Internet das Coisas, ou Internet of Things (IoT), é o que se convenciona chamar de “a bola da vez”. Trata-se de uma rede digital de dispositivos físicos, veículos, edifícios e muitos outros itens, inteligentemente conectados por softwares e redes para coleta e troca de dados. Em termos simples, a Internet das Coisas são produtos ou dispositivos que conversam entre si.

A Gartner, empresa de pesquisa e consultoria em tecnologia da informação, estima que 6,4 bilhões de dispositivos foram conectados à internet em 2016, um aumento de 30% em relação a 2015. Até 2020, espera-se que 21 bilhões de dispositivos sejam conectados. Esses dispositivos são uma mistura de produtos de consumo, de negócios para negócios e específicos para dispositivos de mercados verticais. A tendência está se movendo rapidamente para edifícios comerciais, o que está atraindo uma quantidade significativa de interesse de líderes de tecnologia como Cisco, Google, IBM e Microsoft.

“Se você tiver um smartphone que se comunica com um termostato, verificar os parâmetros de operação do sistema predial remotamente ou usar a função de serviços de localização em seu smartphone, você usou a IoT. Esses aplicativos são apenas uma pequena amostra da IoT e o valor que ela traz para a vida das pessoas”, explica Leandro Medéa, engenheiro de aplicações da Belimo.

A primeira fase da internet tinha pessoas compartilhando informações. Em um período relativamente curto, deu-se a transição para os dispositivos conversando entre si, o que melhora a eficiência do trabalho. “Por exemplo, ao verificar remotamente o sistema de automação de um prédio, um gerente de instalações pode identificar pontos problemáticos e ter a capacidade de saber quais peças são necessárias. A próxima fase é a capacidade de analisar as informações coletadas de outros dispositivos e tomar decisões com base nos dados. Isso é chamado de ‘aprendizado de máquina’ e é um setor de inteligência artificial em rápido desenvolvimento. Um exemplo, você já se perguntou como seu telefone prevê o que você quer digitar? Aprender as palavras que você digita e prever qual será a próxima palavra faz parte do aprendizado de máquina”, continua Medéa.

Igor Nakamura, diretor da Viridi Technologies, continua. “A Indústria 4.0 se caracteriza pelo uso das mais modernas tecnologias e da transformação digital na busca por uma produção de bens que consiga aliar redução de custos, economia de recursos naturais e aumento da produtividade. Um dos pilares mais importantes deste conceito é a automação. No setor de AVAC a indústria 4.0 se expressa na busca por maneiras mais eficientes e inteligentes de monitorar e ajustar fatores como temperatura, iluminação e outros de forma a eliminar desperdícios. Outra manifestação bastante importante deste conceito no setor é a tentativa de desenvolver aplicações de uso para fontes de energia alternativa como fotovoltaica, por exemplo.”

Já a Internet das Coisas, na conceituação de Nakamura, é o aproveitamento da capacidade de comunicação da internet a partir de objetos das mais variadas origens e não mais apenas por meio de computadores ou smartphones. “Sua relação com a Indústria 4.0 se dá na medida em que a IoT permite a troca de informações entre equipamentos industriais, lebando a uma redução da necessidade de intervenção humana, de uma forma que acelera a capacidade de automação na produção a níveis inimagináveis até pouco tempo”, explica o diretor da Viridi.

Para Felipe Oliani, da Honeywell, todas as indústrias estão indo em direção à digitalização, IoT, ou Indústria 4.0, para melhorar sua produtividade, segurança, gestão de suprimentos e efetividade da força de trabalho. “Existem 4 pilares na Indústria 4.0: interoperabilidade, que é a habilidade de conectar e comunicar entre máquinas dispositivos, sensores e pessoas através da IoT; transparência de dados, que é a habilidade de sistemas criarem uma cópia virtual do mundo físico e enriquecer uma planta digital com dados de sensores; assistência técnica, que auxilia os humanos nas tomadas de decisões, trazendo de forma eficaz informação pertinente e de fácil compreensão; e decisões descentralizadas, no sentido de sistemas ciberfísicos tomarem decisões por conta própria e traduzi-las em ações de maneira mais automatizada possível.”

