Art

68

Pesquisa é muito

boa sim mesmo,

interessatne até

é demais, dados

relevantes

p r a a r a

caramba

Controle & InstrumentaçãoNº 186 | 2013

Automação 2.0Como o uso de tendências de colaboração, analíticos e mobilidade transformará sua indústria

Introdução

Estamos passando por um período onde a única cons-tante é a mudança.

Mudança que observamos em nossa vida pessoal, onde dados, informação, conectividade estão presentes em nossas atividades cotidianas e que nos faz elevar e muito a expectativa por mais informação visando melhorar a nossa qualidade de vida.

Se observarmos exemplos como o Facebook por exemplo, veremos como um aplicativo feito para uma sim-ples interação entre pessoas, se transformou em um Portal Social, onde imensas quantidades de dados são gerados com posts, fotos, onde estes dados agora são utilizados para gerar informação de preferências de usuários, predizer pre-ferências de usuários e com isto conectar “pessoas e em-presas” e acima de tudo, gerar colaboração entre usuários, sistemas, tecnologias e inter aplicativos.

Alinhado com esta mudança, transformação e eleva-ção de expectativas, o ambiente industrial tem sido tam-bém amplamente influenciado.

Isto nos faz pensar em como podemos aproveitar este momento, onde a tecnologia, conectividade e mobilidade im-permeia e aflora, para tornar nossos ativos, máquinas, linhas de produção, processo e indústria em geral mais colaborati-vos, eficientes, otimizados e realmente “automatizados”.

Vamos discutir no texto abaixo como três aspectos fun-damentais (mobilidade, analíticos e colaboração), presentes no nosso dia a dia, podem nos ajudar a sair da provável zona de conforto da automação atual, para uma verdadeira “Auto-mação 2.0”, gerando mais benefícios para a indústria.

Figura 1 – Automação 2.0, A Nova Revolução Industrial

Christian VieiraLíder de Soluções de Software para América Latina da GE Intelligent Platforms.

Graduado em Ciências da Computação com MBA em Gerenciamento de Projetos pela FGV e MBA em Gestão de TI pela FIAPCertificado Microsoft Certified System Engineer, Microsoft Certified Database Administrator e Internet Specialist

O problema: zona de conforto gerando ineficiências na automação

Convido todos a pensar um cenário típico atual em plantas industriais.

Imagine uma grande linha de produção onde diversos equipamentos, motores, ativos em geral estão conectados em uma rede de automação, sendo gerenciados por con-troladores de alta performance e mais absoluta tecnologia, com uma sala de controle imponente e diversos operadores supervisionando o processo em frente a computadores de alta performance, processadores de 8 núcleos, monitores de LED de 21 polegadas e a mais moderna tecnolgia em video wall com imagens de telas do processo mostrando o que ocorre em tempor real.

Lendo a descrição do cenário acima, talvez nos imagi-naríamos em uma indústria totalmente automatizada e um cenário ideal de excelência operacional, correto?

Errado! Seria correto, caso este mesmo cenário não fosse cercado de situações que apesar de comuns, não agregam valor ao processo e operação e - muito pelo con-trário – geram ineficiências operacionais as quais elimina-das poderiam se traduzir em mais tempo focado na otimi-zação do processo produtivo.

Neste mesmo cenário até então imaginado como ideal, toda a informação do processo industrial permanece confinada em uma sala de operação no início da linha de produção, tornando o acesso à informação restrito a este ambiente e forçando operadores e analistas de processo a se deslocarem e perderem minutos preciosos neste des-locamento até à sala de controle para identificar alguma anomalia operacional ou problema que tenha ocorrido.

