O que eu preciso saber sobre indústria 4.0?

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Conceitos de indústria 4.0 e IIoT

Primeiramente, precisamos estar alinhado – tanto o conceito de indústria 4.0, quanto o conceito de Internet das coisas industrial (IIoT) estão em constante evolução.



Fica claro em debates e em fóruns sobre o tópico que não existe um consenso sobre muitos pontos, no entanto, temos conceitos “base” que são importantes para estarmos alinhados com essa evolução.

Além disso, existem discussões dizendo que o conceito de Indústria 4.0 e o IIoT concorrem um com o outro, já que o conceito de indústria 4.0 é Europeu e o conceito IIoT é americano.

Posso dizer que na Europa (onde moro atualmente), quando falamos de indústria – automaticamente surge o tópico indústria 4.0.

No ambiente B2C, nas soluções feitas por diversas startups, o conceito IoT é presente.

No entanto, diversas empresas alemãs trazem a mensagem da internet das coisas em suas soluções atuais. Um exemplo disso é o recente Mindsphere World liberado pela Siemens e que trás diversas empresas em parceria.

Para impulsionar a criação de solução de IoT e IT na plataforma MindSphere, o grupo abriu em Berlim (Alemanha) o MindSphere OpenSpace no coworking space Factory Berlin. O objetivo é juntar as startups de IT e empresas membro e desenvolver soluções utilizando a plataforma.

Outro objetivo é entender em detalhes os conceitos de Indústria 4.0 e sua diferença com IIoT. Além de falar de algumas soluções já disponíveis no mercado!

Fica comigo e vamos desvendar esses pontos juntos!

Veja os tópicos discutidos nesse artigo:

Falando da revolução industrial

Sim meu amigos, precisamos falar de história antes de entrar no tópico do momento.

É fundamental entender o que aconteceu anteriormente e dessa forma criar uma base para entender as mudanças atuais.

Prometo, que vou resumir esses pontos e ser objetivo para que possamos entrar na parte interessante o quanto antes!

Revolução indústrial:

  • Primeira revolução industrial:  A primeira revolução industrial aconteceu na Europa no século 18 e 19, tendo Inglaterra como precursora. Onde basicamente aconteceu a troca de trabalhos que eram realizados artesanalmente para trabalho assalariado e uso de máquinas. Além do aprimoramento das máquinas a vapor que ajudou na continuidade da revolução.
  • Segunda revolução industrial: A segunda revolução industrial ocorreu de 1860 a 1900. Aqui tivemos uma diferença em relação a primeira, pois outros pais como Rússia, Itália, França e Alemanha também se industrializaram neste mesmo período. A segunda revolução industrial foi marcada pela utilização da energia elétrica e combustíveis derivados do petróleo. Além disso, tivemos criação de locomotivas a vapor, motores a explosão e desenvolvimento de produtos químicos na indústria.
  • Terceira revolução industrial: A terceira revolução industrial é marcada pelos avanços que tivemos no século 20 e 21. O computador, evolução de eletrônica, Controlador lógico programável, robótica para manufatura e sistemas computadorizados e a internet.

No momento, quando falamos sobre a quarta revolução industrial muitas coisas ainda são conceitos. No entanto, algumas soluções já foram desenvolvidas por diversos fabricantes.

Não existem grandes novidades, muitos conceitos já eram discutidos e faziam partes de soluções separadas. Com os novos conceitos, essas soluções estão sendo aprimoradas e adaptando a muito da conectividades, cloud, big data etc.

Vamos agora falar em detalhes sobre indústria 4.0

Afinal de contas, o que é a Indústria 4.0?

Durante a Hannover fair em 2011, que foi apresentado pela primeira vez o conceito da indústria 4.0.  

O conceito apresentado propõe uma mudança no que esta sendo realizado hoje em dia nas indústrias, implementando dispositivos inteligentes no campo e fazendo uma descentralização do controle de processos.

