Indústria
Setor sucroenergético precisa convergir tecnologia da Operação com tecnologia da Informação
Como unir redes e dados das usinas do setor sucroenergético através da convergência, para criar um ecossistema de tomada de decisões integradas e inteligentes? Para delimitar o tema, vou escrever sobre três questões de muita relevância neste momento de transição, que é a convergência das informações: o que é unir informações da TO (Tecnologia da Operação), TI (Tecnologia da Informação) e IIoT (Internet Industrial das Coisas); como montar uma infraestrutura de Convergência de TI, TO e IIoT; e como gerar valor na usina sucroenergética com a Convergência das informações.
Estes itens darão um formato para as respostas que hoje precisam ser respondidas e aplicadas para que haja sucesso na evolução desta transição para Indústria 4.0. E, para um bom entendimento, relaciono baixo os principais termos usados no texto de forma sucinta e direta:
- TI – Tecnologia da Informação – todo o conjunto de Hardware e Software para gestão da unidade empresarial;
- TO – Tecnologia da Operação – todo o conjunto de Hardware e Software responsável pela medição, controle, automação e segurança da planta / máquina na unidade produtiva;
- IIoT – (Industrial Internet of Things) – Rede de comunicação que produz e consome informações da unidade industrial através das pessoas, máquinas, equipamentos e dispositivos;
- Cloud – Conceito de disponibilizar as informações na “Nuvem” (Internet), como principal objetivo de centralizar, proteger e distribuir informações;
- Data Lake – Sistema de Banco de dados com características de onde se centraliza, grava e analisa todas as informações da unidade empresarial.
Dado o entendimento do tema e sua importância, vamos imaginar um cenário, que é muito real no dia a dia das usinas. O departamento de TI faz gestão de dados off-line (planilhas) do setor de produção; a operação (automação) fica focada somente no comando e controle, mas não “enxerga” a produção; e as tomadas de decisões de produção são reativas (lentas) e não são alinhadas ao negócio de forma estratégica. Cenários como este são comuns e serão nossos direcionares para entender a importância da convergência das informações da empresa no âmbito de TI, TO e IIoT.
Na década de 90, quando iniciamos os processos de colocar computadores no chão de fábrica e quando os primeiros dados eram trocados entre os sistemas Scada e os sistemas de gestão com redes de comunicação, muito se evoluiu em termos de tecnologias e agora com a digitalização. Todavia, nosso foco aqui é ainda fazer uma descrição do quão ainda temos que caminhar na cultura de convergência de dados entre os departamentos de automação – antes chamados de TA Tecnologia da Automação e agora chamados de TO Tecnologia da Operação – com a TI, Tecnologia da Informação.
A necessidade da convergência para criação de ecossistemas de dados nas empresas é inegável, há uma atmosfera de discurso em níveis de gestão estratégica das empresas que já temos um caminho pavimentado, todavia, na prática, não é assim que acontece. Ainda temos departamentos totalmente separados, individualizados, que não se conversam e não tem políticas alinhadas e forma a compartilhar desafios e entregar soluções práticas, questões como governança e segurança de dados, cada vez mais desafiadoras e de risco, limitam e até bloqueiam qualquer tentativa de colocar ativos industriais nas camadas de dados. Isso nos leva a questão: teremos num futuro dois Data Lakes nas empresas, um da TO e outro da TI? Isso é um absurdo técnico, todavia, o dia a dia aponta para isso.
A discussão em torno da Convergência nasce na ideia de divisão, isto é, os departamentos têm suas próprias necessidades e desafios e os outros atrapalham suas estratégias quando são interconectados por uma demanda, quando estão fora das premissas que não foram pensadas ainda, sendo assim a:
- TI – Normalmente lidera, mas é o meio, projetos polarizados pela TI tem cara de TI e não contemplam as necessidades do chão de fábrica;
- TA – Ficou atrasada em relação a TI, precisa se atualizar em Sistemas Computacionais e governança;
- TO – Criou-se este termo para dar uma forma a ferramentas de TI na produção, mas ficou isolada.
Vamos fazer um exercício que poderá nos apontar se estamos realmente fazendo convergência de TO e TI na empresa:
Porque unir a rede de OT com a rede de IT?
Hoje: Acelerar tomada de decisões administrativas baseada em dados de processo.
Responda! Será que estamos conseguindo acelerar o tempo de tomada de decisões?
Qual o valor do dado da OT para a rede de IT?
Hoje: Incluir a cadeia de valor da produção dentro do ERP
Responda! Será que os sistemas ERP estão “usando” o valor do dado da cadeia produtiva?
Qual o maior desafio para fazer a convergência do dado da OT para IT?
Hoje: União física e lógica da rede, padronizar o dado e extrair somente o necessário.
Responda! Será que conseguimos “conectar” a rede e saber quais dados usar?
