dados de máquina de alta frequência poderiam ser analisados por dispositivos de edge computing para derivar insights em tempo real que podem ser agidos imediatamente — como desligar uma máquina com perigo de segurança detectado — enquanto a computação em nuvem pode lidar com os fluxos completos de dados que seriam uma carga muito grande para um sistema de edge, permitindo armazenamento e insights mais profundos que podem então ser passados de volta ao sistema de manufatura, muitas vezes até dirigindo respostas geradas a partir de dispositivos de edge.

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Benefícios e Casos de Uso da Computação em Nuvem na Manufatura

Muitos conhecem as soluções acessíveis de armazenamento de dados apresentadas via nuvem. O que você pode não saber é a flexibilidade, fonte única de verdade, personalização e benefícios analíticos avançados que plataformas de nuvem trazem para fabricantes e OEMs.

Começando pelos OEMs, a jornada para construir equipamentos otimizados ou hardware IIoT que possam resistir aos ambientes severos dos chãos de fábrica começa com coleta de dados. O processo de coleta de dados, neste caso, foca em como as máquinas performam em ambientes específicos. A nuvem industrial fornece uma plataforma para coletar dados de máquinas de qualquer e todos os equipamentos habilitados para IoT que sua empresa já vendeu, sem ficar sem espaço.

A nuvem serve como plataforma para agregar esses grandes conjuntos de dados e desenvolver algoritmos avançados para analisá-los. Como OEM, você pode então optar por usar o insight para desenvolver planos de serviço remoto, ou pacotes de Dados-como-Serviço para auxiliar usuários finais a otimizar o uso de seus equipamentos. Mais uma vez, o custo entra em cena.

O custo associado a uma solução de nuvem que nunca fica sem espaço é consideravelmente menor do que custa operar instalações de armazenamento on-premise individuais. A compra de um sistema de armazenamento on-premise de alto desempenho pode custar $100.000, não incluindo custos recorrentes para manter o sistema. Por outro lado, um plano de assinatura de nuvem custaria muitas vezes menos e não teria custos indiretos de upgrades e melhorias adicionais.

A Plataforma de Nuvem construída para manufatura traz o melhor dos dois mundos para todo OEM. Isso inclui espaço de armazenamento infinito e uma plataforma de alto desempenho para agregar dados, monitoramento remoto de máquinas e todos os requisitos de computação IIoT que sua empresa possa precisar.

Da perspectiva de um fabricante, a Nuvem oferece armazenamento ilimitado de dados para rastrear histórico de produção, obter visibilidade em operações remotamente e construir algoritmos avançados para detectar falhas de máquinas antes que aconteçam.

Além dos benefícios acima, os fabricantes também experimentarão as vantagens abaixo:

Flexibilidade

Atividades de manufatura flutuam de acordo com a demanda do cliente. Essas flutuações significam que um sistema de armazenamento e computação flexível é necessário para garantir coleta de dados, análises e operações ideais. Plataformas de nuvem oferecem essa flexibilidade de recursos quando você adiciona mais capacidade de produção ao seu chão de fábrica. Também fornece um local de armazenamento centralizado para as múltiplas instalações que você pretende digitalizar.

Segurança de Dados

A digitalização traz consigo ameaças de cibersegurança que podem levar a tempo de inatividade e roubo de dados. Uma plataforma de nuvem bem construída integra o uso de sistemas de gerenciamento de segurança de nível empresarial para proteger seus dados e reduzir ameaças de segurança.

Backup e Recuperação

Sistemas de coleta e gerenciamento de dados são quase infalíveis, mas não completamente. Assim, quando erros ou incidentes que levam à perda de dados ocorrem, é importante que uma solução de backup e recuperação esteja em vigor. Com a plataforma de nuvem certa, seus dados de máquina permanecem seguros e com backup contra perda total de dados.

Upgrades Automatizados

Uma característica da computação em nuvem são os upgrades e novos recursos que vêm como parte do pacote. Isso inclui novos aplicativos, certificados de segurança e protocolos de comunicação que são adicionados com cada atualização de tecnologia sem custo adicional.