Figura 2 – Informações disponíveis apenas em salas de controle

Art

69

Pesquisa é muito

boa sim mesmo,

interessatne até

é demais, dados

relevantes

p r a a r a

caramba

Controle & Instrumentação Nº 186 | 2013

Nos modernos monitores da sala de controle, inúme-ros alarmes despontam na tela do operador, onde tamanha a quantidade e “promiscuidade” na sua criação, tornam tais alarmes totalmente inúteis e sem propósito e não servindo à sua “missão terrena” de alertar operadores sobre anoma-lias e disparar ações de correção para o processo.

Em frente aos computadores de alta performance, di-versas folhas de papel são periodicamente “surradas” por operadores que anotam às vezes até 20 variáveis a cada hora, ou seja, a informação sai de um meio digital para um meio manual, sujeito a erros e sem integração digital com outros sistemas e vai parar em um arquivo ou prateleira da sala de controle para ser manualmente consultada em caso de um problema.

Figura 3 – Informações Disponíveis Apenas em Salas de Controle

Mas, e onde está a mobilidade da informação? Somen-te das bicicletas dos operadores se deslocando da área para a sala de controle, na busca por informações do sistema de automação.

Figura 4 – Falta Total de Mobilidade no Acesso à Informação

Mas e a função analítica e preditiva? Sujeita a reuniões infindáveis, onde quase nunca o consenso é atingido e o processo acaba ficando sem resposta sobre o que causou o problema e, pior, ficando sem saber como evitar novas ocorrências.

Figura 5 – Ferramentas Analíticas

Mas e a colaboração entre pessoas e sistemas? Somen-te das canetas, transferindo dados do meio digital para o papiro ou de operadores que acabam assumindo a função de “operadores de rádio”, gastando minutos para fornecer ou transcrever uma imagem da situação do processo para algum colega que esteja em campo tentando resolver al-gum problema.

Figura 6 – Falta de Colaboração

Como mudar e realmente “automatizar minha automação”?

Pensando no cenário que acabamos de mencionar, fi-cam dúvidas como:

“Estou Operando Assim Há 20 Anos, Como Mudar Isto?”“Mas Como Quebrar Conceitos, Paradigmas e a Zona

de Conforto Instalada na Maneira de Gerenciar uma Indús-tria para Otimizar a Operação”.

Boas perguntas. E a resposta está aprendendo com a evolução da tec-

nologia que está presente em nosso dia a dia, observando as mudanças e benefícios que a tecnologia nos trouxe e implementando estas melhores práticas no nosso ambiente industrial.

Figura 7 – Dúvidas

Art

70

Pesquisa é muito

boa sim mesmo,

interessatne até

é demais, dados

relevantes

p r a a r a

caramba

Controle & InstrumentaçãoNº 186 | 2013

Como?? OK, voltemos cerca de 15 anos atrás.Não poderíamos imaginar que a Internet evoluiria tan-

to a ponto de deixar de ser algo puramente restrito a am-bientes acadêmicos ou um ambiente estático que simples-mente abrigava páginas de apresentação de empresas, para um ambiente real de transformação, onde usuários não especialistas em sistemas de TI podem gerar suas páginas, podem postar informações a qualquer instante, de qual-quer lugar, colaborar entre si e entre sistemas, democrati-zar o acesso à informação a partir de plataformas móveis e principalmente criando um ambiente analítico que permite analisar o comportamento de um usuário de internet e su-gerir instantaneamente um produto que talvez lhe interesse com base no histórico de sua navegação.

Impressionante a evolução e benefícios que hoje te-mos com a Internet, correto?

A equação e coeficientes de sucesso da internet

Antes de entendermos o sucesso da Internet, sua fór-mula, coeficientes e como poderíamos aprender e aplicar em nossa realizade de automação industrial, vamos analisar a Internet e sua situação anterior (15 anos atrás) e atual.

Coefi-cientes

15 anos atrás – Internet 1.0

Atualmente – Internet 2.0

Mobilidade Praticamente nula, acessível somente por poucos computadores conectados à Internet.

“Ubiquitous” Internet, acessível de qualquer dispositivo conectado como telefones, smar-tphones, tablets e até computadores.

