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Ferramentas de convergência de TI/TO

A disrupção impulsionada por software está remodelando a automação de TO, permitindo que plataformas flexíveis e independentes de hardware lidem com funções de controle tradicionais, enquanto novos protocolos, como o OPC UA, visam modernizar a comunicação de TO por meio de uma troca de dados mais rica e padronizada. Essa mudança na automação de TO é um aspecto fundamental da convergência TI/TO, onde a integração de tecnologias de TI com tecnologias operacionais aumenta a flexibilidade do sistema e a interoperabilidade dos dados. Entre em contato com a JP&F Consultoria de recursos humanos & Recrutamento e Seleção Talentos, podemos ajudá-lo a construir uma equipe de alta performance!

A automação da tecnologia operacional (TO) refere-se ao uso de tecnologia para controlar e monitorar operações industriais, como manufatura, energia ou serviços públicos. Envolve hardware (como sensores e CLPs) e software que executam tarefas predefinidas com o mínimo de intervenção humana. A automação da TO garante precisão, consistência e segurança em todos os processos físicos, aumentando a produtividade e reduzindo os riscos operacionais.

A orquestração de TO conecta vários sistemas automatizados para que trabalhem juntos de forma eficiente. Enquanto a automação se concentra em tarefas individuais, a orquestração gerencia o fluxo e a coordenação entre sistemas, dispositivos e plataformas. Ela permite controle centralizado, troca de dados em tempo real e fluxos de trabalho otimizados em ambientes de TO complexos.

A convergência TI/TO refere-se à integração de sistemas de tecnologia da informação (TI) e sistemas de tecnologia operacional (TO). Enquanto a TI gerencia dados e comunicações, a TO supervisiona sistemas físicos, como equipamentos de fábrica, redes elétricas e sistemas de controle industrial. Essa convergência conecta dispositivos e processos a ambientes digitais unificados, melhorando a visibilidade, o compartilhamento de dados e a coordenação entre funções tradicionalmente isoladas.

Essa mudança permite monitoramento centralizado, tomada de decisões aprimorada e operações industriais otimizadas. No entanto, a convergência também apresenta desafios, especialmente para a segurança de TO. Com mais dispositivos conectados e integração com a nuvem, a superfície de ataque se expande. As equipes de segurança enfrentam maior complexidade no rastreamento de ativos, detecção de ameaças e resposta a incidentes. Para gerenciar essa escala, muitas organizações recorrem à automação, utilizando plataformas de baixo código para aumentar a visibilidade, otimizar fluxos de trabalho e reduzir a carga manual. Conheça a JPeF: Consultoria de recursos humanos e recrutamento e seleção e descubra nossas soluções.

Ferramentas de convergência de TI/TO
Com o tempo, TI e TO se fundiram em uma arquitetura integrada, denominada arquitetura de 5 camadas. Essa arquitetura contém diversas ferramentas empresariais populares, como ERP , MES e SCADA.

Na década de 2020, a convergência entre TI e TO foi acelerada por arquiteturas de ponta a nuvem e novos protocolos industriais, como OPC UA e MQTT. Esses desenvolvimentos permitem a troca de dados entre camadas e reduzem a dependência de arquiteturas rígidas e multicamadas.

Planejamento de recursos empresariais (ERP)
Os sistemas ERP (Enterprise Resource Planning) são ferramentas essenciais para integrar diversas funções empresariais, como finanças, RH, cadeia de suprimentos e muito mais, em uma plataforma unificada. O ERP preenche a lacuna entre TI e TO, coordenando o planejamento da produção com as funções de toda a empresa, garantindo que todos os sistemas e processos estejam alinhados e operando com eficiência.

À medida que as arquiteturas edge-to-cloud crescem, os sistemas ERP dependem cada vez mais da conectividade direta com ativos de TO, ignorando as camadas tradicionais de TI. Isso é possível graças à crescente conectividade de ativos e à adoção de novos protocolos industriais, como OPC UA e MQTT.

Planejamento de produção
O planejamento da produção em ERP garante a disponibilidade de materiais em tempo hábil e a otimização do estoque por meio do Planejamento de Necessidades de Materiais (MRP). Ele alinha os dados de produção em tempo real com as necessidades de recursos, evitando rupturas e excessos de estoque para manter processos de produção eficientes.