E porque ainda é tão difícil, mesmo sabendo que cada vez mais é necessário? Primeiro pelas pessoas. Cultura, automação e informática eram mundos diferentes. Treinamento e uma nova geração é fator de mudança. Segundo são os processos. A gestão administrativa não precisava consolidar dados em tempo real, tinha tempo e pessoas, o mundo empresarial era um conjunto de ilhas, mas hoje (precisam) que sejam um só. E o terceiro são as tecnologias. A automação faz controle e TI faz gestão, os sistemas foram criados para isso, mas agora o desafio é juntar o legado, o novo já virá unido.
Qual é o contexto da convergência de TO e TI?
- Unir redes físicas e de protocolos diferentes
- Unificar dados de diversas origens
- Tratar o dado e adequar o formato em um único local
- Entregar e suar o dado para gerar valor
Temos hoje um cenário de arquiteturas verticais e horizontais e caminhamos para interconexões sem hierarquias. As estruturas de dados são projetadas baseadas em SOA (Arquitetura Orientada e Serviços) e caminhamos para MOA (Arquitetura Orientada e Micro serviços).
Quais os principais desafios hoje da convergência de TO e TI:
- Quem é o dono do dado? Maior conflito da convergência.
- O dado é uma ativo, tem que ter proteção e responsabilização.
- O poder do dado está na clareza e na simplificação da tomada de decisões;
- Arquiteturas híbridas (gateways + nuvem) hoje são boas opções para fazer convergência com visão de futuro.
- Pensar seriamente em substituir legados num plano arrojado de investimento baseado em BENEFÍCIO X INOVAÇÃO.
Como toda tecnologia o conhecimento de sua evolução nos mostra os impactos que provocam em seu ambiente de aplicação, em nosso caso, entendendo que TI e TO se convergiram ao longo do tempo, em seu início não houve nenhuma relação entre as duas, porém hoje pensamos praticamente em um único ambiente, unindo as informações de forma transparente e inter-relacionada.
O entendimento de unir as informações, através das redes, da TI e TO é de fácil entendimento no tocante a coletar dados, porém quando pensamos nos desafios técnicos, é importante saber que estes mesmos desafios são diferentes entre estas duas áreas, com isso é importante dar a devida atenção na solução de cada uma, uma vez que o resultado é atender os dois ambientes de forma a ser uma única rede de informações, então segue abaixo os desafios da TI e TO:
- Prioridade da TI: Proteger Dados
- Confidencialidade
- Integridade
- Disponibilidade
- Prioridade da TO: Proteger o Processo
- Integridade
- Disponibilidade
- Confidencialidade
Com o entendimento acima, podemos agora então conceituar o que é convergência. Convergência é a tecnologia e a técnica de interligar as redes de informação de toda a cadeia produtiva industrial, com objetivo de formar dados inteligentes para tomada de decisões. A convergência das informações, no ambiente industrial, traz benefícios para a produção e a empresa como negócio e seu conjunto empresarial, relacionamos abaixo alguns dos principais:
- Decisões Estratégicas
- Regras de Negócio
- Menor Tempo de Colocação Produto no Mercado
- Flexibilidade na Produção
- Padronização da Operação
- Manutenção Inteligente
- Menor Custo de Propriedade
- Redução de Custos
- Economia de Energia
- Aumento da Segurança
- Eliminação de Erros
- Melhoria do uso do Ativo
- Redução do Desperdício
- Transparência nos Negócios
- Gerenciamento do Risco do Negócio
A infraestrutura que permite todas estas conexões se dá por 3 redes básicas, como vimos, da TI, TO e IIoT, cada uma destas redes funcionam de forma independente dentro de seu ambiente, porém é importante entender que elas serão unidas dentro do Big Data e poderão ficar disponíveis através do Cloud, tudo isso com estrutura de segurança de dados, lembrando que o resultado final é um ambiente cibernético, onde as informações, as pessoas e as máquinas (equipamentos) trocaram informações entre si, de forma segura, consistente e com objetivos definidos.
De tudo que falamos, entendemos que com todo este ambiente interligado, naturalmente tenho uma quantidade de informações que antes não era possível, sem esta interconexão, um operador se limita a apenas ligar ou desligar um motor, por exemplo, mas em um ambiente interconectado, as informações que chegam ao operador fazem com que haja interação com a manutenção, produção e custos, tudo isso em tempo real e com tomada de decisões precisas.
Com todas as informações trafegando pela rede, passamos a operar plantas com informações On-Line, isto é, exatamente no momento que está acontecendo eu tenho a informação e de diversas formas, tanto na tela do computador, com em um Tablet ou celular, tanto no ambiente local, quanto remoto, em formatos de gráficos, e-mail, SMS e tantos mais meios eletrônicos e amigáveis que existirem.
Com este novo ambiente eu customizo minha gestão, isto é, eu crio um ambiente onde podemos dirigir a produção com indicadores que impactam na eficiência produtiva, no custo e na segurança, por exemplo, com isso a energia de operação fica em indicadores focados com metas e estes estão relacionados no grande ambiente de negócios, onde tudo se impacta na alteração destes indicadores.
