Os sistemas ciber físicos (ou CPS, na sigla em inglês para Cyber-Physical Systems) são integrações que envolvem computação, comunicação e controle através de redes e processos físicos. Por intermédio desses sistemas, as empresas têm a oportunidade de representar a realidade do mundo físico em ambientes digitais. Sendo assim, conseguem fazer simulações, testes, predições de desgastes, entre muitas outras possibilidades que a tecnologia oferece. Isso pode representar ganhos expressivos de competitividade para o negócio.
Na prática, os sistemas ciber físicos funcionam da seguinte forma: por meio de sensores que geram dados sobre o funcionamento de determinada máquina ou sistema, os computadores e as redes integradas monitoram os processos físicos. Essas informações são replicadas em ambiente digital, com retornos imediatos e constantes, de modo que as conclusões podem afetar ambos os lados, em uma demonstração no ambiente virtual ou a partir de atuadores no ambiente físico. Importante destacar que esses dados precisam ser confiáveis e seguros para que possam embasar a tomada de decisões em um nível de risco aceitável.
Com os sistemas ciber físicos, são fornecidas abstrações e alternativas de modelagem, design e análise de forma integrada. É um conceito e uma solução relativamente novo e sobre os quais muito se fala, dentro de um contexto de transformação digital nas indústrias. No entanto, ainda existe um grande potencial inexplorado de uso dessa tecnologia, que está em desenvolvimento e aprimoração no mundo todo.
Os setores que mais têm se beneficiado da criação sistemas ciber físicos são aqueles que envolvem grandes infraestruturas e operações custosas, como a indústria de óleo e gás, geração de energia elétrica (usinas, barragens, aerogeradores, solar, etc), distribuição (linhas de transmissão), aviação, metal mecânica pesada, entre outras, mas também aqueles que produzem bens e serviços críticos, e que devem ser muito criteriosos na análise de seus riscos. As falhas, quando ocorrem nesses setores, implicam em prejuízos significativos ou, até mesmo, em perdas de vidas.
Sistemas ciber físicos e os conceitos de gêmeos digitais, IoT e cloud computing
Os sistemas ciber físicos são grandes “guarda-chuvas” de outros conceitos integrados, a saber:
- Gêmeos digitais (ou digital twins),
- Computação em nuvem (ou cloud computing) e
- Internet Industrial das Coisas (ou IIoT).
Vamos apresentar esses conceitos e como são contextualizados nos sistemas ciber físicos.
Gêmeos digitais
Os gêmeos digitais, ou digital twins, são as representações virtuais da menor unidade de um sistema ciber físico, seja um componente ou uma máquina. Eles representam os objetos físicos ou processos reais em andamento de forma individualizada. São consideradas peças centrais dos sistemas ciber físicos e são essenciais para trazer informações para otimização do negócio.
Computação em nuvem
A computação em nuvem ou cloud computing é um meio bastante utilizado pelo qual é feita a comunicação entre os gêmeos físicos e seus gêmeos digitais. Os dados ficam disponíveis para acesso de diversos usuários pela internet.
IIoT
É o conceito de IoT aplicado à indústria. A Internet Industrial das Coisas (IIoT) descreve a geração de dados por meio de instrumentos, sensores e dispositivos conectados em rede junto a computadores.
Unindo esses três conceitos em uma abrangência ampla, os sistema ciber físicos permitem que sejam executadas análises de dados e treinamentos de inteligências artificiais, apoiando a tomada de decisões.
Vantagens dos sistemas ciber físicos nas indústrias
As possibilidades que a tecnologia apresenta são imensas, e o foco sempre é a competitividade.
A digitalização da indústria é um movimento global e sem volta. A crise econômica e social despertada pela pandemia contribui para acelerar o processo. Organizações que previam mudanças para daqui a 5 anos estão correndo contra o tempo para sobreviver no mercado. O risco existe.
A meta constante de redução de custos necessária para praticamente todas as empresas, em maior ou menor grau, passa por:
- otimização de processos,
- aumento da produtividade,
- redução de falhas,
- desperdício zero (ou o menor possível).
A tecnologia pode estimular a retomada da produção e do crescimento na indústria, que exige decisões ágeis, acertadas, inovadoras e colaborativas.
Como implantar sistemas ciber físicos
O investimento de recursos financeiros para a adoção de sistemas ciber físicos pode não ser alto, especialmente no início do projeto. É possível começar com pequenos passos, focando nas características críticas e usando tecnologias de custo acessível, e observar rapidamente os resultados e o impacto que essas medidas podem trazer.
Assim:
- Comece por um projeto piloto, em um departamento ou uma pequena equipe;
- Determine os recursos que serão utilizados;
- Selecione as pessoas envolvidas e capacite-as;
- Trabalhe como um projeto, controlando prazos e custos;
- Implemente as novas tecnologias;
- Monitore a implantação para tomar ações.
O que é preciso considerar:
- Qual o objetivo da implantação de sistemas ciber físicos e os resultados esperados?
- Qual a situação atual do chão de fábrica? As tecnologias, protocolos e medições são adequadas?
- Como está a integração das informações e qual o fluxo das mesmas?
- Qual a capacidade computacional atual?
- A adequação do espaço físico, virtual e da distribuição das equipes está coerente?
Esperamos que, com essas informações, você consiga avançar na decisão de início de um projeto de implantação de sistemas ciber físicos na sua empresa. Se tiver dúvidas e quiser se aprofundar mais no tema, procure nossos especialistas da Certi. Estaremos à disposição.