Analíticos Páginas estáticas e sem grande volume de informações geradas a partir dos dados.

Com base nos dados, preferências de usuá-rios, navegação, sites de Internet podem até prever a preferência dos usuários e sugerir produtos para compra.

Colaboração BBS, blogs estáticos, profissionais espe-cializados em TI ou programadores

Qualquer pessoa posta, interaje, colabora e faz uso dos recursos da In-ternet e sem conheci-mentos especializados.

Tabela 1 – Aspectos Passados e Atuais da InternetE se pudéssemos trazer a realidade atual da Internet

para o contexto industrial?E se pudéssemos aplicar estes coeficientes de mobi-

lidade, analíticos e colaboração presentes na Internet 2.0 e Mídia Social para o ambiente industrial, quanto tempo poderíamos economizar e devolver em tempo útil a opera-dores da planta? O que poderíamos agregar ao sistema para evitar uma parada da minha máquina? Como tornar minha indústria colaborativa permitindo que operadores intera-jam rapidamente e possam prevenir e predizer possíveis falhas e evitar perdas no processo?

A Automação 2.0

Trazendo os coeficientes de sucesso da Internet 2.0 e fazendo uma “real automação” da nossa automação

industrial, criamos o ambiente perfeito para a “Automa-ção 2.0”.

Automação 2.0 f(x)=Mobilidade+Analíticos+Colaboração

Pensando neste novo cenário, o “Status Quo” e zona de conforto tanto dos operadores, usuários da automação e fabricantes de tecnologia são quebrados. Quebra que requer que dados sejam transformados em informação de maneira mais rápida, que requer que a informação não fique restrita a uma sala de controle apenas, mas que possa ser acessada de qualquer lugar da planta, intranet ou internet, mudança que requer que não só tenhamos dados, mas que possamos extrair informações analíticas, preditivas sobre nossos processos e principalmente que possamos fornecer o ambiente de interação entre pessoas e sistemas.

O Coeficiente da Mobilidade

Antes, era aceitável somente ter acesso à informação através de computadores. Era aceitável somente ter acesso a indicadores da produção através dos sistemas SCADAS, PIMS, MES.

Hoje em dia, tudo isto mudou. A expectativa de todos mudou. Queremos consumir informação em tempo real e utilizando vários meios para este consumo.

Agora, tamanha é a revolução digital e transformação que a Internet nos trouxe, que é totalmente incômodo fi-car uma dia sem acessar nosso email, sem responder a um comentário no facebook, sem interagir digitalmente com algum colega.

Isto gera novas expectativas também no ambiente in-dustrial.

Faz-se necessário que a informação antes restrita ao sistema SCADA possa ser acessada via browser em ambien-tes seguros de intranet ou internet.

Faz-se necessário agora receber alarmes e mensagens de alertas sobre anomalias no processo em nossos celula-res e emails, de modo que possamos reagir mais rápido e ajudar a evitar maiores problemas em nosso processo pro-dutivo e indústria.

E no tocante às tecnologias para implementarmos tal coeficiente de mobilidade, muitas indústrias já estão im-plementando tecnologias como wireless (IEEE 802.11), to-pologias em mesh que facilitam a interconexão entre dis-positivos e tudo visando que coletores de dados, tags de identificação RFID, scanners de códigos de barras e tam-bém smartphones, tablets e computadores possam estar conectados em toda a área industrial e acessando as infor-mações necessárias.

Esta mobilidade no âmbito industrial ganha ainda mais força graças às diversas tecnologias de segurança, autenti-cação de usuários baseada em Kerberos ou LDAP com do-mínios Active Directory, criptografia na comunicação entre dispositivos, sites e softwares graças a padrões como SSL, WPA2.

