Como obter alta disponibilidade em sistemas de controle modernos

Nos dias de hoje, garantir a alta disponibilidade dos sistemas de controle de máquinas industriais é uma necessidade básica. A quarta revolução industrial, ou Indústria 4.0, apresenta grandes desafios na fabricação ou prestação de serviços, incluindo otimização de operações, sistemas mais flexíveis, mais inteligentes e mais disponíveis.

De que depende a disponibilidade de um sistema de controle e como é medido?

Entendemos disponibilidade como a chance de um sistema realizar seu trabalho satisfatoriamente quando necessário. Em outras palavras, é a proporção de tempo em que um sistema pode realizar seu trabalho sem nenhuma falha.
É indicado com valores percentuais superiores a 99,9%. Disponibilidade =MTBF / (MTBF+MTTR), onde MTBF é o tempo médio entre falhas e MTTR é o tempo médio para reparo.
Isso significa que qualquer coisa que limite essa capacidade de executar sua função diminuirá esse percentual. Essas falhas podem ocorrer como resultado de falhas de hardware, software e infraestrutura. Além disso, o tempo de inatividade programado para realizar manutenção e/ou atualizações do sistema deve ser levado em consideração.

Exemplo de cálculo de disponibilidade para sistemas de controle industrial

Vamos tomar como referência o cálculo ao longo de um período anual.

Quantidade de noves	% de disponibilidade	Tempo de indisponibilidade	Hora de disponibilidade
2	99%	3 dias 15horas 36min	361 dias 8 horas 24 minutos
3	99,9%	8 horas e 45 minutos	364 dias 16 horas 15 minutos
4	99,99%	52min 36s	364 dias 23 horas 7 minutos 24 segundos
5	99,999%	5min 15s	364 dias 23 horas 53 min 45 seg
6	99,9999%	30 segundos	364 dias 23 horas 59 minutos 30 segundos

Por que a indústria exige alta disponibilidade?

As empresas industriais, em sua maioria, solicitam uma infraestrutura robusta e segura, com PLCs, backups, automações, SCADAs e todo tipo de servidores.

De fato, de acordo com a Lei de Proteção de Infraestrutura Crítica (2011), é essencial que os sistemas SCADA tenham alta disponibilidade, incluindo, entre outros, gerenciamento de mudanças e backup de ativos de automação como PLCs, SCADAs e IHMs.

Em outras palavras, se sua empresa possui um sistema de produção complexo e robusto, você pode precisar de alta disponibilidade para otimizar o tempo de inatividade e as interrupções de serviço.
De acordo com um estudo da Price Waterhouse Cooper intitulado “Oportunidades e desafios da internet industrial” :A base da quarta revolução industrial é a disponibilização de todas as informações relevantes em tempo real, o que é conseguido conectando todos os elementos envolvidos na cadeia de valor.

Como melhorar a disponibilidade de um sistema de controle?

Existem pontos essenciais para garantir que a disponibilidade de um sistema seja melhorada:

1. Redundância de componentes. Este é um dos melhores métodos para aumentar a disponibilidade em caso de perda de visibilidade ou desligamento do controle. A redundância de componentes elimina pontos únicos de falha, reparando, substituindo ou recuperando de uma falha sem interromper a operação.
2. Design de rede. A rede é um sistema de alta disponibilidade que precisa ser gerenciado em todos os momentos. É por isso que interrupções de rede não planejadas representam outro ponto potencial de falha para sistemas de alta disponibilidade. Para isso, a criação de uma estratégia de rede redundante será vital para evitar possíveis incidentes.
3. Diagnóstico . Ser capaz de diagnosticar os elementos do sistema de controle será a chave para a detecção precoce de possíveis falhas de produção.
4. Virtualização. Ter sistemas operacionais e plataformas que reduzam a dependência do software em relação ao hardware durante a execução ajudará a reduzir as restrições durante a vida útil do sistema.
5. Troca a quente. A troca a quente é a única maneira de garantir alta disponibilidade em uma linha de produção. Ou seja, quando algum equipamento precisar ser substituído, isso deve ser feito sem afetar o processo produtivo, restabelecendo a redundância nesse ponto.
6. Alterações on-line . Para garantir alta disponibilidade, os sistemas devem permitir a adição, modificação ou melhoria da configuração de hardware e software sem interromper a instalação.
7. Manutenção preditiva . A manutenção preditiva é uma das técnicas que podem ajudar as empresas do setor a aumentar a disponibilidade de seus equipamentos. Com base na aplicação de tecnologias de Machine Learning, permite a antecipação de possíveis avarias deste equipamento. Dessa forma, ações podem ser tomadas antes que elas ocorram, minimizando possíveis impactos na produção.

Plataformas centralizadas, um elemento chave

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