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Fábricas inteligentes precisam de máquinas mais inteligentes

As plataformas de Edge Computing oferecem novas oportunidades de receita e redução de custos para os fabricantes de máquinas e equipamentos

Qual é a melhor maneira de desenvolver novas gerações de equipamentos mais inteligentes que atendam às demandas dos clientes? A Edge Computing é uma abordagem importante a ser considerada.

Embora a automação tenha sido parte integrante do projeto de máquinas por muitos anos, novos conceitos como Transformação Digital, Manufatura Inteligente, Indústria 4.0 e a Internet Industrial das Coisas (IIoT) estão sendo cada vez mais aplicados no mundo das máquinas para proporcionar diferenciação e vantagens competitivas.

Saiba o que os fabricantes de máquinas e equipamentos podem fazer para abraçar estes conceitos e como tecnologias como a Edge Computing podem atender às exigências dos fabricantes de máquinas e dos clientes finais neste whitepaper com informações detalhadas.

Introdução

Há muitos tipos diferentes de negócios e empresas no espaço do fabricante de máquinas e equipamentos (OEM), mas um desafio é sempre o mesmo - o mercado é altamente competitivo. Cada geração de equipamentos oferece melhorias de preço/ desempenho em relação às gerações anteriores. Os departamentos de projeto, engenharia e gerenciamento de produtos devem avaliar constantemente os tradeoffs entre melhorias de novas tecnologias e aumentos de custos associados à medida que trazem novos projetos para o mercado.

A automação tem sido parte integrante do projeto de equipamentos por muitos anos, novos conceitos como transformação digital, fabricação inteligente, indústria 4.0 e a Internet Industrial das Coisas (IIoT) estão sendo cada vez mais aplicados no mundo da fabricação para oferecer vantagens competitivas. Este documento se concentra no que os fabricantes de máquinas e equipamentos (OEMs) podem fazer para alavancar esses novos conceitos e como a Edge Computing pode satisfazer suas necessidades únicas, bem como as exigências de seus clientes.

Fábricas inteligentes e fabricação inteligente precisam de máquinas inteligentes

Da mesma forma que a automação de máquinas, utilizando CLPs e PACs, revolucionou o projeto de equipamentos há uma geração, as Fábricas Inteligentes e a Manufatura Inteligente estão evoluindo novamente no mundo industrial. A aplicação de conceitos de transformação digital permite que as empresas operem com o máximo desempenho, alavancando os dados coletados pelos sistemas de controle e sensores. Esta abordagem fornece análises em tempo real aos operadores, entradas que ajudam a melhorar a Eficácia Global do Equipamento (OEE) e dados que podem ser coletados e analisados localmente. Os dados também podem ser enviados para a nuvem para uma análise mais profunda em uma variedade de aplicações. As aplicações podem incluir manutenção otimizada, agilidade da cadeia de fornecimento e aumento do rendimento em múltiplas instalações envolvidas em produção similar.

As máquinas e equipamentos OEM são elementos fundamentais da produção. Fábricas inteligentes e fabricação inteligente só podem ser alcançadas por Máquinas Inteligentes operando como projetadas por seus OEM ou especificadas pelo usuário final. A adoção da transformação digital permite que os fabricantes de máquinas e equipamentos melhorem o projeto e apóiem o desenvolvimento de novos serviços em torno do desempenho e manutenção do equipamento. Uma questão importante é: qual é a melhor maneira de desenvolver novas gerações de equipamentos mais inteligentes, ou permitir que os projetos e implantações existentes satisfaçam os requisitos que os clientes estão exigindo? A Edge Computing é uma abordagem que pode resolver muitos dos principais requisitos de projeto.

O que é Edge Computing?

A Edge Computing vem em muitas formas e pode ser amplamente definida como qualquer computação que ocorra fora do centro de dados. Com uma definição tão ampla, não é surpreendente que existam muitas definições confusas que abrangem tanto a indústria de TI quanto a indústria de automação e controle, que chamamos de Tecnologia Operacional (OT).

Gartner, uma grande empresa de análise, publicou uma topologia simples que permite a todos entender que tipo de computação de borda pode ser útil para eles. Esta imagem da topologia demonstra uma pilha de tecnologia de infra-estrutura que mostra os tipos de servidores, dispositivos ou plataformas que podem ser caracterizados como Edge Computing e onde residem a partir do ponto final físico "na borda" da fonte de dados. Ela alude aos tipos de poder de computação, coleta, análise e movimentação de dados que estão disponíveis fora do centro de dados real. A Edge oferece benefícios extremamente importantes para os fabricantes de equipamentos e seus clientes.