Suporte ao Cliente Aprimorado

O que muitos provedores de serviço de nuvem deixam de mencionar é a curva de aprendizado que vem com o uso de nova tecnologia. Para começar rapidamente e colher os benefícios da nuvem industrial, suporte ao cliente pode ser necessário. Procure fornecedores que não apenas tenham a tecnologia que você precisa, mas que possam ajudá-lo a implementar com sucesso uma estratégia de computação em nuvem.

A Nuvem, a Edge, ou Ambas?

Temos um artigo completo sobre a diferença entre computação em nuvem e edge computing na manufatura, então manteremos isso curto.

A nuvem e a edge são duas tecnologias distintas, mas são frequentemente usadas em tandem devido às suas forças compensatórias. No cerne da relação, edge computing processa e age sobre dados que são sensíveis ao tempo, enquanto a computação em nuvem agrega dados em um local centralizado que não precisará ser agido de maneira oportuna.

Em uma infraestrutura IIoT completa, fabricantes podem usar tanto a edge para coleta de dados em tempo real, análises preditivas e tomada de decisão autônoma, quanto a nuvem para análise agregada de dados, benchmarking e análise de tendências.

Esses benefícios e desvantagens continuam:

 

Como o Cenário de Conectividade na Manufatura está Mudando

Sabemos que o ponto da IoT Industrial é aplicar análises avançadas a vastas quantidades de dados de máquinas, tudo com o objetivo de reduzir tempo de inatividade não planejado, reduzir o custo geral de manutenção de máquinas e aproveitar capacidades de machine learning para impulsionar iniciativas de melhoria contínua. A nuvem tem sido instrumental para tornar esse tipo de aquisição, transferência e análise massiva de dados possível.

Enquanto edge computing e análises levam a tomada de decisão orientada por dados a um novo nível de velocidade e precisão em tempo real, reduzindo a distância física entre as máquinas e o processamento de dados em si, a computação em nuvem ainda mantém um lugar firme para armazenamento de longo prazo e análise profunda. Para empresas que estão adquirindo dados de muitas fontes, a nuvem ajuda:

• Centralizar dados entre máquinas ou até instalações para análise estratégica de longo prazo
• Disponibilidade das análises para uma gama mais ampla de empresas e usuários porque a informação pode ser facilmente acessada remotamente, bem como por múltiplos usuários ao mesmo tempo
• Disponibilidade de recursos de computação para tomada de decisão mais rápida usando até técnicas avançadas de análise, como às vezes vistas com IA e ML, bem como armazenamento completamente escalável
• Segurança de dados tanto em termos de violação de privacidade quanto de proteção física para que investimentos em coleta de dados impulsionem ação positiva com menor risco de perda ou dano reputacional

Todas essas realidades, quando tratadas pela computação em nuvem, permitem que fabricantes reduzam custos e aumentem a eficiência. A computação em nuvem permite até mesmo manufatura de pequenas tiragens com o mesmo valor que uma produção em larga escala experimentaria. Com computação em nuvem, tudo isso está disponível sem a necessidade de manutenção ou gerenciamento interno dos dispositivos de computação.

Quando insights são necessários, a nuvem é a solução que os fabricantes devem procurar. Aplicar algoritmos de IA e machine learning para visualizar, diagnosticar e prever problemas é um objetivo que pode ser mais prontamente realizado com recursos de computação acessíveis e escaláveis disponíveis. Insights preditivos permitem que equipes criem estratégias de longo prazo que podem evoluir com os dados, bem como permitir pivôs rápidos quando os dados começam a apontar para uma solução diferente. Armazenamento de longo prazo de grandes bibliotecas de dados históricos significa que sua equipe nunca precisa se preocupar em perder fontes de dados cruciais quando chances imprevistas de análise surgem.

A manufatura industrial está à beira de uma revolução graças ao potencial da computação em nuvem, especialmente quando combinada com edge computing. Em conjunto com uma nova geração de dispositivos inteligentes de IoT edge, aplicações de computação em nuvem transformarão completamente a manufatura nas próximas décadas para impulsionar melhor eficiência e produtividade, ao mesmo tempo em que controlam custos.