“Como o universo de AVAC-R é muito complexo e cheio de interdependências, os 4 pilares já existem nos sistemas mais robustos como de ar-condicionado central, por exemplo. As informações de sensores em determinado ambiente acionam uma série de ações baseadas em lógicas pré-programadas que alteram o funcionamento de uma ou mais máquinas de maneira orquestrada que resultará, por exemplo, no aumento ou diminuição da temperatura do ambiente onde estão os sensores. Outro ponto são as opções de analytics, cada vez mais na moda e que poderão servir para uma intervenção mais contundente caso os algoritmos demonstrem uma reincidência maior de certos ajustes, que podem desgastar o sistema como está”, continua Oliani.

Marcos Dillenburg, diretor de tecnologias e operação da Novus, aponta para uma definição concisa da chamada Indústria 4.0 e sua relação com a IoT. “De uma forma muito simplificada, é uma transformação nas operações industriais que tem a magnitude de uma nova revolução industrial. Se torna realidade com o avanço de tecnologias como IoT, Inteligência Artificial, Cloud, Realidade Aumentada, Big Data etc. No segmento de AVAC-R, assim como em quase todos os outros, se expressará no aumento da eficiência operacional dos fabricantes de equipamentos, na criação de novos modelos de negócios entre os fornecedores e os fabricantes e entre estes fabricantes e seus clientes. IoT é uma das tecnologias habilitadoras da I4.0 e consiste na ampla adoção de capacidade de comunicação entre máquinas, processos, produtos e sistemas, independentemente de sua localização.”

Aplicação prática do conceito

O diretor da Novus diz que a empresa possui um projeto piloto em cooperação com uma universidade e outras empresas, para realizar a transformação 4.0 em uma das suas células de manufatura. A incorporação do conceito, segundo ele, “tanto em nossos novos produtos quanto em nosso processo de fabricação, é gradual, mas irreversível. Os conceitos já estão bastante bem assimilados pelos principais gestores da empresa, mas a implantação é uma verdadeira jornada, que está em estágio de implementação de piloto.”

“Como fornecedores, iniciamos pela oferta de produtos com múltiplos tipos de conectividade, tanto com sistemas de automação como sistemas cloud. Nos posicionamos como fornecedores de equipamentos de aquisição de dados, os chamados Sensores IoT, de alta qualidade e flexibilidade, na solução de diferentes aplicações nas áreas de cidades inteligentes, fábricas e saúde. A diversidade de tipos de conectividade é a ferramenta chave para que nossos produtos encontrem aplicações globalmente. Exportamos 50% de nossa produção para mais de 50 países, e temos que estar atentos à evolução tecnológica nos mercados mais avançados”, explica Dillenburg.

Nakamura informa que entre os três pilares de atuação comercial da Viridi, dois estão diretamente alinhados com os conceitos de Indústria 4.0. Um é o desenvolvimento de soluções, hardwares e softwares baseados em IoT, como plataforma de bigdata e analytics. O outro é uma nova linha de negócios baseada na geração de energia fotovoltaica.

“A Viridi tem buscado desenvolver soluções aplicadas a dispositivos, softwares e serviços que aproveitem o potencial da Internet das Coisas para auxiliar na gestão de equipamentos e processos, se tornando um importante elemento capaz de melhorar a produtividade, enxugar custos e reduzir o risco de falha humana. Este uso tem se dado principalmente na atividade de telemetria e aquisição de dados, como a medição de energia, de água, de temperatura, de umidade e de gás, por exemplo, com pequenos sensores plug and play direcionados diretamente à plataforma de analytics. Por meio de IoT a Viridi também tem ofertado aos seus clientes uma maior facilidade na manutenção de espaços em temperatura ambiente com o uso de sensores que identificam quando o aquecimento ou refrigeração do local estão abaixo ou acima do desejado. Neste caso é possível fazer uma programação para que o ar-condicionado trabalhe no sentido de chegar à temperatura solicitada. Toda a informação adquirida através dos sensores e dispositivos providos de Iot é armazenada no servidor web da Viridi e pode ser acessada na plataforma através do computador ou do celular online”, conta Nakamura.