Esse conceito patrocinado pelo governo Alemão em universidades, empresas de tecnologia, centro de pesquisas por todo o país.

Em 2012 foi feito estudo pelo grupo participante do projeto para apresentar ao governo como fazer a implementação nos próximos anos.

Apenas em 2013, durante a Hannover fair foi apresentado o trabalho final sobre o desenvolvimento da indústria 4.0.

Interessante, mas como podemos definir indústria 4.0?

A ideia é em seu fundamento simples. A indústria 4.0 tem como fundamento fazer a conexão de máquinas, sistemas e ativos e dessa formas as empresas terão capacidade de criar redes inteligência por toda cadeia de produção.

Desta forma, todo controle de processos pode ser feito de forma autônoma.

Sim, dessa maneira surgiram fábricas inteligentes que tem capacidade e autonomia de prever falhas no processo, realizar manutenção e se adaptar conforme as condições no processo que não foram planejadas previamente.

Essa é visão geral que já mostra que a indústria 4.0 é junção de vários fatores e dentro dele vamos encontrar os dispositivos “things” inteligentes.

Um visão compartilhada na internet é que a indústria 4.0 encontra o IoT na etapa de operação, onde os dispositivos inteligentes estão presentes.

Estes sensores inteligentes podem ser utilizados para monitoramento remoto via internet pelos fabricantes para prevenção de falhas, ou aplicado a conceitos de monitoramento de eficiência de máquinas, eficiência energética e assim por diante.

Como disse anteriormente, essa é uma das visões de fabricantes, alguns comentários concordam outros discordam do autor do artigo.

Conceitos da indústria 4.0

Na aplicação de projetos de indústria 4.0 podemos levar em consideração alguns princípios básicos que estão alinhados com a definição do conceito indústria 4.0.

Vou citar esses princípios e exemplicar do que se trata.

Vamos começar pela descentralização. A ideia é que as tomadas de decisões sejam realizadas de forma mais assertivas e seguras.

Para que isso aconteça é necessário utilizar sistemas cyber-físicos que vão tomar as decisões baseados nos dados coletados. Além disso, esses sistemas não dependem de ações externa que de alguma forma poderiam afetar sua tomada de decisão certeira.

O segundo ponto é utilizar soluções com orientação a serviços. Este ponto faz junção com conceito de internet of things, onde os sensores inteligentes fornecem dados e os Apps fazem as análises locais e também remotas pelos especialistas dos fabricantes dos equipamentos.



Depois temos a capacidade de tomada de decisão em tempo real, isso quer dizer que todos os dados dos sensores e máquinas são coletados em tempo real.

Desta forma, é possível tomar decisões relacionado ao processo, equipamento, etc de forma rápida e em tempo real.

Outro ponto está relacionado ao modularidade, deixe-me explicar isso. Os processos precisam trabalhar conforme a demanda e planejamento.

Para oferecer uma maior flexibilidade na produção poderão ser acoplado e desacoplado módulos no processo, dessa forma poderá ser feito alterações de uma maneira mais flexível.

E o último deles seria a virtualização, acredito que 90% dos processo industriais já utilizam sistema supervisórios para controle e monitoramento da planta. No entanto, a ideia aqui vai um pouco além disso.

No conceito da indústria 4.0 sugere uma cópia virtual da planta inteligente. Desta forma é possível fazer um monitoramento e rastreamento de forma remota.

Para isso o sistema utiliza todos os sensores inteligentes que estão instalados na planta.

Pontos importantes para a indústria 4.0

Como vimos, existem diversos pontos que o conceito indústria 4.0 aborda. No entanto, acredito que podemos ressaltar 3 pontos essenciais que são parte de diversas discussões em grupos na internet.

Provavelmente, você já viu discussões em fóruns ou grupos no LinkedIn falando sobre Internet das coisas IoT, ou talvez leu artigos sobre Big data e a importância da segurança.

