Industrial Internet of Things: a revolução da indústria 4.0

Industrial Internet of Things: a revolução da indústria 4.0

por Ricardo Almeida, Engenheiro de Software do CESAR

Pode até parecer um cenário hipotético, ainda mais para a realidade atual do Brasil, porém, em outros países a corrida para sair na frente desta quarta revolução industrial já foi iniciada, e à frente estão Alemanha e China.

Na última década, a adoção em maior escala do modelo de Business to Consumer (B2C) ocorreu devido à revolução da internet que, por sua vez, permitiu o surgimento de empresas disruptivas como Google, Amazon e Netflix. Hoje, passamos por uma nova transformação emergente do mercado com a Internet of Things (IoT), de onde novas empresas disruptivas tendem a surgir. Esse cenário promissor fez com que a Internet das Coisas se tornasse um hype não apenas entre os consumidores ou fabricantes, mas principalmente para quem efetivamente vai implementar as soluções que viabilizarão esse futuro: a comunidade de TI.

Neste contexto, uma pesquisa realizada pela DZone em parceria com as americanas Salesforce e Red Hat, a partir da opinião de mais de 2.200 profissionais de TI, apresentou um panorama com evidências que demonstram esse hype e os interesses dos desenvolvedores de IoT. As áreas de maior interesse são Smart Homes, drones e wearables.

Mas por que a indústria não está na lista dos interesses dos desenvolvedores? Por que não encaixar soluções de IoT para indústria como um hype? O impacto da Internet das Coisas na indústria vale energia e engajamento da comunidade de TI. Desde o final do século XVIII até aqui já passamos por três revoluções industriais. Das máquinas a vapor, que evoluíram para as linhas de produção, até a que vivemos atualmente, em que foram inseridos componentes eletrônicos na automação da produção industrial. Nos próximos anos, o impacto da Internet das Coisas será tão grande que alguns pesquisadores afirmam que sua aplicação na indústria deverá iniciar a quarta revolução industrial. Ela terá como base sistemas ciberfísicos que a partir da utilização de sensores e o processamento das informações coletados por eles utilizarão atuadores para definir como as máquinas (físicas) deverão funcionar.

Pode até parecer um cenário hipotético, ainda mais para a realidade atual do Brasil, porém, em outros países a corrida para sair na frente desta quarta revolução industrial já foi iniciada, e à frente estão Alemanha e China. Em 2011, a expressão Indústria 4.0, referência à quarta revolução industrial, foi apresentada na feira de Hannover, principal evento industrial do mundo, e desde então o governo alemão tem adotado o termo e investido em ações para desenvolver a Indústria 4.0 na Alemanha. Já a China lançou um plano intitulado “Made in China 2025”, primeira etapa de um projeto que vai até 2049, quando o país completa 100 anos de era moderna, e cuja intenção é se tornar líder mundial em soluções da Indústria 4.0.

Os dois países já firmaram uma ação de cooperação para desenvolver as diretrizes da indústria 4.0. Além disso, tanto a Alemanha quanto a China têm como base em seus planos de ação o envolvimento entre governo, academia e indústria, e toda essa mudança no mercado não irá ocorrer de uma hora para outra. Segundo o relatório do Fórum Mundial de Economia de 2015, organização sem fins lucrativos com sede em Genebra que reúne líderes empresariais e políticos para discutir questões urgentes enfrentadas mundialmente, espera-se que a evolução da Indústria 4.0 passe por quatro fases distintas:

Eficiência Operacional

Em curto prazo, a inserção de IoT na indústria deve atacar primeiramente o chão de fábrica, com objetivo de redução de custos operacionais, execução de manutenção preditiva e otimização da produtividade, além de melhorar segurança e condições de trabalho.

Novos Produtos e Serviços

Em um segundo momento, em curto e médio prazo, surgirão novos produtos centrados em serviços e pagos por consumo, e representantes da indústria serão a grande massa de dados gerados pelos produtos agora conectados, cenário que vai criar a abertura para monetização desses dados.

