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FDI NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

FDI Field Device Integration no Gerenciamento de Ativos na Indústria

A evolução nas conexões de dados industriais, é foco de nosso texto, grandes esforços e investimentos dos departamentos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico estão criando novos padrões, equipamentos e softwares, permitindo pavimentar o caminho da Indústria 4.0.

Disponibilizamos três textos correlacionados, onde mostramos as novas tecnologias, o OPC-UA (OPC UA – Unified Architecture) , o TSN (Time-Sensitive Network) e o FDI (Field Device Integration), formando os novos padrões da conectividade industrial.

A transformação digital permitirá uma indústria mais inteligente, portanto mais eficiente, barata e segura, para que isso ocorra, a automação industrial tem grande papel nesta transformação, onde a Indústria 3.0, baseada na Pirâmide da Automação, se transforma nos Pilares da Automação, uma vez que Convergência, Padronização e Velocidade de dados, possibilitará que a Indústria 4.0 se torne uma realidade, rompendo as barreiras de interface, que hoje existem no modelo atual da indústria.

Quanto ao FDI, vamos falar sobre:

  • Conexão de dados de instrumentos de campo;
  • Ferramentas de Engenharia, Manutenção e Diagnóstico;
  • Gerenciamento de dados em rede industrial;
  • Convergência tecnológica de comunicação;
  • Padronização de conexões (solução aberta);
  • Evolução da conexão para IoT e Indústria 4.0.

Com o advento dos protocolos industriais e dispositivos comunicando em redes, o desenvolvimento de tecnologias que permitissem acessar dados, durante o funcionamento, para manutenção, comissionamento e monitoração, se tornaram uma realidade, as primeiras tecnologias foram baseadas em DD/EDDL em 2004, como evolução do conceito de acesso de dados, temos a tecnologia FDT/DTM em 2009 e sua evolução em 2015, com o FDI, esse é o destaque a evolução e vamos falar em mais detalhes de cada tecnologia.

EDDL Eletronic Device Description Language, é uma linguagem baseada em texto, os sistemas de automação acessam estes dados por um interpretador, é usada em forma binária DD Device Description (Hart e FF).

FDT/DTM Field Device Tool / Device Type Manager – é um sistema onde os fabricantes elaboraram os “drives” DTM (compilados) de cada equipamento e são acessados por um FDT (plataforma), o sistema depende de COM/DCOM.

Estas tecnologias têm algumas limitantes e novas demandas técnicas, podemos listar as principais:

  • Limites da EDDL por texto, limitante nas definições de dados e diagnósticos;
  • As DTM variam enormemente de fabricante para fabricante;
  • O FDT tem a dependência da COM/DCOM do Windows;
  • EDDL e FTD/DTM tem o mesmo objetivo, mas são divergentes nas soluções (como decidir?).

O FDI Field Device Integration – é uma tecnologia de comunicação de dispositivos de campo, usando rede de comunicação industrial, onde é utilizado o OPC-UA (Cliente-Servidor) unificando o modelo de informação dos dispositivos industriais.

Seus principais objetivos, como evolução dos sistemas EDDL e FDT/DTM, são:

  • Manter a compatibilidade com os sistemas legados existentes nas plantas industriais;
  • Unificar as especificações EDDL dos protocolos industriais compatíveis;
  • Manter o modelo compatível de acesso de dados via FDT.

As principais características desta tecnologia são:

  • Unificação – todas as informações (vertical e horizontal) se comunicam na rede por um único canal;
  • Padronização – independente do protocolo, o sistema permite troca de dados em diversas aplicações e níveis;
  • Interconexão – troca de dados entre equipamentos e aplicativos, utilizando rede industrial;
  • Interoperável – troca de dados entre fabricantes diferentes, compartilhando recursos;
  • Intercambiável – troca de equipamentos por outro fabricante, sem perder funcionalidade;
  • Extensibilidade – aumento de funções por agregação, sem perder o que já existe
  • Escalar – permite implantações pequenas e crescimento de acordo com a necessidade, com todas funções.