A Belimo também franqueia o acesso para dispositivos e conexão na nuvem da empresa através da API do Belimo Device. “Uma API é uma Interface de Programação de Aplicativos ou um protocolo que define completamente o método e o protocolo de comunicação entre um dispositivo Belimo e a nuvem Belimo. A API Device da Belimo é um padrão fechado, apenas os dispositivos Belimo têm essa capacidade de comunicação”, diz Medéa.

Medéa explica como funciona a conexão dos dispositivos, que possuem um conector Ethernet. “Você os conecta a uma LAN corporativa com acesso à Internet, e os telefones do atuador abrigam a nuvem Core. Essa é uma designação importante, pois o dispositivo no edifício inicia a conversa com a nuvem, eliminando a necessidade de a TI criar regras de firewall ou falhas de segurança. No futuro, uma tecnologia sem fio como wifi ou LTE / GSM poderia ser incorporada em um atuador para substituir essa conexão com fio. A chave é que eles estão permanentemente conectados à nuvem.”

“Dispositivos temporários utilizam NFC (Near Field Communication)”, continua o engenheiro da Belimo. “Um smartphone com NFC e conectividade com a Internet (wifi ou celular) pode criar uma conexão temporária com a nuvem principal. O aplicativo do smartphone assistente Belimo fala usando a API do dispositivo em nome do atuador. O NFC poderia facilmente ser algo como o BTLE (Bluethooth Low Energy) no futuro, mas a chave aqui é que um smartphone está fornecendo uma conexão temporária com a nuvem principal. A nuvem Belimo Core é onde todos os dados do dispositivo são armazenados. Essa nuvem também se conecta ao banco de dados de fabricação da Belimo. Todo dispositivo Belimo possui uma certidão de nascimento na nuvem principal que fica aguardando que um usuário final o reivindique. A nuvem principal também tem um API aberto chamado API do cliente. Esse é um padrão de comunicação disponível para desenvolvedores criarem aplicativos em nuvem para trocar dados, executar algoritmos de controle ou fornecerem interfaces de usuário para dispositivos representados na nuvem principal. Os aplicativos em nuvem são chamados de CBAs ou Cloud Business Applications.”

A API do cliente permite que a Belimo ofereça conectividade funcional entre os principais serviços de dados em nuvem e praticamente qualquer aplicativo do cliente que tenha conectividade com a internet. Para tanto, o aplicativo de terceiros precisa ser capaz de validar seus direitos aos dados do dispositivo que residem na nuvem principal.

“Com o IoT, nossos dispositivos (telefones, termostatos, sensores etc.) produzem grandes quantidades de dados acessíveis. Se quisermos que nossos equipamentos de AVAC-R e outros dispositivos conectados à Internet das Coisas processem esses dados para tomar decisões em um edifício ou empresa, os recursos da nuvem entram em ação. À medida que adicionamos mais sensores inteligentes e dispositivos de medição habilitados para internet a um edifício ou residência, podemos monitorar e executar a manutenção preditiva do sistema de maneira mais fácil e rápida”, completa Medéa.

Um dos principais produtos da Belimo é a Energy Valve, válvula independente de pressão com medição de energia e otimização de fluxo que, quando conectada à nuvem da empresa, permite a otimização automática fornecendo relatórios trimestrais sobre o desempenho do sistema de AVAC-R. Além disso, a empresa anuncia uma nova linha de atuadores IP que permite conexões na nuvem para monitoramento de sensores conectados localmente e controle de lógicas na nuvem.

Oliani, da Honeywell, informa que a empresa possui uma divisão que projeta plantas conectadas para os diversos tipos de indústrias no mundo, a HPS (Honeywell Process Solution). Para o mercado de AVAC-R a empresa possui dispositivos que se comunicam via protocolos padrão e sensores sem fio, com supervisão de softwares de última geração. “Um cliente nosso do segmento de varejo pode checar a temperatura de um ambiente específico de qualquer uma de suas filiais espalhadas no Brasil desde sua sala de controle na sede, ou até remotamente, via VPN. Também temos soluções para IIOT, mais voltada para processos industriais.”