Economia de Resultado

Nesta etapa, em médio a longo prazo as empresas e a tecnologia já madura permitirão que se venda o resultado para o consumidor.

Por exemplo, o consumidor não estará mais em busca de uma lâmpada com 10 vezes mais durabilidade e três vezes mais economia do que a concorrência. Ele buscará resultados, e vai querer uma lâmpada que acenda apenas quando necessário, conforme seu uso e na intensidade correta.

Pull Economy

Representa uma visão de longo prazo, ao contrário do conceito de push economy, que prevê as próximas demandas do mercado, se prepara e empurra novas necessidades para o consumidor final. Na pull economy, é o consumidor que ditará suas necessidades e exigirá uma produção não mais para a massa, mas para necessidades de nicho ou até mesmo soluções personalizadas. Nesta etapa, a indústria apresentará alta otimização de recursos e automação fim a fim.

Apesar das fases de evolução da Indústria 4.0 apresentarem certa ordem cronológica, várias empresas já caminham em algum nível entre elas. Por exemplo, a GE Transportation desenvolveu uma locomotiva com mais de 250 sensores que analisam em torno de 150 mil data points por minuto para avaliar em tempo real as condições da locomotiva e até mesmo realizar manutenção preditiva. Outro exemplo, desenvolvido aqui no CESAR para o setor de agronegócio, foi uma solução para monitor de irrigação que prevê maior eficiência energética e operacional, e também segue o modelo de produto como serviço. Na plataforma da Internet das Coisas, o equipamento, presente em culturas extensivas, passou a controlar o plano de irrigação evitando o desperdício de água e outras situações que tornavam o uso da água ineficiente, aumentando a produtividade da safra e a economia.

Vale destacar que as oportunidades já são reais até mesmo em aplicações previstas para médio e longo prazo, como é o caso da economia de resultado. Neste cenário, a IoT será essencial para responder uma questão muito conhecida em análise de vendas: “the why behind the buy”. Um dos exemplos que ficou mais conhecido para responder a questão e que avalia o comportamento do consumidor diz respeito ao motivo das cervejas serem vendidas ao lado das fraldas nos supermercados. Com análise de dados, verificou-se que isso faz sentido para o contexto de determinadas regiões onde os homens compram as fraldas. Mas quando falamos de produtos conectados através da Internet das Coisas levamos esse conceito para outro patamar. É uma realidade em que “tudo” estará conectado, os produtos apresentarão históricos de uso, iteração com amigos dos consumidores, informações em um big data que permitirá entender e prever qual é o resultado que o consumidor espera e/ou precisa. Essa nova realidade demandará a realização de parcerias entre diferentes ecossistemas de negócio, entre empresas de objetivos e públicos-alvo distintos.

Com a tecnologia Philips Hue (solução madura de LEDs que através de sensores e conexão sem fio eleva a experiência do usuário no controle de iluminação de ambiente), a Philips vem realizando parcerias em outros ecossistemas com objetivo de aproveitar as oportunidades de IoT para levar novas necessidades e experiências aos usuários. Em parceria com a Desso, por exemplo, empresa holandesa especializada em pisos de alta qualidade que atua em 100 países, criou um carpete com LEDs embutidos que podem destacar mensagens luminosas configuradas remotamente, e até mesmo agendadas.

Outro caso ainda mais interessante dessa diversificação de parcerias pode ser observado entre a Philips e a chinesa Alibaba Cloud Computing. Considerando que a Philips é centrada em hardware, foi desenvolvida uma solução de purificador de ar dotado de sensores que têm os dados processados e analisados pela cloud da Alibaba, e oferecem informações em tempo real para o usuário analisando, por exemplo, a qualidade do ar da casa do consumidor comparada à qualidade do ar do seu bairro.