Os principais benefícios do uso do FDI, são:

  • Fácil de usar – ótima experiência para o usuário;
  • Robusto na instalação – a instalação dos drives não provoca alterações nos sistemas de automação;
  • Interoperável e em conformidade – compatível com as EDDL e experiência das DTM padronizadas;
  • Integrável e convergente – fácil trocar informações com níveis ERP e MES, por exemplo, usando o OPC-UA;
  • Manutenção de versões – compatível com versões anteriores de software e suporte as DD e DTM existentes.

O sistema do FDI se destaca por incorporar no em seu aplicativo as DP (Device Package), entenda como elas funcionam no servidor FDI:

  • DD Device Definition – faz a definição das variáveis e blocos funcionais
  • UID User Interface Description – menu dos equipamentos
  • BL Business Logic – organiza os endereçamentos dos equipamentos
  • UIP User Interface Plug-in – interface com o usuário (gráfico)
  • Dentro do DP pode-se anexar documentos dos devices

Quanto ao princípio de funcionamento do sistema do FDI:

  • O servidor FDI é quem concentra a comunicação com a rede, normalmente conectado em um controlador que faz o roteamento de dados;
  • No servidor FDI são instados os Device Package de cada equipamento, com suas definições, modos de acesso e interfaces;
  • A comunicação é feita pelo OPC-UA, permitindo que OPC-Client e FDI-Client acesse dados do servidor, utilizado em aplicativos de manutenção, monitoração, gestão (ERP, MES) e outros.

As arquiteturas dos sistemas de automação em rede, permite a conexão com o FDI, onde instala-se os drives de cada equipamento/fabricante, suportando diversos protocolos, já compatíveis no mercado.

Na operação, temos os servidores FDI, servindo dados para os Clientes, que poderão executar manutenção, operação, monitoração, engenharia, configuração, otimização e comissionamento com os equipamentos do sistema.

A aplicação de destaque do FDI está no Gerenciamento de Ativos, o sistema de automação, montado em uma rede industrial, agora com destaque a diversos padrões e protocolos, utilizando OPC-UA, pode-se executar todas as rotinas já descritas.

Com o FDI e a Indústria 4.0, o Gerenciamento de Ativos passa para um outro patamar de aplicação, incorporando novas ferramentas, podemos destacar as principais funções de um sistema atual e digitalizado:

  • Parametrização de equipamentos e dispositivos;
  • Análise on-line de status de funcionamento;
  • Controle de acesso de usuários;
  • Registro de alterações – rastreabilidade;
  • Avaliação de performance – índice;
  • Otimização de processo;
  • Gerencia dados para Cloud Computing;
  • Emite prognóstico usando Machine Learning.

Como continuidade na evolução da tecnologia, podemos destacar algumas tendências:

  • Serviços gerenciamento de dispositivos via FDI serem via Cloud com suporte do fabricante;
  • Equipamentos com OPC-UA Server incorporados, comunicando diretamente no Cloud FDI;
  • Protocolos e dispositivos de IoT (industrial), incorporarem a tecnologia FDI para gerenciamento.

Concluímos que o gerenciamento de dispositivos industriais (ativos) é uma realidade na indústria moderna, sua evolução está orientada na predição e prognóstico, via Cloud Computing, usando ferramentas de Machine Learning, para isso, a tecnologia FDI permite a interconexão entre dispositivos e sistemas, de forma simples e universal, aderente a Indústria 4.0.

REDES TSN NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Redes Ethernet de Tempo Real – A TSN – Time-Sensitive Networking na Indústria

A evolução nas conexões de dados industriais, é foco de nosso texto, grandes esforços e investimentos dos departamentos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico estão criando novos padrões, equipamentos e softwares, permitindo pavimentar o caminho da Indústria 4.0.