Falando em segurança, você sabia que já houve ataque a sistema de controle utilizando vírus em um pendrive? Sim, esse é um caso bastante famoso.

Você pode ler mais sobre o Stuxnet aqui nessa página da wikipédia em inglês.

Vou descrever o que consite esses três pontos, dessa forma você vai ter uma base melhor.

Internet das coisas – IoT

Usualmente quando falamos de internet das coisas aplicado a indústria, utilizamos a denominação internet das coisas industrial ou Industrial internet of things IIoT.

Podemos definir internet da coisas quando temos dispositivos, máquinas ou sensores inteligentes conectados um com outro provendo dados relevantes para o usuário.

Exemplo IoT para sua casa.

Como exemplo fora do mundo indústrial, podemos falar de um projeto de uma startup chamada fluid. Eles criaram um medidor de vazão ultrassônico clamp-on de baixo custo para você instalar em casa.

Esse medidores de vazão ultrassônico comunicam WiFi e enviam dados para nuvem. Com app de celular você consegue saber o consumo de água em diferentes partes da sua casa e se estiver viajando ele manda alerta de algum tipo de vazamento.

Exemplo de soluções internet das coisas industrial

Quando falamos de IIoT temos diferentes tipos de soluções e interpretação.

Para não puxar para nenhum fabricantes, pois ninguém me paga (Paga nós) vou citar uma solução geral.

O monitoramento de energia foi uma solução que migrou para o Internet das coisas. Você pode achar empresas oferecendo pacotes com sensores inteligentes, softwares de análise e tudo mais.

Normalmente, em uma solução de monitoramento de energia você necessita acrescentar novos medidores para coleta dos dados.

A ideia é que todos relatório de eficiência e consumo e o que deve ser feito seja gerado automatica, sem que o cliente precise interpretar os dados.

Big Data Analytics

Um tópico já bem comum no mundo do TI, se tornou cada vez mais comum dentro do mundo da automação indústrial.

Existem diversos equipamentos e máquinas gerando uma grande quantidade de dados que normalmente são ignorados, não sendo utilizados para tomadas de decisão e análises mais precisas.

A ideia do Big data é a coleta de toda essa informação dos sensores inteligentes pelo campo, além de fazer o armazenamento, análise e o gerenciamento de tudo isso.

No Big data, existem 6 pontos essenciais, eles são:

  • Conexão
  • Cloud ou Nuvem
  • Cyber
  • Conteúdo
  • Comunidade
  • Customização

Segurança

Segurança é um tópico importante em diferentes área e na indústria 4.0 não seria diferente, certo?

Com toda conectividade em dados nas novas soluções, é necessário manter robustez na comunicação entre as máquinas, sensores e plataformas.

Além disso, disponibilização de soluções redundantes e toda seguranças dos dados que são coletados e armazenados em soluções clouds.

IoT: Indústria 4.0 e Industrial internet Consortium (IIC)

Acredito que tudo que foi comentado já mostrar que a indústria 4.0 é bem diferente da internet das coisas, certo?



Existem algumas previsões que dizem que até 2020 vamos ter cerca de 50 milhões de dispositivos inteligentes conectados.

O que é fato é que existe sim uma diferença das soluções IoT e indústria 4.0, não só no posto de vista técnico, mas político também.

O conceito de indústria 4.0 veio do governo Alemão como já comentado anteriormente, onde publicou diversas estratégias, sendo a mais recente “High-Tech Strategy 2010 Action Plan” com investimento de 400 milhões de euros.

Já no outro lado empresa como GE trouxe o termo internet industrial e junto de outras empresas como, Cisco e IBM criaram Industrial Internet Consortium (IIC) que já conta com mais de 170 members de empresas privadas a universidades.

Como você pode ver um é suportado pelo governo sendo que outro é um organização com diversos membros.

