Automação Industrial

Indústria 4.0 impulsionada pela IEC 61499

O futuro da Automação industrial é totalmente aberto. O que está nos segurando? 

Imagine um futuro no qual organizações industriais prosperam adaptando-se com agilidade a qualquer condição de um mercado que está em constante mudança, tanto do lado da oferta quanto da demanda. Neste mundo, novos modelos de negócio são possíveis por uma plaforma aberta e não proprietária que oferece controle holístico baseado em gerenciamento de metas do negócio em tempo real. Operações e processos fundamentais são integrados em um sistema de negócios, automação e controle contínuo que orquestra cadeias de suprimento, sistemas de negócios, operação, produção, logística e atendimento ao cliente. Tecnologias inovadoras de automação industrial criam mudanças e melhorias significativas nas operações. O resultado é uma entrega mais rápida, menor custo e finalmente, ciclos mais rápidos de entrega de produtos a consumidores. 

O que está nos impedindo de liberar o verdadeiro poder da digitalização e alcançar este novo nível de inovação, eficiência sem precedentes e maior agilidade? As restrições são mais históricas e psicológicas que técnicas.  

Uma explosão de sensores inteligentes de baixíssimo custo e plataformas abertas já simplificam a conectividade e controle de sistemas, e podem permitir o uso de machine learning e inteligência artificial. Na verdade, inteligência pode agora ser distribuída entre recursos em nuvem, na egde e incorporada em controladores e dispositivos de campo. 

Avanços em tecnologia e desenvolvimento de padrões abertos também se combinam para permitir que os fabricantes se modernizem sem depender de altos custos para substituição de sistemas chave ou interromper operações em andamento. 

Ainda assim, muitos fabricantes são incapazes de acumular esses benefícios devido a um apego e dependência de legados de sistemas de automação proprietários. 

De legados de sistemas de automação proprietários a plataformas abertas – conecte e produza 

Como a maioria dos principais fornecedores de sistemas de automação hoje oferece sistemas proprietários para usuários finais, seus clientes estão presos a tecnologias específicas. Para muitos destes usuários finais, migrar para um fornecedor de PLC/DCS diferente é um grande desafio do ponto da perspectiva de retorno de investimento (ROI). 

Entretanto, abordagens proprietárias limitam o acesso a inovação, aumentam os custos totais de propriedade e restringem a capacidade das empresas de manufatura em adotar avanços do mundo de TI. A longo prazo, as plantas reduzem sua habilidade de se desenvolver de forma ágil e estabelecer rapidamente vantagens de mercado. 

Mas não precisa mais ser dessa forma. De acordo com Bill Lydon, editor chefe da Automation.com, as operações de fabricação ou produção da nova geração devem ser moldadas ao redor de uma arquitetura comum, seguindo o modelo de computação empresarial e internet, orientados por padrões de código aberto. 

Porém, a automação industrial, na realidade, é um caso de computação que ainda não amadureceu o suficiente para abraçar estes conceitos. O site World Wide Web Consortium (W3C) mostra uma ideia do escopo de padrões na indústria da computação. Sistemas de automação industrial deveria ser apenas uma plataforma de diversos fornecedores, aberta e interoperável, para implementar novos modelos de produção e manufatura.  

“Algumas empresas de manufatura e produção estão tentando forçar uma transformação evolutiva fazendo mudanças incrementais, mantendo processos existentes e preservando ativos”, diz Lyndon. “O foco é aproveitar as novas tecnologias para refinamentos que vão gerar economia de custos e melhorias operacionais. Estas mudanças incrementais não levam a mudanças profundas de processos e modelos de negócios”. 

De acordo com Lyndon, processos transformadores de manufatura e produção, integrados a mudanças em modelos de negócios e impulsionados por trocas de tecnologia, vão acelerar o posicionamento competitivo e resultar em um retorno de investimentos (ROI) mais significativo. 

Lyndon defende a adoção de todas as etapas necessárias para possibilitar um controle holístico da automação, baseado em metas de gerenciamento do negócio em tempo real com arquiteturas abertas e diversos fornecedores. “Para atingir o verdadeiro ‘plug and play’, precisamos de um perfil padrão único do setor para adicionar dispositivos de sistemas de automação independente de seu protocolo nativo. Esta já é hoje, uma realidade no setor de computação onde adicionar dispositivos como impressoras, scanners, câmeras e outros dispositivos externos se tornou padrão. Por que não podemos fazer o mesmo com os sistemas de automação?”. 

Padrões são essenciais 

Neste novo ambiente, Lyndon observa que padrões são extremamente importantes para a interoperabilidade de vários fornecedores e interfaces livres, começando na cadeia de suprimentos, passando pela manufatura e produção e, por fim, chegando ao cliente. A norma de programação mais abrangente para automação industrial e controle hoje é a IEC 61131-3. Devido a estrutura de tarefas de uma implementação completa da IEC 61131, lógicas direcionadas por eventos, estado e ciclos podem ser alcançadas.  

Tem havido melhorias significativas na IEC 61131 pela organização PLCopen, incluindo OPC UA para comunicações empresariais, chamadas de procedimento remoto e modelos de comunicação de dados padronizados de controlador para controlador. Outro desenvolvimento é a norma internacional IEC 61499, baseada nas funções da IEC 61131, que define um modelo genérico para sistemas de controle distribuído. A IEC 61499 apresenta modelos orientados por eventos, construído ao redor de blocos funcionais. 

O grande obstáculo, independente da norma de programação, incluindo a IEC 61131 e a IEC 61499, é o fato de que fabricantes tradicionais nunca aderiram totalmente as implantações abertas, com códigos e portabilidade de funções. 

O projeto de código aberto da Eclipse Foundation 4diac, que fomenta ainda mais o desenvolvimento da IEC 61499, pode ser um passo na direção certa se aceito pelos fornecedores de automação tradicionais. 

Adoção da norma IEC 61499 

A Schneider Electric acredita que a resposta para a pergunta de Bill Lyndon pode estar na adoção da norma IEC 61499, que foi desenvolvida originalmente no final dos anos 90 e início dos anos 2000. Por causa das restrições da tecnologia na época, a norma foi não foi implementada de forma abrangente. Mas agora, considerando a evolução tecnológica, a IEC 61499 resolverá o problema de garantir portabilidade, configurabilidade e interoperabilidade entre fornecedores, e ao mesmo tempo, softwares e hardwares independentes. Além disso, por acomodar e combinar tanto mecanismos baseados em eventos quanto em varredura, a norma torna mais fácil para os sistemas de automação adotem boas práticas provenientes do mundo de TI e interajam facilmente com sistemas corporativos. Por fim, vale ressaltar que a capacidade de reutilizar sistemas legados através de um pacote compatível com a IEC 61499 está em desenvolvimento. 

Organizações como a Open Process Automation Forum (OPAF), e a User Association of Automation Technology in Process Industries (NAMUR), são grupos de usuários finais que defendem mudanças nos paradigmas dos sistemas de automação proprietários existentes. Com a norma IEC 61499 e o interesse de fornecedores de automação chave, como a Schneider Electric, em adotar plataformas de sistemas abertos de automação, muitos dos fatores estão prontos para remodelar o mundo dos sistemas de automação industrial.  


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