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Os fabricantes estão sob constante pressão para otimizar seus processos para se manterem competitivos. Cada vez mais, isso significa usar grandes ferramentas de análise de dados para extrair enormes volumes de dados de produção. Quando essas ferramentas utilizam serviços em nuvem, há uma série de fatores importantes a serem considerados.

Uma solução APROL baseada na nuvem oferece máxima flexibilidade com máxima segurança.

"As fábricas de hoje geram gigabytes - às vezes até mesmo terabytes - de dados todos os dias", diz Martin Reichinger, gerente da unidade de negócios de Automação de Processo da B&R. Os dias em que esses dados poderiam ser armazenados e analisados ​​em um único computador já se foram. "Mais e mais empresas estão se movendo em direção a soluções de banco de dados ou internamente hospedado nuvens privadas."

Operar uma nuvem privada requer um centro de dados interno e especialistas em TI trabalhando 24 horas por dia para garantir a disponibilidade. Estes podem ser custos proibitivos, especialmente para pequenas e médias empresas, razão pela qual eles preferem recorrer às soluções oferecidas pelos grandes provedores de serviços em nuvem. "A questão é que você está lidando com enormes volumes de dados que, em alguns casos, são muito sensíveis", explica Reichinger, "para que você não queira enviá-los sem filtrar para uma nuvem pública".

Pré-processando

A alternativa é pré-processar os dados de produção e carregar somente o que é necessário para a nuvem. Esta abordagem, conhecida como edge computing *, retém todas as vantagens de uma nuvem pública - uma infra-estrutura de TI com escalabilidade ilimitada, disponibilidade mundial e grandes serviços de análise de dados - ao mesmo tempo em que minimiza os riscos.

"O sistema de controle de processos da B&R APROL* torna a implementação de uma solução muito fácil", observa Reichinger. Uma instância do APROL é instalada em um PC industrial no local de produção para lidar com pré-processamento e compactação de dados. Uma segunda instância, executada em uma máquina virtual baseada em nuvem, coleta dados de qualquer número de sistemas APROL locais. "Uma empresa com 50 locais de produção em todo o mundo pode facilmente agregar todos os seus dados importantes em um único sistema. Os dados são compactados para reduzir o volume de transferência e os dados altamente sensíveis podem ser restritos somente ao armazenamento local.

Grande análise de dados

"Na nuvem, posso aproveitar as ferramentas integradas de análise e relatório do APROL, como o nosso poderoso pacote de business intelligence", destaca Reichinger. A plataforma de business intelligence agrega e exibe uma visão clara dos resultados da análise, de modo que informações valiosas estão prontamente disponíveis para tomar decisões bem-informadas que ajudam a otimizar a produção. O banco de dados também pode ser avaliado usando ferramentas de mineração de dados oferecidas pelo provedor de serviços de nuvem pública.

Para transferir dados entre os sistemas APROL locais e de nuvem, a B&R conta com o protocolo de comunicação independente do fornecedor OPC UA*. Em locais com tempos de latência elevados ou com má qualidade de rede, também é possível utilizar AMQP e MQTT* para garantir a transmissão bem-sucedida de pacotes de dados OPC UA.

As APIs integradas do APROL podem ser usadas para acessar os resultados de análise gerados pelo APROL baseado em nuvem. Há também um RESTful API para acessar os resultados gerados pelo conjunto de business intelligence integrado. O gerenciamento centralizado de dados permite que todas as informações sejam acessadas remotamente de qualquer lugar do mundo.