A partir desta topologia, é fácil ver que o Device Edge através da Compute Edge são aplicáveis aos construtores de máquinas e equipamentos. Na prática, todas as máquinas e equipamentos de hoje têm aspectos do Device Edge com PLCs, e alguns têm dispositivos Gateway Edge. Em alguns aspectos, os PCs industriais e painéis utilizados por máquinas ou equipamentos se enquadram nesta categoria Gateway. Eles podem ser o primeiro "ponto de contato" para um CLP de borda de dispositivo. No entanto, os IPCs têm poder limitado de computação e análise ou sofrem de problemas comuns de confiabilidade e usabilidade que são similares a um PC ou servidor típico que não é fabricado para ambientes agressivos. Portanto, são necessários outros tipos de plataformas de computação de borda para atender às necessidades do cliente.

Quando se trata da modernização dos sistemas de controle e automação de máquinas, é a Compute Edge que deve ser o foco para os construtores de equipamentos. A Compute Edge Computing oferece todas as características e capacidades necessárias para que os fabricantes de máquinas e equipamentos aprimorem seus projetos atuais e façam a transição para a entrega de equipamentos ainda mais inteligentes.

A Edge Computing permite máquinas e equipamentos inteligentes

A Edge Computing é uma tecnologia modular escalável que suporta o desenvolvimento de componentes e aplicações de software padronizados e modulares para aumentar a eficiência.

Ele pode ajudar a consolidar as aplicações existentes dos fabricantes de equipamentos - tais como software de monitoramento e controle - em uma única plataforma, enquanto permite que outras aplicações críticas sejam executadas na mesma plataforma. Isto facilita o desenvolvimento de máquinas e equipamentos habilitados para a Internet Industrial das Coisas (IIoT) inteligentes, e para adicionar facilmente futuras aplicações que apóiem a evolução da Indústria 4.0 e as demandas de Manufatura Inteligente dos clientes.

Quando implementada, a Edge Computing pode facilitar uma evolução suave dos equipamentos de hoje para máquinas digitalizadas que são integradas nas operações de um cliente. Isto inclui múltiplas capacidades como a conectividade on-prem ou Cloud para Máquinas Inteligentes totalmente integradas que abraçam a Transformação Digital sem a necessidade de adaptações e redesenho complexos.

Características da computação de borda para os construtores de máquinas e equipamentos

Embora a categoria Compute Edge seja bastante ampla, há uma série de características chave que restringem os tipos de funções que se aplicam especificamente a um fabricante de máquinas ou equipamentos.

Suporte para aplicações de automação e controle existentes

As plataformas de Edge Computing devem ser capazes de executar as aplicações de controle e automação existentes de forma modular, sem a necessidade de uma re-arquitetura significativa. A virtualização é uma tecnologia chave. Essencialmente, cada IPC existente pode rodar como um "IPC virtual" ou máquina virtual na plataforma de Edge Computing. Isto permite a consolidação de todos os IPCs existentes em uma única plataforma. Nenhuma dessas máquinas virtuais está ciente das outras máquinas virtuais, portanto todas as aplicações continuam a funcionar de forma independente.

Modificar e atualizar as aplicações de controle existentes

Com uma plataforma virtualizada de Edge Computing, agora é possível acrescentar graus muito maiores de flexibilidade à operação e monitoramento de máquinas e equipamentos. Por exemplo, com a abordagem tradicional IPC/HMI, cada estação em uma máquina ou equipamento está limitada ao que a IPC/HMI pode exibir para que apenas um único operador possa monitorar equipamentos complexos a partir de um único local. Este não é um modelo ideal. Usando a virtualização, os fabricantes de equipamentos podem alcançar maior flexibilidade para seus clientes ao ter várias pessoas acessando remotamente dados e aplicações em diferentes estações. Este modelo autônomo é preferido e oferece aos clientes mais opções.

Adição de novas aplicações analíticas e de Transformação Digital

Com a virtualização, pode ser potencialmente mais fácil adicionar novas aplicações simplesmente criando uma nova máquina virtual em sua plataforma Edge Computing. Isto abre o caminho para adicionar novas aplicações sem impacto às aplicações existentes. Isto pode incluir coleta de dados localizados, análise em tempo real e filtragem de dados antes do transporte para locais externos, como o centro de dados de um cliente, ou para a Nuvem, talvez a sua própria. Isto também pode depender de coisas como leis de privacidade de dados e, é claro, assume que você tenha uma plataforma de Edge Computing escalável à medida que as necessidades se expandem.