Definitivamente, são muitas oportunidades que virão com a implantação da IoT na indústria, e até mesmo modificações em modelos de negócio. Porém, junto a isso, em uma análise mais técnica, existem riscos e desafios para adoção maciça de soluções. Segundo o já citado relatório fornecido pelo Fórum Mundial de Economia de 2015, os principais riscos e desafios identificados pelos próprios representantes da indústria são:

O gráfico mostra interoperabilidade e segurança no topo da lista. Isto já era de se esperar, pois são dois pontos muito debatidos na comunidade que trabalha com IoT independente do foco ou do hype a que diz respeito. Dentro da indústria, estes são temas bem delicados. Imagine como inserir interoperabilidade em um contexto industrial que conta com uma enorme variedade de fornecedores de hardware. Será necessário um grande esforço para desenvolver soluções de interoperabilidade para os sensores e até mesmo os protocolos de comunicação serem compatíveis com os equipamentos e conversarem entre si.

Quanto à área de segurança, o levantamento no Fórum Mundial de Economia de 2014 estimou que até 2020 haverá uma perda econômica de US$ 3 trilhões com ciberataques. Se imaginarmos um cenário hipotético em que ocorresse um ciberataque a uma hidrelétrica, por exemplo, e ela parasse de funcionar por determinado período, isto faria com que a confiança sobre a empresa caísse, atingindo diretamente sua receita.

Outro ponto de preocupação está na incerteza do ROI, e um dos fatores que gera essa insegurança reside no próprio fato de a indústria apresentar muitos equipamentos legados devido a sua maior vida útil dentro da indústria. Nem todos eles têm suporte para conexão em rede ou formas de comunicação com os sensores utilizados em soluções de IoT. Em contrapartida, não é viável simplesmente trocá-los todos de uma vez, o que traria grandes gastos com retorno incerto do investimento. O esforço deve estar em buscar soluções híbridas para uma mudança gradativa dos equipamentos utilizados.

Assim como o processo que a internet que conhecemos hoje passou no fim dos anos 1990, a Internet das Coisas também está em seus estágios iniciais, e isso gera uma preocupação quanto à imaturidade tecnológica, em que muitos padrões estão sendo propostos e discutidos. Mas este é um processo natural que tende a firmar as empresas centradas em soluções em IoT que estejam engajadas desde já. Hoje, existem vários grupos que trabalham para definição de padrões para IoT e eles contam com grandes empresas que estão na corrida para conseguir definir esses padrões. Há um grupo, por exemplo, centrado em Internet Industrial, intitulado Industrial Internet Consortium (IIC), que, apesar de ser relativamente novo, já produziu um documento de referência arquitetural com requisitos para IIoT que aborda vários pontos sobre segurança e interoperabilidade. O documento sugere inclusive modificações no modelo OSI — Open Systems Interconnection de sete camadas, tão difundido e conhecido, para acrescentar mais duas camadas centradas em conexão e conectividade.

Por fim, ações integradas entre o governo, a indústria e a academia deverão ser algo presente para evolução da IIoT. Tratamentos da legislação para facilitar o avanço tecnológico e maturidade da IIoT serão muito importantes nesse processo emergente de novos mercados. Além disso, essa mudança demandará mão de obra qualificada em áreas ainda escassas, como por exemplo o papel dos cientistas de dados.

Será que estamos preparados? Pode-se arriscar dizer que não, que ninguém está, e em um universo tão extenso de áreas e problemas as soluções não virão de uma organização isolada. As oportunidades na indústria são enormes, assim como os desafios tecnológicos, sociais e políticos. No Brasil, que é marcado por uma indústria de substituição, há muitas possibilidades iniciais para otimizar a eficiência operacional.

Porém, também temos que nos preparar e trabalhar para oportunidades que vão além do chão de fábrica, porque existe capacidade de gerar soluções para todas as fases previstas na Indústria 4.0. Já está na hora da Internet Industrial fazer parte do hype da IoT.

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