Disponibilizamos três textos correlacionados, onde mostramos as novas tecnologias, o OPC-UA (OPC UA – Unified Architecture) , o TSN (Time-Sensitive Network) e o FDI (Field Device Integration), formando os novos padrões da conectividade industrial.

A transformação digital permitirá uma indústria mais inteligente, portanto mais eficiente, barata e segura, para que isso ocorra, a automação industrial tem grande papel nesta transformação, onde a Indústria 3.0, baseada na Pirâmide da Automação, se transforma nos Pilares da Automação, uma vez que Convergência, Padronização e Velocidade de dados, possibilitará que a Indústria 4.0 se torne uma realidade, rompendo as barreiras de interface, que hoje existem no modelo atual da indústria.

Para entender as redes TSN, vamos falar de:

  • Evolução das Redes Ethernet;
  • As limitações das Redes Ethernet;
  • Ethernet em Tempo Real e com Priorização;
  • Padronizando a comunicação em Ethernet;
  • As demandas na Indústria 4.0.

Para entender os principais pontos da evolução das redes Ethernet, em seu conceito principal, ela trabalha com modelo de colisão de dados (CSMA-CD), não sendo determinística, em seu primórdio, era uma rede lenta, mas atendia a sua realidade e foi a aposta certa na tecnologia.

Baseado no mesmo modelo apresentado, as redes Ethernet se tornaram muito rápidas, 100M, 1G, 10G e são controladas por Switches configuráveis, controlando todo o tráfego de rede, apesar de ainda trabalhar no conceito (CSMA-CA), a questão determinística foi superada pela velocidade e controle da rede.

Mas novas questões, tais como, IoT (Internet das Coisas), que remetem a milhares de dispositivos conectados a um único Backbone de dados, priorização de mensagens críticas, unificação da interface de troca da informação, foram necessidades que levaram ao advento das redes TSN.

Em linhas gerais, os desafios e indagações que permearam esta tecnologia, foram:

  • Como fazer convergência de dados no nível de TO + TI + IoT com alta largura de banda, alta velocidade?
  • Como ter a certeza dos tempos de sincronização e priorização de mensagens dentro da Rede Ethernet (determinismo)?
  • Como manter a base padrão Ethernet e incorporar protocolos de alto desempenho industrial e de IoT?

Surgem as Redes TSN – Time-Sensitive Networking ou Redes Sensíveis ao Tempo, que:

  • São um conjunto de padrões do IEEE 802 elaborados para aprimorar a Rede Ethernet;
  • Seu objetivo é ter o controle da Latência da Rede permitindo uma Rede Determinística e Unificada;
  • O padrão permite a incorporação de Protocolos (OPC-UA, IEC61850, Profinet…) e é compatível com o padrão existente.

As principais características das Redes TSN:

  • Permite convergência de Dados (TO+TI+IIoT) em único padrão;
  • Rede muito rápida (microssegundos);
  • Possui alta largura de banca de dados (backbone);
  • Permite uso do padrão existente (legado);
  • Controla o tempo de latência de dados na rede (sincronização);
  • Controle de prioridades de dados e seu comportamento;
  • Incorpora protocolos existentes industriais e de IoT;
  • Permite ser um padrão único do sensor no campo ao Cloud;
  • Permitir virtualização de redes.

Principais benefícios no uso das Redes TSN:

  • Alta velocidade;
  • Baixa latência;
  • Tempo real;
  • Determinística (aplicação crítica);
  • Flexibilidade;
  • Alta disponibilidade;
  • Dado horizontal e vertical (único);
  • Segura.

As arquiteturas das Redes TSN, seguem o mesmo modelo das Redes Ethernet convencionais, lembrando que os equipamentos devem suportar esta tecnologia e a rede deve ser configurada para as funções específicas do novo padrão, principalmente os tempos, além de comunicações em Cloud.

