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Automação 2.0 Como o uso de tendências de colaboração, analíticos e mobilidade transformará sua indústria Christian Vieira Líder 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 FIAP Certificado Microsoft Certified System Engineer, Microsoft Certified Database Administrator e Internet Specialist
Introdução Estamos passando por um período onde a única constante 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 simples 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 preferências de usuários e com isto conectar “pessoas e empresas” e acima de tudo, gerar colaboração entre usuários, sistemas, tecnologias e inter aplicativos. Alinhado com esta mudança, transformação e elevação de expectativas, o ambiente industrial tem sido também amplamente influenciado. Isto nos faz pensar em como podemos aproveitar este momento, onde a tecnologia, conectividade e mobilidade impermeia e aflora, para tornar nossos ativos, máquinas, linhas de produção, processo e indústria em geral mais colaborativos, eficientes, otimizados e realmente “automatizados”. Vamos discutir no texto abaixo como três aspectos fundamentais (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 “Automação 2.0”, gerando mais benefícios para a indústria.
Figura 1 – Automação 2.0, A Nova Revolução Industrial
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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 controladores 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 imaginaríamos 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 contrário – geram ineficiências operacionais as quais eliminadas poderiam se traduzir em mais tempo focado na otimização 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 deslocamento até à sala de controle para identificar alguma anomalia operacional ou problema que tenha ocorrido.
Figura 2 – Informações disponíveis apenas em salas de controle
Controle & Instrumentação
Art Nos modernos monitores da sala de controle, inúmeros 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 anomalias e disparar ações de correção para o processo. Em frente aos computadores de alta performance, diversas 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.
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Figura 5 – Ferramentas Analíticas
Mas e a colaboração entre pessoas e sistemas? Somente 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 algum problema.
Figura 3 – Informações Disponíveis Apenas em Salas de Controle
Mas, e onde está a mobilidade da informação? Somente das bicicletas dos operadores se deslocando da área para a sala de controle, na busca por informações do sistema de automação.
Figura 6 – Falta de Colaboração
Como mudar e realmente “automatizar minha automação”? Pensando no cenário que acabamos de mencionar, ficam 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 Indústria para Otimizar a Operação”. Boas perguntas. E a resposta está aprendendo com a evolução da tecnologia 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 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.
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Figura 7 – Dúvidas
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Art Como?? OK, voltemos cerca de 15 anos atrás. Não poderíamos imaginar que a Internet evoluiria tanto a ponto de deixar de ser algo puramente restrito a ambientes acadêmicos ou um ambiente estático que simplesmente 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 qualquer lugar, colaborar entre si e entre sistemas, democratizar 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 sugerir instantaneamente um produto que talvez lhe interesse com base no histórico de sua navegação. Impressionante a evolução e benefícios que hoje temos com a Internet, correto?
industrial, criamos o ambiente perfeito para a “Automação 2.0”. Automação 2.0 f(x)=Mobilidade+Analíticos+Colabo ração 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.
A equação e coeficientes de sucesso da internet
O Coeficiente da Mobilidade
Antes de entendermos o sucesso da Internet, sua fórmula, 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.
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 ficar 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 industrial. Faz-se necessário que a informação antes restrita ao sistema SCADA possa ser acessada via browser em ambientes seguros de intranet ou internet. Faz-se necessário agora receber alarmes e mensagens de alertas sobre anomalias no processo em nossos celulares e emails, de modo que possamos reagir mais rápido e ajudar a evitar maiores problemas em nosso processo produtivo e indústria. E no tocante às tecnologias para implementarmos tal coeficiente de mobilidade, muitas indústrias já estão implementando tecnologias como wireless (IEEE 802.11), topologias em mesh que facilitam a interconexão entre dispositivos e tudo visando que coletores de dados, tags de identificação RFID, scanners de códigos de barras e também smartphones, tablets e computadores possam estar conectados em toda a área industrial e acessando as informações necessárias. Esta mobilidade no âmbito industrial ganha ainda mais força graças às diversas tecnologias de segurança, autenticação de usuários baseada em Kerberos ou LDAP com domínios Active Directory, criptografia na comunicação entre dispositivos, sites e softwares graças a padrões como SSL, WPA2. Sempre a informação foi necessária - agora com dispo-
Coeficientes
15 anos atrás – Internet 1.0
Atualmente – Internet 2.0
“Ubiquitous” Internet, acessível de qualquer dispositivo conectado como telefones, smartphones, tablets e até computadores. Analíticos Páginas estáticas e Com base nos dados, sem grande volume de preferências de usuáinformações geradas a rios, navegação, sites partir dos dados. de Internet podem até prever a preferência dos usuários e sugerir produtos para compra. Colaboração BBS, blogs estáticos, Qualquer pessoa posta, profissionais espeinteraje, colabora e faz cializados em TI ou uso dos recursos da Inprogramadores ternet e sem conhecimentos especializados. Tabela 1 – Aspectos Passados e Atuais da Internet Mobilidade
Praticamente nula, acessível somente por poucos computadores conectados à Internet.