Ótima arquitetura

Esta arquitetura de sistema satisfaz todas as exigências da fabricação conectada:

  • Nível de controle: No nível de controle, os tempos de resposta e a resolução de amostragem na faixa de sub-milissegundos permitem que você faça coisas como vibrações mecânicas de senso com extrema precisão. Os dados neste nível são armazenados apenas temporariamente, com volumes na faixa de quilobytes ou megabytes.
  • APROL Local: Os dados são pré-processados ​​e armazenados no sistema APROL local para arquivamento intermediário. "Aqui, você tem acesso aos dados por horas, dias ou meses", explica Reichinger. Dependendo do poder de computação e da capacidade de armazenamento, os dados podem ter uma resolução de tempo no intervalo de microsegundos. "Isso nos permite extrair dados em tempo real diretamente no sistema APROL local."
  • APROL Nuvem: Para arquivamento e mineração de dados de longo prazo em uma escala de tempo maior, os dados são agregados na nuvem, onde podem ser armazenados indefinidamente e o volume de armazenamento é praticamente ilimitado. "Na nuvem você está olhando para uma resolução de tempo no intervalo de minutos ou mesmo horas", diz Reichinger. "Isso explica por que ainda não é uma boa idéia mover tarefas de controle para a nuvem. As soluções padrão de hoje ainda não garantem os tempos de resposta necessários e a disponibilidade. "
A arquitetura do sistema com duas instâncias de APROL satisfaz otimamente todos os requisitos da fabricação conectada.

Equipes de desenvolvimento globalmente distribuídas

O APROL permite aos usuários desfrutar outras vantagens da nuvem também. O desenvolvimento de aplicativos APROL pode ser concluído inteiramente na nuvem. "Este é um enorme benefício para as empresas com desenvolvedores em vários locais ao redor do mundo", explica Reichinger. O suporte embutido da APROL para engenharia simultânea permite que equipes ainda maiores trabalhem eficientemente em um projeto on-line compartilhado.

Planta virtual na nuvem

"Podemos até criar uma planta virtual inteira na nuvem", diz Reichinger. Além de um APROL Runtime Server, isso envolve a configuração do número necessário de controladores simulados e potencialmente até mesmo uma simulação de todo o processo. "Toda a funcionalidade e mesmo a operabilidade da planta como um todo podem ser testadas durante a operação virtual. Isso economiza muito tempo e dinheiro e evita muitas das surpresas que de outra forma podem surgir quando comissionamento do sistema real."

A nuvem também pode ser usada para testar novas atualizações antes de mudar para o novo software do sistema. A B&R fornece imagens de todos os releases do APROL atualmente suportados que podem ser rapidamente instalados e usados ​​na nuvem. "Com o APROL na nuvem, os nossos clientes desfrutam de poupanças em toda a linha - durante o desenvolvimento, tempo de execução e manutenção", conclui Reichinger.

Terminologia chave

*Edge computing envolve o pré-processamento descentralizado e o armazenamento intermediário de dados de produção antes de ser transferido para um local central. Isso reduz o volume de dados a serem transferidos e garante a operabilidade mesmo em caso de falha de rede. O Edge computing é considerada um requisito fundamental para a Internet das Coisas.

*APROL é o sistema de controle de processo B&R. Diferente dos sistemas convencionais de controle de processo, ele pode ser dimensionado conforme necessário e até mesmo usado para automação de fábrica. Ele oferece soluções completas e empacotadas para tarefas como monitoramento de energia e monitoramento de condições que estão prontos para uso com o mínimo de esforço.

*OPC UA é um protocolo de comunicação independente de fornecedor para aplicações de automação industrial. É baseado no princípio cliente-servidor e permite uma comunicação desatada dos sensores e atuadores individuais até o sistema ERP ou a nuvem. O protocolo é independente da plataforma e possui mecanismos de segurança incorporados. Desde que OPC UA é flexível e completamenteindependente, é considerado como o protocolo de comunicação ideal para a implementação da Industria 4.0 e soluções IoT.

*MQTT e AMQP são protocolos de enfileiramento que permitem que pacotes de dados sejam transferidos de forma confiável, mesmo nos casos em que a conexão de rede tem baixa largura de banda ou está intermitentemente indisponível. Eles fazem isso salvando pacotes de dados em uma fila para serem enviados mais tarde. Outros protocolos, incluindo OPC UA, podem ser transferidos sobre MQTT e AMQP.

Martin Reichinger

Gerente de Negócios - Automação de Processos, B&R

"Todas as funções de análise e relatórios da APROL estão disponíveis na nuvem."

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