Sempre a informação foi necessária - agora com dispo-

Art

71

Pesquisa é muito

boa sim mesmo,

interessatne até

é demais, dados

relevantes

p r a a r a

caramba

Controle & Instrumentação Nº 186 | 2013

nibilidade imediata e em qualquer dispositivo.

Figura 8 – Mobilidade

O Coeficiente Analítico

Você já parou para pensar sobre a quantidade de da-dos a que estamos expostos atualmente?

Com o advento das mudanças tecnológicas, Inter-net 2.0 e comportamento no consumo de informação, gigabytes de dados são produzidos por dia através de uma única ferramenta como o Twitter, permitindo que empresas capturem estas informações, processem atra-vés de softwares analíticos e possam prever comporta-mento de grupos de usuários, sugerir produtos e links conforme os históricos de comentários e gerar análises de comportamento.

Mas toda esta quantidade de dados gerados por nós em mídias sociais por exemplo, é inferior ao volume que apenas um ativo pode gerar de dados na indústria diariamente.

Para que se tenha uma idéia, uma única turbina a gás utilizada no processo de geração de energia, pode gerar cerca de 588 gigabytes por dia. Tremenda quantidade de dados, correto?

Figura 9 – Indústria Gerando Mais Informação que Mídias Sociais

E se pudéssemos capturar estes dados, entender o comportamento do nosso ativo, equipamento e com isto aplicar modelos matemáticos, heurísticos e analíticos para predizer comportamento, desvios do processo e eventuais falhas antes que aconteçam? E se pudessemos com este en-tendimento analítico otimizar mais nossos ativos, estender a vida útil de equipamentos, evitar paradas no processo e falhas em geral que venham a acontecer no ambiente industrial.

Figura 10 – Poder Analítico na Automação 2.0E se estas ferramentas analíticas estivessem conectadas

em tempo real ao sistema de automação, fornecendo ao operador estes “insights” e provendo alarmes mais inteli-gentes? Indicando uma condição de alerta que está ocorren-do, o eventual problema que virá a acontecer e a ação a ser tomada para evitar alguma situação de gravidade maior.

Isto tudo é possível hoje no ambiente industrial, des-mistificando o fato de que softwares analíticos e de mode-lagem preditiva de processos ficavam restritos ao mundo acadêmico ou industrial.

Tecnologias como softwares historiadores com base temporal de alta performance (PIMS – Plant Information Ma-nagement System), que oferecem conectividade OPC para captura de dados de qualquer dispositivo de campo, com performance de coleta de até 1 milhão de amostras por se-gundo, permitem que qualquer indústria possa criar um ver-dadeiro repositório de dados industrial e manter um imenso volume de dados online para múltiplas finalidades de uso.

Mas o grande trunfo disponível às indústrias atualmen-te é poder contar com historiadores e com softwares que permitam analisar grandes massas de dados, aplicar tecno-logias como modelos de regressão linear, redes neurais, al-goritmos genéticos e com isto “entender” como o processo funciona, informar ao usuário o comportamento de suas variáveis da indústria, correlacionar diversas variáveis para entender seus graus de influência mútuas e, principalmen-te, fornecer “insights” e predições sobre alguns problemas que possam ser evitados, garantindo menos paradas, falhas ou perdas de produtividade.

Andar pela estrada e olhar além da curva passa a ser fundamental para otimizarmos nossa indústria.

Figura 11 – Softwares Analíticos

Art

72

Pesquisa é muito

boa sim mesmo,

interessatne até

é demais, dados

relevantes

p r a a r a

caramba

Controle & InstrumentaçãoNº 186 | 2013

O Coeficiente de Colaboração

“Ninguém faz nada sozinho.”Esta frase é conhecida por incentivar os benefícios da

colaboração, da interação entre indivíduos e dos ganhos que se obtém trabalhando coletivamente.

Pensando no ambiente industrial, tais benefícios da coletividade e colaboração são vísiveis quando pessoas, processos e sistemas são orquestrados em prol de uma sinfonia afinada e com notas perfeitas.