Com cerca de 50% dos ativos industriais conectados, a visibilidade em tempo real tornou-se essencial para o planejamento da produção. Essa conectividade é ainda mais aprimorada pelas PMEs que oferecem ferramentas baseadas em software que unificam o controle, o monitoramento e a conversão de protocolos em um único dispositivo de ponta.

Plataformas de orquestração e automação de serviços (SOAPs) automatizam sequências de tarefas e fluxos de dados entre sistemas computacionais, reduzindo o esforço manual. Ao integrar-se ao ERP, elas sincronizam os cronogramas de produção com a manutenção e a logística, garantindo operações tranquilas e a continuidade dos processos em todos os sistemas físicos e comerciais.

A adoção de softwares prontos para a borda e protocolos leves permite que os SOAPs estendam a orquestração diretamente aos sistemas de TO, otimizando os fluxos de trabalho entre domínios. Esses avanços são essenciais em um cenário de fornecedores fragmentado, onde a integração padronizada continua sendo um desafio.

Por exemplo:
A SAP é uma empresa global de software que fornece soluções de planejamento de recursos empresariais (ERP) para ajudar organizações a gerenciar operações comerciais, incluindo finanças, cadeia de suprimentos e recursos humanos. Usuários de SAP em indústrias de manufatura e com uso intensivo de ativos enfrentam dificuldades para equilibrar a produção para atender à demanda dos clientes, otimizando custos (materiais, mão de obra, equipamentos) e garantindo a qualidade. Gerenciar milhares de etapas interdependentes em vários sistemas resulta em:

Ferramentas SOAP como o RunMyJobs podem sincronizar a produção e a logística entre sistemas SAP e não SAP, otimizando o uso de recursos para reduzir custos e atender à demanda. O RunMyJobs pode lidar com esses problemas por meio de conectores pré-criados para ferramentas de planejamento de produção SAP (por exemplo, S/4HANA Cloud ou BTP ) e orquestração de ponta a ponta entre sistemas de ERP, CRM, BI e planejamento.

Plataformas de internet industrial das coisas (IIoT)
Plataformas de IIoT alimentam sistemas ERP com dados de produção em tempo real (por exemplo, temperatura, vibração, tempos de ciclo), permitindo um planejamento preciso da produção e uma programação adaptável para processos industriais. Quando integradas a ferramentas de orquestração, essas plataformas oferecem suporte a respostas baseadas em regras a desvios, como o acionamento de um fluxo de trabalho de manutenção caso a integridade do equipamento piore. Isso fecha o ciclo entre os insights dos sensores e a resposta automatizada dos negócios, especialmente à medida que mais dispositivos de TO são colocados online e precisam interagir com os sistemas corporativos.

À medida que a conectividade se expande e novos protocolos como IO-Link e MQTT se tornam populares, as plataformas IIoT estão mais bem equipadas para conduzir operações autônomas.

Plataformas de integração como serviço (iPaaS)
O iPaaS facilita a comunicação em tempo real entre o ERP e os sistemas de produção. Ele permite a orquestração de serviços coordenando dados de diversas fontes (por exemplo, MES, WMS, CRM) e encaminhando-os para o ERP para embasar o planejamento. Com APIs e mecanismos de fluxo de trabalho, o iPaaS automatiza as interações entre os planos de produção e os sistemas de execução, aumentando a capacidade de resposta e reduzindo a dependência de pontos de contato manuais. Ele também ajuda a unificar a infraestrutura de rede, permitindo um fluxo seguro de dados entre os domínios de TI e TO.

Como o cenário de fornecedores permanece altamente fragmentado, o iPaaS desempenha um papel fundamental na integração de sistemas de diversos provedores. A flexibilidade da plataforma permite uma rápida adaptação a protocolos e arquiteturas em evolução, impulsionados por uma infraestrutura definida por software.

Soluções de integração de dados de máquina
Ao capturar dados em nível de máquina e entregá-los ao ERP, essas soluções garantem que o planejamento da produção seja informado pelas condições do chão de fábrica em tempo real. Elas conectam controladores lógicos programáveis ​​e sensores a plataformas corporativas, dando aos planejadores visibilidade direta da saúde dos ativos e do status dos processos. Quando combinadas com ferramentas de orquestração, elas podem acionar respostas automatizadas em toda a rede de TO , enquanto comunicam os resultados à rede de TI, ajudando a manter o tempo de atividade e a proteger a infraestrutura crítica contra interrupções.

