“Cloud + “borda”” coordenados, prosperam na era da Internet das coisas industrial

O setor de ponta apresenta um número crescente de dispositivos distribuídos em vários locais industriais. Dada a operação de longa duração, é inevitável que alguns deles possam apresentar falhas de vez em quando. Para identificar problemas mais cedo e tomar medidas preventivas, é necessário acompanhar o status de funcionamento deles. Tradicionalmente, os engenheiros de manutenção são enviados com frequência ao local para patrulha. No entanto, isso pode acarretar custos consideráveis e, na maioria das vezes, alguns problemas não podem ser identificados prontamente.

O desenvolvimento da Internet das coisas industrial (IIoT) permitiu que esses dispositivos no local fossem conectados à internet, de modo que seu status de operação seja constantemente monitorado a partir de um local central. O que quer que aconteça pode ser visto na nuvem em tempo real e, uma vez que uma falha ocorra, os engenheiros podem simplesmente localizar o problema e tomar uma ação imediata.

À medida que mais dispositivos se conectam à internet e geram volumes crescentes de dados, fabricantes e usuários buscam não apenas uma manutenção mais eficiente, mas também mais insights extraídos dos dados para facilitar o crescimento. Isso implica uma análise mais profunda dos dados, melhor processamento e análise. Todas essas demandas estão criando desafios técnicos maiores para um ecossistema de Internet das coisas industrial “nuvem + borda” coordenado.

1. Coletar dados de diferentes dispositivos

Os dispositivos implantados em locais industriais continuam capturando dados de diferentes partes do local, monitorando as máquinas e o ambiente. Como esses dispositivos são construídos com diferentes interfaces (portas seriais, portas Ethernet, Bluetooth, wi-fi etc.), não é fácil adquirir dados de todos eles. Vários tipos de dispositivos no local estão gerando grandes volumes de dados, o que é um grande desafio enfrentado pelos conversores de protocolos que devem coletá-los e processá-los.

Dispositivos diferentes se comunicam com protocolos diferentes. Mesmo dentro da mesma categoria, pode haver várias opções. Enquanto isso, alguns fabricantes se comunicam por meio de seus protocolos privados. Isso cria problemas de compatibilidade para os usuários, pois a maioria dos conversores de protocolos tradicionais que transmitem dados suporta apenas alguns desses protocolos. Isso significa que vários tipos de conversores de protocolos são necessários para um único local, o que implica um grande gasto com equipamentos e altos custos para a troca de marca.

À medida que os dispositivos no local se tornam mais diversos e o problema mencionado acima se torna agudo, é necessário que vários protocolos industriais sejam integrados e que os protocolos privados também sejam compatíveis, para que os dados de diferentes fontes possam ser transmitidos por um único conversor de protocolos Internet das coisas industrial “tudo em um”.

2. Pré-processar dados na “borda”

Na era da computação em nuvem, os dados são carregados na nuvem para processamento, armazenamento e análise. Como grandes volumes de dados estão sendo gerados constantemente, isso está criando uma carga mais pesada para a nuvem. Considere se todos os dados devem ser enviados para a nuvem bit a bit, esperar que a nuvem os receba todos e responder com um comando (ou às vezes sem nenhum comando) antes que uma ação adicional seja tomada. Isso significa uma grande latência na transmissão de dados. Embora o 5G possa resolver o problema de velocidade, a nuvem está sobrecarregada com grandes quantidades de dados.

Assim, o conceito de computação de “borda”. Com condições pré-configuradas ou ferramentas programadas, os dados coletados de diferentes dispositivos podem ser filtrados próximos de onde são gerados (a “borda”). Alguns deles podem ser processados localmente. Por exemplo, se determinado limite for atingido, o conversor de protocolos pode responder imediatamente, por exemplo, enviando alertas para a equipe de manutenção ou alterando os parâmetros dos CLPs. Ele também pode controlar outros dispositivos a jusante via E/S quando certas condições forem atendidas, para que os controladores que usam diferentes protocolos possam trocar dados.

Em seguida, os dados “limpos” restantes são enviados para a nuvem. Isso não apenas economiza fluxo de dados e largura de banda, mas, mais importante, alivia a nuvem de carga excessiva.

3. Upload data to the cloud

O mundo atual é cada vez mais orientado por dados. Como parte principal do ecossistema da Internet das coisas industrial, a nuvem desempenha papel importante na gestão centralizada, na análise de dados e na tomada de decisões.

Assim como os dispositivos de coleta de dados diferem em protocolos de comunicação, diferentes nuvens variam em métodos de conexão e interação. A lógica de interação entre nuvens e as funções solicitadas da “borda” também são diferentes. Portanto, enviar dados para a nuvem significa muito trabalho na integração do conversor de protocolos e da nuvem.

Um conversor de protocolos em nuvem permite que integradores de sistemas se conectem à nuvem com facilidade, e a maioria dos usuários exige interação personalizada com a nuvem para fazer upload de seus dados. Felizmente, à medida que a tecnologia avança, o conversor de protocolos em nuvem atual geralmente suporta as principais nuvens de Internet das coisas industrial. São necessários apenas alguns passos para configurar a nuvem para que os dados possam facilmente ir da fonte para a nuvem.

Enquanto integradores de sistemas buscam monitorar tudo a partir da nuvem para garantir que seus sistemas funcionem corretamente, os fabricantes precisam gerenciar suas fábricas por meio do SCADA. Assim, o conversor de protocolos permite que sistemas SCADA locais adquiram dados por meio de protocolos industriais e da nuvem por meio do MQTT.

4. Implementar projetos digitais

Leva tempo para se tornar totalmente digitalizado. Iniciar um novo projeto geralmente envolve bastante trabalho para preparar os dispositivos, integrá-los e programar seus aplicativos. Em um mundo em rápida evolução, tempo é tudo.

Uma solução “nuvem + ‘borda’” deve ser fácil para implantação e configuração para que novos projetos possam ser implementados o mais rápido possível. À medida que mais ferramentas de gestão surgem, é quase padrão que esses conversores de protocolos possam ser gerenciados a partir de uma plataforma em nuvem. A configuração web é suportada, e a configuração pode ser importada e exportada. Implantação e gestão de lotes podem ser facilmente realizadas na plataforma.

Para atender às demandas de negócios em constante mudança e responder de forma flexível a novos requisitos à medida que os projetos avançam, a personalização se torna necessária. Por exemplo, a plataforma de nuvem precisa de suporte diferente do conversor de protocolos em sua iteração; à medida que a análise de dados se aprofunda, alguma lógica de processamento de dados na “borda” precisa ser ajustada.

Resumo

A nuvem e a “borda” estão trabalhando de forma inédita e próxima na Internet das coisas industrial. Por meio de uma coordenação eficiente de “nuvem + ‘borda’”, podemos fazer melhor uso da “borda”, ter melhor compreensão do que está acontecendo no campo, garantir que os dispositivos estejam funcionando de forma eficiente e estável e, assim, oferecer melhor experiência do usuário. Com um banco de dados mais eficiente e robusto, podemos obter melhores insights para aprimoramento de produto e otimização de parâmetros, aumentando a competitividade na era da Indústria 4.0.