Apoio à convergência OT/IT

Este talvez seja um tópico pouco considerado pelos construtores de máquinas e equipamentos, mas é cada vez mais importante nas iniciativas de Transformação Digital. As aplicações de controle e automação que operam a máquina são bem compreendidas por seus engenheiros de projeto e por seus clientes que operam as máquinas. Eles estão focados na Tecnologia Operacional (OT). A experiência para desenvolver capacidades analíticas sofisticadas, talvez envolvendo aprendizagem de máquinas (ML) e inteligência artificial (AI), mais a capacidade de transferir dados apropriados com segurança para um centro de dados ou para a Nuvem é freqüentemente o domínio dos especialistas em Tecnologia da Informação (TI). As plataformas de Edge Computing podem suportar tanto os requisitos de OT como de TI. É importante assegurar que uma plataforma que suporte múltiplos tipos de aplicações de operações seja simples de implantar e manter, e fácil de gerenciar tanto por OT como por profissionais de TI.

As plataformas de Edge Computing oferecem aos fabricantes de equipamentos e máquinas a possibilidade de novos serviços geradores de receita enquanto ajudam a reduzir custos e melhorar o TCO.

Novas oportunidades de receita

Muitas das capacidades e novas aplicações que as plataformas de Edge Computing suportam criam a possibilidade de novos serviços geradores de receita, ou a otimização das capacidades existentes de serviços e suporte. Por exemplo, uma tendência que está começando a surgir é o conceito de "máquina como serviço" ou "equipamento como serviço", pelo qual o cliente final paga com base no tempo ou uso, em vez de uma compra de capital tradicional. Para implementar e manter com sucesso tal modelo, o fabricante da máquina ou equipamento deve compreender o perfil de desempenho e manutenção do equipamento e ter a capacidade de coletar e analisar com precisão os dados apropriados.

Simplifica o serviço

Compacto, sem ventilador, montável em parede ou trilho DIN

Classificação da indústria

  • -10 a 60 °C (-10 a 140 °F)
  • 10 a 95% de umidade
  • 3 Grms (5 a 500 Hz)

Troca a quente, auto-reconhecimento e sincronização automática

Ruggedization

Para um fabricante de máquinas e equipamentos, isto talvez seja óbvio, mas as plataformas de Edge Computing são fornecidas por uma variedade de fornecedores - nem todos estão cientes do ambiente operacional final do equipamento. Não se trata apenas de robustez, mas também de eliminar tempos de inatividade, tornando a manutenção e o suporte tão simples quanto possível, e oferecendo monitoramento remoto. Da mesma forma, as plataformas de Edge Computing no mundo OT devem estar preparadas para operar de forma autônoma por longos períodos de tempo, pois muitas vezes pode não haver conectividade com o mundo exterior.

Reduções de custos

Em última análise, a adoção da Edge Computing só se torna viável se ela atender às rigorosas restrições de custo dos mercados altamente competitivos nos quais os construtores de equipamentos atuam. Ao avaliar as plataformas de Edge Computing, é importante considerar os custos de capital, assim como os custos de desenvolvimento e os custos contínuos. Além da economia com coisas como a virtualização, o custo é uma função do valor. Plataformas mais caras fornecem um conjunto muito maior de valor e benefícios do que simples dispositivos ou gateways com menor poder de computação. Esta abordagem reduzirá outros custos, tais como monitoramento manual, tempo de inatividade, recursos de pessoal e eficiência da aplicação. Alguns destes custos podem ser menos tangíveis, mas à medida que as indústrias mudam para automação, Transformação Digital e iniciativas relacionadas, tais como Indústria 4.0, Manufatura Inteligente e IIoT, os fabricantes de equipamentos devem considerar futuras aplicações e mudanças no ambiente dos clientes.

As plataformas de Edge Computing devem ser simples, protegidas, autônomas

Há três princípios-chave que governam as plataformas de computação de borda verdadeiramente eficazes. Você deve manter estas considerações em mente ao selecionar a plataforma de Edge Computing correta para as necessidades de um cliente:

Simplicidade

  • Uma plataforma de Edge Computing deve ser fácil de instalar e implantar em minutos.
  • Ela ofereceria uma interface de gerenciamento fácil de usar e intuitiva e, no caso de sistemas redundantes, se uma unidade precisar ser substituída, a restauração de um sistema para operação completa requer apenas um único aperto de botão.
  • Os sistemas não redundantes podem manter um backup de imagem na nuvem que pode ser restaurado automaticamente se necessário.