Hoje é possível, utilizando modernas ferramentas e a correta mentalidade de colaboração, que você possa automaticamente detectar um alarme crítico na sua auto-mação, onde o sistema já mostra de maneira automática ao iPAD de um operador que está em campo, um Work-flow ou sequência operacional para correção do proble-ma e que pode simultaneamente disparar uma ordem de manutenção no sistema de gestão, tudo isto de maneira ordenada e orquestrada para a perfeita integração e co-laboração.

Soluções aderentes a padrões de conectividade como OPC, ODBC, XML já são mandatórios e agora buscamos que sistemas de automação sejam orienta-dos a plataforma de serviços e componentes interco-nectáveis (SOA – Service Oriented Architecture) e que possam trocar dados de maneira mais transparentes inclusive entre sistemas de diferentes empresas e ní-veis – por exemplo, enviar dados de um sistema MES para um ERP ou sistema de manutenção. Padrões como ISA S95 e formatação de mensagens B2MML (Business to Manufacturing Markup Language) são fundamentais neste quesito de colaboração.

Porém, importante não esquecer que colaboração não se restringe somente à hardware, software ou tec-nologia, importante que pessoas também possam inte-ragir em diferentes níveis da automação e informação da indústria. Através de tecnologias como Workflow ou BPM industrial (BPM – Business Process Modelling), in-dústrias já notam tremendos ganhos de produtividade onde desde uma tela do SCADA, por exemplo, o ope-rador pode acompanhar a vida útil de um equipamento crítico ao processo e se necessário, abrir uma ordem de manutenção e, caso ocorra um alarme, o sistema infor-mar os passos para realizar procedimentos ou passos operacionais.

Outro exemplo de colaboração.Operadores agora podem eliminar diários de pro-

cesso em papel, onde anotações eram feitas por ope-radores de diferentes turnos informando os fatos ocor-ridos na área e posteriormente isto seria redigitado manualmente em um sistema de manutenção, passan-do a contar com sistemas colaborativos que permitem

que anotações, comentários e diário de processo sejam digitalizados, tomados nota por meio de computado-res, sistemas ou dispositivos móveis e que possam ser integrados facilmente ou visualizados entre diferentes sistemas sem necessidade de retrabalhos ou operações manuais sujeitas a erros.

Figura 12 – Colaboração Pessoas, Processos e Sistemas

Conclusão - a revolução já está ocorrendo

Compondo a nossa fórmula para a “Automação 2.0”, podemos imaginar sim, não uma indústria futurista que esteja a alguns anos distante de nossa realidade, mas algo totalmente palpável, concreto, factível e possível de ser realizado.

Uma indústria onde redes de campo, controladores, supervisórios, PIMS, MES, ERPs todos falarão os mesmos idiomas (por exemplo Profinet e OPC), onde dados se transformarão em informações com ferramentas analíti-cas e teremos condições de prever um trip em uma cal-deira por exemplo, onde todas estas informações serão integradas de maneira transparente (ISA S95) ao sistema de gestão fornecendo visibilidade real e precisa à todo o processo industrial e tudo isto disponível em dashboards operacionais ou gerenciais com total mobilidade em ta-blets ou smartphones.

Disposto a entrar nesta nova revolução da “Automação 2.0”?

Começe hoje mesmo, pensando em como transformar a sua automação implantando soluções que sejam facilita-dores para os coeficientes de “mobilidade”, “analíticos” e “colaboração”.

Bibliografia

ANNUZIATA, Marco. Industrial Internet:Pushing the Boun-daries of Minds and Machines, 2012. Disponível em: http://www.ge.com/docs/chapters/Industrial_Internet.pdf.

KOELSCH, James. Mobile HMIs Aid a Workforce on the Move, 2013. Disponível em: http://www.automa-tionworld.com/control/mobile-hmis-aid-workforce- move