E se pudéssemos trazer a realidade atual da Internet para o contexto industrial? E se pudéssemos aplicar estes coeficientes de mobilidade, 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 operadores da planta? O que poderíamos agregar ao sistema para evitar uma parada da minha máquina? Como tornar minha indústria colaborativa permitindo que operadores interajam 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
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nibilidade imediata e em qualquer dispositivo.
Figura 8 – Mobilidade
O Coeficiente Analítico Você já parou para pensar sobre a quantidade de dados a que estamos expostos atualmente? Com o advento das mudanças tecnológicas, Internet 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 através de softwares analíticos e possam prever comportamento 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 10 – Poder Analítico na Automação 2.0
E se estas ferramentas analíticas estivessem conectadas em tempo real ao sistema de automação, fornecendo ao operador estes “insights” e provendo alarmes mais inteligentes? Indicando uma condição de alerta que está ocorrendo, 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, desmistificando o fato de que softwares analíticos e de modelagem preditiva de processos ficavam restritos ao mundo acadêmico ou industrial. Tecnologias como softwares historiadores com base temporal de alta performance (PIMS – Plant Information Management 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 segundo, permitem que qualquer indústria possa criar um verdadeiro repositório de dados industrial e manter um imenso volume de dados online para múltiplas finalidades de uso. Mas o grande trunfo disponível às indústrias atualmente é poder contar com historiadores e com softwares que permitam analisar grandes massas de dados, aplicar tecnologias como modelos de regressão linear, redes neurais, algoritmos 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, principalmente, 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 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 entendimento 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.
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Figura 11 – Softwares Analíticos
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Art 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 automação, onde o sistema já mostra de maneira automática ao iPAD de um operador que está em campo, um Workflow ou sequência operacional para correção do problema 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 colaboração. Soluções aderentes a padrões de conectividade como OPC, ODBC, XML já são mandatórios e agora buscamos que sistemas de automação sejam orientados a plataforma de serviços e componentes interconectáveis (SOA – Service Oriented Architecture) e que possam trocar dados de maneira mais transparentes inclusive entre sistemas de diferentes empresas e níveis – 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 tecnologia, importante que pessoas também possam interagir em diferentes níveis da automação e informação da indústria. Através de tecnologias como Workflow ou BPM industrial (BPM – Business Process Modelling), indústrias já notam tremendos ganhos de produtividade onde desde uma tela do SCADA, por exemplo, o operador 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 informar os passos para realizar procedimentos ou passos operacionais. Outro exemplo de colaboração. Operadores agora podem eliminar diários de processo em papel, onde anotações eram feitas por operadores de diferentes turnos informando os fatos ocorridos na área e posteriormente isto seria redigitado manualmente em um sistema de manutenção, passando a contar com sistemas colaborativos que permitem
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que anotações, comentários e diário de processo sejam digitalizados, tomados nota por meio de computadores, 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 analíticas e teremos condições de prever um trip em uma caldeira 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 tablets 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 facilitadores para os coeficientes de “mobilidade”, “analíticos” e “colaboração”.
Bibliografia ANNUZIATA, Marco. Industrial Internet:Pushing the Boundaries 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.automationworld.com/control/mobile-hmis-aid-workforcemove
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