Namespace unificado na fabricação:uma única fonte de verdade para dados operacionais

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Um namespace unificado (UNS) é um modelo de dados único, estruturado e em tempo real que representa toda a empresa de manufatura. Na prática, ele atua como uma única fonte de verdade para dados operacionais. 

As informações são organizadas por ativo, processo e contexto de negócios, permitindo que equipes e gerentes encontrem rapidamente os dados que precisam, quando precisarem. O uso de um UNS também dissocia produtores de dados de consumidores de dados, permitindo coleta, curadoria e uso imparciais. 

Com o rápido aumento do volume e da variedade de dados de fabricação, os namespaces unificados são essenciais para garantir visibilidade e consistência completas.  

Ainda usando uma abordagem de dados díspar? Continue lendo para saber mais sobre como criar, implementar e gerenciar seu UNS. 

Por que os dados de manufatura precisam de uma nova arquitetura

A fabricação tem um problema duplo de gerenciamento de dados:grandes quantidades de informações combinadas com a coleta manual de dados por máquinas. De acordo com o Manufacturing Leadership Council, 44% das empresas recolhem agora o dobro da quantidade de dados que coletavam há dois anos, mas 70% ainda dependem da recolha manual de dados. 

Esses dados vêm de diversas fontes, como sensores e equipamentos IIoT sempre conectados, controladores lógicos programáveis (PLCs), sistemas de execução de fabricação (MES), sistemas computadorizados de gerenciamento de manutenção (CMMS) e ferramentas de planejamento de recursos empresariais (ERP). 

Enquanto isso, os processos manuais geralmente resultam do uso contínuo de silos de dados combinados com integrações operacionais frágeis. Por exemplo, as equipes de manutenção e linha de produção aproveitam dados semelhantes para informar as melhores práticas, mas geralmente usam sistemas diferentes para atingir essa meta. Para ajudar a comunicação desses sistemas, as equipes podem usar integrações genéricas que não conseguem lidar com a transferência de dados substanciais. Quando essas integrações falham, as equipes não têm escolha a não ser coletar e processar dados manualmente. 

Superar esses desafios requer acesso a dados consistente e em tempo real em toda a empresa. 

Por que as arquiteturas de dados de manufatura tradicionais são insuficientes

As arquiteturas tradicionais de dados de produção dependem de integrações ponto a ponto:os sistemas estão diretamente conectados para trocar informações. Embora isso forneça acesso a dados e insights para aplicativos conectados, naturalmente limita a escalabilidade, o que, por sua vez, retarda a transformação digital na fabricação. Com as estruturas da Indústria 4.0 sendo agora uma prioridade máxima para as organizações (92% dos líderes dizem que as iniciativas de fabricação inteligente são essenciais para se manterem competitivos), os modelos ponto a ponto simplesmente não conseguem acompanhar o ritmo. 

Outros problemas com a arquitetura de dados de manufatura tradicional incluem: 

• Acoplamento forte entre sistemas 

• Alto custo para adicionar novos aplicativos 

• Definições de dados inconsistentes 

• Problemas de latência e confiabilidade 

• Carga de manutenção de integrações personalizadas 

Como funciona um namespace unificado

O que é UNS na fabricação? A ideia é simples:criar uma única fonte de acesso e veracidade para os dados. 

Na prática, quatro componentes são críticos: 

• Arquitetura orientada a eventos (EDA):  Usando EDA, os aplicativos se comunicam quando ocorrem alterações ou eventos. Isso garante que os dados sejam oportunos e relevantes. 

• Modelos de publicação/assinatura:  Em um modelo de publicação/assinatura, os produtores de dados enviam dados para canais temáticos no UNS, enquanto os consumidores de dados assinam os modelos de sua escolha. 

• Estruturas hierárquicas de tópicos:  Ao organizar as informações em um formato aninhado, o UNS facilita o acesso dos usuários aos dados necessários sob demanda. 