“Vou usar outro exemplo, um hotel de luxo de uma grande rede precisou atualizar seu sistema de AVAC-R nos quartos. Através do IOT oferecemos uma solução de intervenção mínima (wireless), possibilitando a atualização de quartos vagos enquanto os do lado estavam ocupados, com um tempo médio de 30 minutos de intervenção no quarto. E, de quebra, nosso sistema foi integrado ao sistema PMS (Property Management System) do próprio hotel, transformando o quarto em um ativo inteligente, que não consome um centavo de energia a mais que o necessário, sem afetar o conforto do ocupante. O sistema consegue detectar se o quarto está disponível ou ocupado, já se prepara para a chegada do hóspede a partir de seu checkin etc.”, completa Oliani.

Dillenburg, da Novus, diz que a empresa está ampliando a oferta de protocolos, adotando cada vez mais padrões abertos, compatíveis com os principais sistemas Cloud do mundo. “Com os protocolos industriais que já tínhamos e com os novos protocolos IoT, temos já uma oferta relevante de produtos aptos a se comunicar com a base instalada de automação e com os mais novos sistemas cloud. Oferecemos equipamentos que recebem sinais dos mais diferentes tipos de sensores (temperatura, vibração, nível, pressão etc.), fazem o monitoramento e registro destas grandezas e publicam estes dados em sistemas cloud. São uma ferramenta importante para a implantação de sistemas de manutenção preventiva e preditiva”, finaliza.

Desafios para a assimilação dos conceitos

Apesar de serem conceitos próximos de completar uma década desde os primeiros esboços, sua incorporação, particularmente o da Indústria 4.0, não é geral, pelo menos no Brasil. Isso pode estar ligado à insuficiência de escala na produção. E mesmo a Internet das Coisas não é algo tão facilmente assimilado até agora. No AVAC-R, ao que tudo indica, a assimilação tem um grande percurso pela frente. Alguns paradigmas deverão ser quebrados. O principal deles está relacionado à fase dos projetos, que não devem partir somente da perspectiva do investimento inicial, mas principalmente do payback e das vantagens operacionais. Algo que, convenhamos, a estagnação da economia não ajuda.

Mas o caminho está dado, e cedo ou tarde será trilhado. A conexão entre as coisas cria um rico banco de dados, que por meio de plataformas de monitoramento e relatórios, podem se transformar em uma poderosa ferramenta para tomada de decisões assertivas. As informações coletadas podem ser usadas em ações preditivas, baseadas em históricos, estatísticas ou experiências adquiridas. “Por enquanto, existem apenas pequenos cases de telemetria de insumos, como água, energia e gás; assim como a medição de temperatura e vazão de água para AVAC, todos convergindo ainda numa simples medição e, em alguns casos, tarifação, mas sem a conexão numa plataforma gerencial com o intuito de receber e enviar comandos baseados em Big Data, BI (Business Intelligence) e, muito menos, Machine Learning, o que seria o ciclo completo de transformação digital”, explica Nakamura.

Na maioria dos casos, mais de 60% dos custos com energia de um prédio está ligado ao gasto com iluminação e ar condicionado. Desta forma, é fácil perceber que ter um sistema inteligente que permite monitorar os edifícios corporativos e desligar as luzes ou climatização quando estiverem desocupados trará, além da eficiência energética, uma redução considerável de gastos. Atualmente a inteligência resume-se, frequentemente, a softwares de automação para fazer o operacional, e sensores passivos sem as devidas interpretações e leituras. “Deixamos de transformar as informações em inteligência de negócio e perdemos a oportunidade de criar instalações e sistemas tecnológicos altamente automatizados, capazes de interagirem entre si”, lamenta Nakamura.

A Internet das Coisas aumenta consideravelmente a quantidade de dados disponíveis para processamento. Isso, juntamente com a capacidade da internet de comunicar esses dados, permitirá avanços inimagináveis. “Na verdade, a transformação digital e a chamada quarta revolução industrial já nos permite reunir todas as informações necessárias de uma edificação num único ambiente, ou plataforma, criando dashboards e análise de performance para uma gestão mais eficiente, centralizada e econômica. Quando conseguirmos transformar este potencial em soluções práticas, o setor de AVAC estará pronto para começar a explorar todo o potencial oferecido por este novo ambiente de negócios”, vaticina Nakamura.

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Da redação
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