Quando falamos em decisões estratégicas, devemos pensar no impacto de qualquer variável no processo que cause um efeito na ponta do negócio, com a convergência é possível, por exemplo, entender que quando um equipamento oscila na produção o mesmo pode ocasionar variabilidade no processo, elevando custos energéticos e de manutenção, elevando o custo total do produto, alterando o custo específico e impactando na ponta a satisfação do cliente.
Esta nova forma de analisar, não tem novidade, uma vez que os sistemas de gestão podem fazer isso já há algum tempo, todavia quanto trazemos as melhores práticas de gestão e colocamos as informações em tempo real de todos os processos e relacionamos todas as variáveis, analisamos com antecedência todo e qualquer variação no negócio como um todo, isso é gestão estratégica.
Como vimos, a convergência é a união, física e lógica das redes, mas como funciona toda esta troca de informações neste ambiente cibernético? Primeiro temos que entender a tecnologia, vou falar sobre um dos modelos mais utilizados, da mesma forma não esgota o assunto, pois há muita tecnologia envolvida, mas vamos passar como é uma estrutura básica.
Quando pensamos em potencializar as informações de todas as redes, precisamos entender um conceito básico que é produzir a informação e outro que é consumir esta informação, para isso todo o conjunto de redes deve estar preparado para isso, hoje temos os WebService e API que é uma tecnologia de troca de informações, onde programamos blocos que vão gerar e consumir dados, através de um padrão e um objetivo específico.
Nas redes industriais hoje temos o OPC-UA, que é o padrão de comunicação industrial com Arquitetura Unificada, que permite usar linguagem para WebService ou API específicas, pois utiliza a o XML, que é um padrão de linguagem que permite todas as trocas de informações entre todas as redes. Tudo isso conectado numa arquitetura física e lógica, utiliza-se um protocolo chamado de SOAP (Protocolo Simples de Acesso a Objetos), que permite esta produção e consumo de informações dentro de um ambiente definido, de conexão via Internet. Todo este conjunto de hardware, softwares e linguagem de troca de informações, chamamos de arquitetura em MOA, Arquitetura Orientada a Microserviços, onde independente dos equipamentos, utilizamos padrões de informações e troca de dados, sem hierarquias.
Uma vez que agora temos um ambiente de informações, conectados de forma interna e externa, as ameaças se segurança, que antes eram de preocupação exclusive da TI, passam para este ambiente, onde inclui-se a TO e o IIoT. Todo este ambiente deve ser protegido de acessos não autorizados, ameaças lógicas, intrusos, definições de políticas de acesso, não só no ambiente corporativo, mas também no industrial, uma vez que temos informações de máquinas e processo no mesmo ambiente de rede.
Não é objeto de nossa apresentação falar de Cibersegurança, trataremos este tema numa outra oportunidade, todavia é importante colocar este item como parte fundamental do projeto de convergência.
Para implantar o projeto de convergência, relacionamos abaixo alguns itens fundamentais que devem ser observados, também não é um roteiro fixo e nem pronto, é necessário um projeto multidisciplinar com a TI e TO, mas apontamos alguns itens a observar:
- Desenhe todos os fluxos de negócios e suas inter-relações com todas as redes (Workflow com proposição de Valor);
- Prepare todas as redes de forma a serem produtoras e consumidoras de informações (padrão);
- Faça um projeto de conexão física, lógica, de segurança e de interligação das redes;
- Programe os Webservices e API de acordo com as regras de negócio;
- Treine as pessoas para o uso do Valor do conhecimento da planta que está no Data Lake, trazendo os benefícios para o Negócio.
Como estamos em uma transição, a Cultura é uma questão importante para entender tanto o impacto no uso, como nas barreiras a sua implantação:
- Vivemos a transição do dado físico para o virtual, a capacidade de absorção está no profissional;
- A mudança dos índices de produtividade no Brasil passará necessariamente pelo investimento na educação profissional e inovação tecnológica;
- A nova geração habituada as redes sociais, informação onipresente e decisões instantâneas, serão os novos operadores da Fábrica Inteligente.
As novas tecnologias e a convergência mudarão alguns formatos tecnológicos que temos em nossas plantas, descrevemos abaixo algumas tendências que entendemos que, terão grande impacto num futuro próximo:
- Assim como a convergência das informações, há tendência da convergência dos sistemas de gestão, não haverá diferença entre ERP, MES, BI, CRM e tudo mais;
- A gestão de Operação e Manutenção caminha para Decisões baseada em Eventos, os procedimentos e ações serão automatizados, dando cognição a cada ação tomada;
- As infraestruturas de TO caminham para serem administradas igual a TI – SaaS – Software as a Service (Software como Serviço), IaaS – Infrastructure as a Service (Infraestrutura como Serviço); PaaS – Platform as a Service (Plataforma como Serviço).
Concluímos que, quando pensamos em convergência, temos que pensar em simplificação e potencialização, em nosso caso juntar TI e TO é aumentar o valor destes ativos de forma a obter ganhos de produtividade nas usinas.