A crescente adoção de plataformas independentes de hardware, como CODESYS, e ferramentas como Node-RED simplifica a integração de dados de máquina. Essas abordagens baseadas em software apoiam a mudança para arquiteturas centradas na borda, garantindo que os dados sejam transferidos perfeitamente das máquinas para o ERP.

Como a convergência de TI/TO oferece suporte à automação de TO

1. Fluxo de dados unificado para automação
A convergência permite que dados em tempo real de sensores, máquinas e sistemas de controle (TO) sejam integrados a aplicativos empresariais (TI).

Esse fluxo de dados unificado permite decisões automatizadas, como acionar manutenção, ajustar taxas de produção ou redirecionar fluxos de trabalho.

2. Análise avançada e IA
Com a integração de TI/TO, dados históricos de TI (por exemplo, registros de manutenção, inventário, ERP) e dados de TO em tempo real (por exemplo, temperatura, pressão) podem ser analisados ​​juntos.

Isso permite automação preditiva e prescritiva em TO, como desligamentos automáticos, alertas ou ajustes com base em insights de IA.

3. Monitoramento e controle remoto
A convergência de TI/TO torna possível monitorar e automatizar remotamente sistemas de TO por meio de painéis centralizados.
Os operadores podem automatizar sequências de controle sem estar fisicamente no local, melhorando a segurança e a eficiência.

4. Automação escalável e flexível
A integração com computação em nuvem e de ponta (do lado da TI) permite estratégias de automação escaláveis ​​em TO.
A lógica de automação pode ser atualizada remotamente, e o processamento de dados pode alternar entre a borda e a nuvem dinamicamente.

5. Cibersegurança e governança
Sistemas unificados de TI/OT permitem políticas consistentes de controle de acesso e segurança cibernética, permitindo automação segura.
O acesso baseado em funções pode automatizar quem pode fazer o quê em sistemas de TO, reduzindo erros de intervenção humana.

Exemplo:

Uma fábrica inteligente com TI/TO convergentes pode automatizar sua linha de produção com base em dados da cadeia de suprimentos. Se o sistema ERP detectar baixa demanda, ele pode acionar automaticamente os sistemas de TO para reduzir a produção, sem intervenção humana.

Ferramentas e dispositivos de automação de TO

1. Sistemas de controle industrial (ICS):

Sistemas de Controle Industrial (ICS) gerenciam processos industriais recebendo dados de sensores, comparando-os com pontos de ajuste e controlando processos por meio de dispositivos como válvulas. Eles variam de pequenos controladores modulares a grandes sistemas de controle distribuído (DCSs) e são essenciais em setores como processamento químico, geração de energia e manufatura.

Controladores lógicos programáveis ​​(CLPs): Dispositivos especializados usados ​​para automatizar processos de controle em ambientes industriais, recebendo entradas e acionando saídas com base na lógica programada.

Sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA): aplicativos de software que fornecem coleta de dados em tempo real, monitoramento e controle de processos industriais em vários locais.
Sistemas de controle distribuído (DCS): Sistemas que controlam processos de produção dentro de uma única instalação distribuindo elementos de controle por todo o sistema.

2. Interfaces homem-máquina (IHMs): Interfaces que permitem que os operadores interajam com o sistema de controle, fornecendo visualizações de dados de processo e controles para máquinas.

3. Plataformas de Internet Industrial das Coisas (IIoT): Soluções que conectam dispositivos industriais à internet, permitindo a coleta, análise e monitoramento remoto de dados para otimizar as operações.

4. Sistemas de execução de fabricação (MES): Sistemas de software que monitoram e gerenciam as operações de produção no chão de fábrica, garantindo a execução eficaz dos processos de fabricação.

5. Sistemas de gestão de edifícios (BMS): Sistemas integrados que controlam e monitorizam serviços de edifícios, como iluminação, aquecimento, ventilação e ar condicionado, para melhorar a eficiência energética e o conforto.

6. Soluções de segurança cibernética industrial: Ferramentas projetadas para proteger redes industriais e sistemas de controle de ameaças cibernéticas, garantindo a integridade e a disponibilidade de operações críticas.

7. Dispositivos de computação de ponta: hardware que processa dados perto da fonte de geração de dados, reduzindo a latência e o uso de largura de banda ao realizar cálculos localmente.