Vou citar algumas diferenças entre a indústria 4.0 e o IIC.

  • O conceito indústria 4.0 é sobre  política industrial Alemã
  • Já o conceito de internet industrial está relacionado a melhores práticas em amplo geral
  • A indústria 4.0 tem um foco bem maior em manufatura.
  • O conceito internet industrial têm foco mais amplo e pode ser aplicado a todas indústrias
  • Indústria 4.0 tem um foco maior em hardware
  • A internet industrial têm mesmo nível de importância quando relacionado a software e hardware.
  • entre outros pontos.

Recomendo a leitura do artigo do Dr. Kris Bledowski no MAPI Foundation, onde são apontadas mais diferentes relacionado a Iot onde temos o conceito indústria 4.0 e Internet indústrial.

Indústria 4.0 vs Iot
Source: MAP Foundation – The Internet of Things: Industrie 4.0 vs. the Industrial Internet

Logicamente, existem diversos pontos de vistas e as soluções apresentadas por diversos fabricantes trazem isso à tona.

Hoje você tem plataformas como Mindsphere da Siemens, Azure da Microsoft, Internet industrial da GE, entre outros.

Roadmap dos Sensores de processo 4.0

Em 2015, foi publicado em alemão pela NAMUR e VDI/GMA em colaboração com diversos fabricantes um mapa dos sensores de processo 4.0.

O documento é bem interessante, mas está em alemão. Mesmo morando quase 2 anos na alemanha não tem como eu ler diretamente, para isso utilizamos a tecnologia a nosso favor.

Sim, o google tradutor ajuda bastante em casos com estes. Até hoje não tem versão em inglês como podem ver acredito que eles não tem menor interesse em fazer isso.

Vou deixar uma imagem apenas pois acredito que este tópico é longo bastante para uma nova postagem.

Notem a utilização de tecnologias sem fio como Bluetooth e WiFi no campo. Algo que vejo bem como visão particular de empresas alemãs, mas acredito que medidor com isso são grande revolução.

Além disso, protocolos Ethernet no campo… Só faltou os instrumentos wireless, mas isso é muito visão americana, certo? Fica o questionamento.

Sensores de processo 4.0
Referência: NAMUR – VDI/VDE 2015 process sensor 4.0 roadmap

Conclusão

Acredito que o conceito de Indústria 4.0 e IoT estão mais claros agora, certo? Além das diferentes interpretações, como também diferenças de soluções apresentadas em empresas Europeias e Americanas.

Os mais politizados tendem a dizer que não tem essa de Europa vs América. Bom, eu sou desses também ou tento acreditar nisso.

No Brasil temos a ABINC (Associação Brasileira de Internet das Coisas) e a ABII (Associação Brasileira de Internet Industrial), essas organizações podem ser tópico para outro artigo.

Mas você já notou que indústria 4.0 é um tópico mais comum em empresas Alemãs e o IIoT do restante? Fica a reflexão! 😉


A Quarta Revolução Industrial
A Quarta Revolução Industrial
Sistema de Controle da Indústria 4.0: Modelagem e Técnicas de Projeto
Sistema de Controle da Indústria 4.0: Modelagem e Técnicas de Projeto

 

2 Comentários

Fabrício Andrade

Tenho 10 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Hoje, moro e trabalho na Alemanha desenvolvendo uma plataforma digital para mundo da Automação industrial. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

2 Comentários

  1. Saulo santos
    Fevereiro 6, 2018 em 12:11 pm

    Muito bom artigo, vejo diferentes pontos de vista sobre as soluções de indústria 4.0 e IIoT.
    Acredito que muita coisa vai rolar para que isso se torne uma relidade nas plantas, por exemplo, onde trabalho ainda é tudo 4-20mA e ninguém quer saber de protocolo de comunicação digital.

  2. Tiago Nunes
    Fevereiro 6, 2018 em 1:05 pm

    Muito bom o artigo..

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