Proteção

  • Falha sem problemas em sistemas redundantes em caso de falha, ou se a plataforma detecta proativamente um problema futuro.
  • A plataforma deve incluir recursos de segurança incorporados.
  • Todas as portas externas não utilizadas, tais como USBs, são desativadas e, se necessário, devem ser explicitamente ativadas.
  • As mudanças de senha são necessárias no login inicial para evitar a exposição comum de segurança por senhas conhecidas e simples e estas plataformas têm uma capacidade de firewall incorporada que suporta lista branca e lista negra de endereços IP.
  • A plataforma inclui a capacidade de monitorar a saúde básica de todas as aplicações em execução na plataforma para alertar os usuários sobre possíveis problemas de aplicação, ou que aplicações desonestas foram implantadas em uma plataforma.

Autonomia

  • Suas plataformas de computação de ponta são projetadas para funcionar por longos períodos de tempo sem conectividade com o mundo exterior? O monitoramento preditivo da saúde e o failover contínuo permitem que os sistemas redundantes continuem funcionando.
  • As plataformas devem se gerenciar automaticamente, executando funções como o balanceamento automático de carga à medida que as cargas de aplicação variam.
  • Uma plataforma de computação de borda deve ser gerenciada remotamente, seja através de um serviço de nuvem, ou eles podem ser incorporados a um construtor de equipamentos ou a uma solução de gerenciamento de clientes através de um conjunto de APIs (Application Programming Interfaces) padrão.

Economiza seu tempo e esforço

  • Suporta aparelhos OVF, incluindo imagens VMware
  • Consolidar aplicações atuais e antigas
  • Não é necessário modo redundante ou configuração em cluster

Sumário

O mercado de máquinas e equipamentos está entrando em um período evolutivo que trará tantas mudanças quanto a introdução do CLP há uma geração atrás. A Edge Computing é uma tecnologia crítica que permitirá e facilitará esta transição. As plataformas de Edge Computing desempenharão um papel integral na expansão das capacidades tradicionais de controle e automação dos equipamentos. Elas também fornecerão a ponte para que os fabricantes de equipamentos adotem iniciativas de Transformação Digital para si mesmos e para se integrarem às iniciativas de seus clientes.

Mais informações

Para mais informações sobre equipamentos e fabricantes de máquinas, visite: https://www.stratus.com/oem/

Para mais informações sobre a linha de produtos Stratus ztC Edge, por favor, visite https://www.stratus.com/solutions/platforms/ztc-edge/

Stratus ztC™ Plataforma de borda para montadores de máquinas

A linha de produtos Stratus ztC Edge é uma gama de plataformas de Edge Computing especificamente projetada para atender às exigências de plantas industriais e locais remotos. Como tal, as plataformas ztC Edge são ideais para construtores de máquinas e equipamentos à medida que atualizam suas capacidades em aplicações tradicionais de controle e automação e se movem em direção a Máquinas Inteligentes que apóiam iniciativas de Transformação Digital, como Smart Manufacturing, Industry 4.0 e IIoT.

Conecte sua máquina inteligente à empresa e à nuvem

A plataforma ztC Edge é diferente dos IPCs, que não suportam uma ampla gama de aplicações concomitantemente - a virtualização permite suportar múltiplas aplicações diversas que incluem gateways Edge mais capazes que se concentram em fornecer acesso aos dados com funcionalidade limitada. As plataformas ztC Edge também diferem dos servidores de classe TI que não são projetados para ambientes agressivos, pois são robustos para suportar faixas de temperatura estendidas e não possuem partes móveis.

A linha de produtos ztC Edge é única na forma como aborda desafios fundamentais enfrentados pelos construtores de máquinas e equipamentos. Cada ztC Edge vem com uma camada de virtualização pré-integrada e é pré-configurada para que possa estar pronta e funcionando em menos de 30 minutos.

Sobre a Stratus Technologies

Stratus tira a complexidade de manter aplicações críticas de negócios funcionando 24 horas por dia, 7 dias por semana. As tecnologias da Stratus previnem proativamente as situações de inatividade não planejada tanto no centro de dados como na periferia, e nossos serviços garantem que quaisquer questões sejam tratadas antes que os clientes precisem fazê-lo. As empresas da Global Fortune 500 e pequenas e médias empresas de uma ampla gama de indústrias em todo o mundo têm confiado na Stratus para uma disponibilidade operacional simples e contínua por mais de 35 anos.

Saiba mais em stratus.com hoje.

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