8. Módulos e gateways de E/S remotas: Dispositivos que facilitam a conexão de vários sensores e atuadores a sistemas de controle central, permitindo a aquisição de dados e o controle sobre processos distribuídos.

Principais benefícios da automação de TO
Maior eficiência : a automação de TO acelera linhas de produção, distribuição de energia ou operações logísticas, automatizando tarefas repetitivas e demoradas. As máquinas trabalham 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem fadiga, otimizando a produtividade.

Redução de erros humanos : ao contar com controladores lógicos programáveis ​​(CLPs), sensores e sistemas de controle, a automação de TO elimina a variabilidade introduzida pela intervenção manual, especialmente em tarefas críticas de precisão, como controle de dosagem ou regulação de temperatura.

Economia de custos : embora a configuração inicial possa ser dispendiosa, a automação reduz as despesas de mão de obra a longo prazo, a manutenção devido a sistemas preditivos e o desperdício de material, o que leva a economias de custos substanciais nos setores de manufatura ou serviços públicos.

Segurança aprimorada : em ambientes perigosos, como plataformas de petróleo, fábricas de produtos químicos ou subestações de alta tensão, a automação de TO lida com tarefas perigosas, mantendo os trabalhadores longe de perigos e reduzindo as taxas de incidentes.

Consistência e qualidade : sistemas automatizados seguem exatamente as mesmas instruções em todos os ciclos. Isso garante a qualidade consistente do produto, essencial em setores como farmacêutico, automotivo e de processamento de alimentos.

Monitoramento e controle em tempo real : os sistemas de automação coletam dados operacionais por meio de plataformas SCADA ou DCS, permitindo que os operadores monitorem o desempenho, detectem falhas instantaneamente e façam ajustes baseados em dados.

Escalabilidade e flexibilidade : À medida que a demanda aumenta, os sistemas automatizados podem ser dimensionados com reconfiguração mínima. Configurações modulares de TO podem ser adaptadas rapidamente para novas linhas de produção, redes de energia ou rotas logísticas.

TI vs TO
Aqui está uma tabela comparando TI e TO:

Aspecto	TI (Tecnologia da Informação)	OT (Tecnologia Operacional)
Definição	Concentra-se no gerenciamento e na proteção de sistemas de informação como e-mail, RH, finanças e aplicativos em nuvem.	Concentra-se em gerenciar e proteger operações industriais, como fabricação e transporte.
Exemplos	Sistemas de e-mail, aplicativos financeiros, sistemas de RH, data centers, serviços em nuvem.	Robôs, sistemas de controle industrial (ICS), SCADA, PLCs, máquinas CNC, ônibus conectados, estações meteorológicas.
Foco	Atividades informativas de front-end de uma organização.	Atividades de produção de back-end; gerenciamento de máquinas físicas e operações.
Responsabilidades da equipe	Garantir a segurança dos dados, manter políticas e controlar a infraestrutura informacional.	Concentre-se no tempo de atividade das máquinas, na produção e na segurança dos trabalhadores; gerencie equipamentos e processos críticos.
Características do dispositivo	Pronto para uso, substituível, com vida útil típica de 3 a 5 anos. Fácil de manter, geralmente roda em Windows, iOS e Linux.	Software especializado e desenvolvido para esse fim, com longa vida útil, opera em ambientes hostis. Difícil de manter e atualizar.
Manutenção e atualizações	Atualizações frequentes de software e modificações fáceis.	Raramente atualizadas, as modificações podem interromper todo o processo, e as atualizações podem exigir aprovações complexas.
Infraestrutura de rede	Protocolos comuns de gerenciamento de rede e segurança.	Redes robustas adequadas para condições industriais severas (choque, vibração, produtos químicos, temperaturas extremas).
Fator de forma	Padronizado, projetado para ambientes de escritório.	Modularizado, compacto, projetado para montagem em equipamentos, veículos ou ambientes hostis.
Protocolos	Protocolos de rede comuns (TCP/IP, HTTP, etc.).	Protocolos industriais como Modbus, Profinet, CIP e redes IoT especializadas (por exemplo, LoRaWAN, WiSun).
Interfaces de rede	Interfaces padronizadas para sistemas de TI de escritório.	Pode incluir interfaces especializadas para dispositivos, sensores e máquinas IIoT.

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