• Streaming de dados em tempo real:  Por fim, os dados do UNS são transmitidos em tempo real pelos produtores de dados, permitindo que os consumidores identifiquem rapidamente mudanças ou tendências nos padrões. 

O resultado é uma dissociação entre produtores e consumidores de dados. Por exemplo, em vez de as equipes de manutenção compartilharem diretamente os dados dos ativos com os gerentes de loja ou líderes de operações, os dados são publicados no UNS, onde todos os assinantes recebem atualizações. Isso permite que as unidades de negócios escolham o mix de dados que melhor atende às suas necessidades.

Tecnologias-chave por trás de um namespace unificado

Namespaces unificados também exigem tecnologias específicas para fornecer acesso e precisão aos dados. Eles incluem: 

• Corretores MQTT:  Os corretores de transporte de telemetria de enfileiramento de mensagens (MQTT) formam a base dos modelos de publicação/assinatura. 

• Gateway de borda:  Os gateways de borda permitem o armazenamento e o processamento de dados na borda das redes de fabricação, em vez de na nuvem, reduzindo a latência geral. 

• Integração OPC UA:  A arquitetura unificada de comunicações de plataforma aberta (OPC UA) é um protocolo seguro e de código aberto que permite a comunicação entre máquinas. 

• Arquiteturas híbridas em nuvem e no local :  As arquiteturas de nuvem permitem o armazenamento de dados em grande escala e análises aprofundadas, enquanto as soluções no local preparam o cenário para uma resposta rápida a eventos publicados. 

• APIs e microsserviços:  Interfaces de programação de aplicativos (APIs) e microsserviços ajudam a conectar aplicativos legados e modernos, padronizando a forma como os sistemas trocam dados.   

Quais dados residem em um namespace unificado?

Os fabricantes têm controle total sobre o tipo de dados armazenados em seu UNS. Como resultado, esse mix de dados variará entre as empresas, dependendo de sua produção, qualidade, produção e necessidades do cliente. 

Dada a natureza padronizada da fabricação, no entanto, diversas fontes de dados são comuns. Primeiro estão o estado da máquina e os dados do sensor. Essas informações permitem que operadores e técnicos rastreiem as operações atuais e identifiquem possíveis problemas. Eventos de manutenção e alarmes também fazem parte da lista. Equipadas com esses dados, as equipes podem agir para resolver pequenos problemas antes que se tornem grandes. 

As contagens de produção e os dados de qualidade também são normalmente publicados em um UNS, juntamente com variáveis de processo e KPIs. Isso permite respostas preventivas e proativas às mudanças nas condições dos ativos, em vez de depender de manutenção reativa que só começa quando os ativos falham. 

Por fim, os namespaces unificados geralmente incluem hierarquias de ativos e metadados. Isso ajuda a adicionar contexto às operações de fabricação, permitindo que as equipes vejam onde os equipamentos e processos interagem nos ambientes de produção.

Benefícios de um namespace unificado na manufatura

Criar um namespace unificado oferece vários benefícios para as organizações, como: 

• Acesso a uma única fonte de verdade:  Ao centralizar e padronizar os dados do UNS, os fabricantes ganham maior confiança nos dados. 

• Visibilidade empresarial em tempo real:  Problemas com ativos e equipamentos podem acontecer a qualquer hora e em qualquer lugar. Namespaces unificados fornecem visibilidade das operações em tempo real. 

• Implantação mais rápida de aplicativos:  Um componente chave na implantação de aplicativos é compreender o impacto dos aplicativos em seus ambientes. A implementação do UNS aumenta a visibilidade para melhorar a velocidade de implantação de aplicativos. 

• Complexidade de integração reduzida:  A integração entre vários sistemas de fabricação pode ser complexa e demorada, especialmente se os aplicativos usarem formatos de dados diferentes ou forem baseados em estruturas legadas. A padronização de dados da UNS reduz essa complexidade. 

• Arquitetura digital escalonável:  À medida que a transformação digital se torna uma prioridade máxima da produção, uma arquitetura digital escalável é essencial. Apoiados pela nuvem, os ambientes UNS preparam o terreno para a escalabilidade. 

• Base sólida para fabricação inteligente:  Por fim, o uso do UNS ajuda a estabelecer uma base sólida para tecnologias de fabricação inteligentes, como inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML), que exigem acesso a fontes de dados completas e consistentes. 

Namespace unificado e manutenção preditiva

A manutenção reativa coloca as equipes de reparo em desvantagem. Como o trabalho não começa até que os ativos e equipamentos falhem, os técnicos estão sob enorme pressão para encontrar, diagnosticar e corrigir problemas. Cada minuto gasto procurando uma resposta é mais um minuto de tempo de inatividade caro e não planejado. 

Enquanto isso, os sistemas UNS podem permitir operações de manutenção preditiva que melhoram o tempo de atividade e a disponibilidade da máquina. Isso começa com dados centralizados sobre a integridade dos ativos. Em vez de usar vários sistemas diferentes para encontrar e rastrear dados de manutenção, as equipes de operações de dados industriais podem se inscrever em canais UNS relevantes e receber dados automaticamente em seus dispositivos. 

Além disso, o UNS facilita a integração de sensores e análises para monitoramento contínuo e detecção mais rápida de anomalias, o que, por sua vez, melhora a coordenação entre CMMS, MES e ferramentas analíticas. Por fim, as estruturas UNS permitem fluxos de trabalho de manutenção de ciclo fechado que oferecem suporte à automação e à análise de manutenção preditiva. 

Para as equipes de manutenção, o resultado são dados de equipamentos acessíveis que são precisos, relevantes e oportunos. 

Práticas recomendadas para criar um namespace unificado

 Cinco práticas recomendadas podem ajudar os fabricantes a criar uma arquitetura de namespace unificada: 

1. Comece com a hierarquia de recursos  

O mapeamento da hierarquia de ativos cria uma estrutura para distribuição eficiente de dados e canais de eventos. 

2. Defina padrões de nomenclatura consistentes  

As convenções de nomenclatura padronizadas reduzem o risco de sobreposições ou fontes de dados ausentes. Defina sistemas de nomenclatura e numeração unificados antes de implementar o UNS. 

3. Construa de forma incremental  

Construções pequenas facilitam o ajuste e a adaptação quando o UNS é implantado pela primeira vez. À medida que o sistema melhora, as empresas podem começar a escalar rapidamente. 

4. Alinhar equipes de TI e TO  

Para aproveitar ao máximo a arquitetura do UNS, as equipes de TI e TO precisam trabalhar em conjunto. Ambos são necessários para operacionalizar dados de ativos, manutenção, sensores e relatórios. 

5. Projetar para escalabilidade e segurança  

Conforme observado acima, a escalabilidade do UNS é crítica. Tão importante quanto é a segurança, os sistemas devem ser projetados para detectar possíveis ameaças, criptografar dados importantes e gerenciar permissões de acesso do usuário. 

Por que um namespace unificado é um ativo estratégico

A UNS oferece benefícios imediatos e vantagens a longo prazo. No curto prazo, os namespaces unificados ajudam a criar um backbone digital central que melhora a confiabilidade, o tempo de atividade e a eficiência operacional. À medida que as tendências da IoT industrial e a adoção da manufatura 4.0 aceleram, a UNS prepara o terreno para a fabricação orientada por IA e sem luzes apagadas, juntamente com o desenvolvimento de gêmeos digitais empresariais e arquitetura de dados industriais preparada para o futuro. 

A integração do UNS cria a base para dados de fabricação conectados, mas para maximizar os resultados, também é importante focar em como esses dados são usados. ATS ajuda os fabricantes a usar dados padronizados de sistemas UNS para informar práticas e estratégias de manutenção e confiabilidade que melhoram o tempo de atividade e a disponibilidade das máquinas. 

Saiba como a ATS pode ajudá-lo. Vamos conversar.

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