Quanto ao princípio de funcionamento da rede, podemos destacar as suas operações:

  1. Sincronização de tempo (tempo real) – toda a rede tem o mesmo tempo (configurável);
  2. Agendamento e modelo de tráfego (regras – únicas e priorização);
  3. Seleção de caminhos de comunicação (configuração e alternativas);
  4. Reserva de trajeto (“vê” outro caminho);
  5. Tolerância a falhas (faz mais de um caminho).

Um dos pontos de destaques e principal recurso, que transforma a rede em determinística, é a função Time-Aware Scheduler, onde os pacotes de dados trafegam normalmente pelo sistema e quando há uma prioridade de dados (crítico), os pacotes comuns param e o pacote prioritário passa pelo sistema, isso permite comunicação crítica e baseado no tempo.

As redes TSN suportam diversos protocolos e cada vez mais estarão incorporados outros, gostaria de destacar o uso do Profinet, do próprio OPC-UA, do Ethernet/IP e o IEC 61850.

As redes TSN são preparadas para segurança de dados, são baseadas em Ethernet convencional, com as premissas conhecidas:

  • Utiliza o modelo de camadas;
  • No nível de dispositivo usa-se OPC-UA, permitindo:
    • Autenticação
    • Criptografia
    • Bloqueio (proteção)
  • Gerenciamento de fluxo de dados;
  • O determinismo não altera os modelos de segurança.

Nas aplicações das redes TSN o mais importante hoje é fazer um projeto com dispositivos que suportem o modelo, é uma tendência de grande crescimento em equipamentos que já se comunicam com o padrão Ethernet, podemos dizer que é quase um caminho natural, com isso sistemas de gerenciamento, roteamento e chaveamento da rede (Switch e Router), também suportarão o novo modelo.

As redes TSN com OPC-UA são uma grande tendência, pois:

  • Os fabricantes de equipamentos já estão incorporando juntamente com o OPC-UA o canal TSN nos dispositivos;
  • Temos os benefícios dos padrões OPC-UA e os ganhos em velocidade e performance de rede com o TSN;
  • A união destas duas tecnologias é uma realidade da convergência Tecnológica.

Quanto a aplicação e uso na Indústria 4.0, as redes TSN permitem e facilitam a:

  • Digitalização das Coisas (IoT);
  • Convergência da Cadeia de Valor (IIoT);
  • Uso de Cloud Computing;
  • Alta velocidade e Padronização.

Quanto a evolução natural do novo padrão, podemos destacar como tendência:

  • Equipamentos e dispositivos virem com recursos de comunicação nativa (OPC-UA + TSN);
  • As redes TSN podem se tornar o padrão Ethernet para todos os níveis de informação, inclusive de TI;
  • Recursos incorporados, tais como, SDN, IPV6 e Wireless, serão comuns nos dispositivos de automação.

Concluímos que a tecnologia das redes TSN são uma resposta às novas demandas da Indústria 4.0, convergência de dados com alta velocidade e alta disponibilidade, comunicação com integridade bidirecional, simplicidade do Backbone ao sinal de IoT, uma nova realidade nos ambientes de controle industrial.

INDÚSTRIA 4.0 – PROJETO E IMPLANTAÇÃO

Diretrizes de Projeto e Implantação da Digitalização da Produção de Acordo com a Indústria 4.0

Neste texto vamos falar sobre a implantação de projetos de Automação Industrial aderentes a Indústria 4.0, importante saber que, não estamos querendo postular um modelo, mas sim, apresentar uma proposta, um singelo roteiro de visões sobre as tecnologias que se encontram disponíveis e principalmente, o que poderia ser exequível nas plantas existentes.

Para se chegar a uma planta digital, nos moldes da proposta da Indústria 4.0, utilizando todas as tecnologias existentes, é necessário percorrer um caminho inicial, pois sem um preparo, não poderemos implantar as tecnologias propostas no contexto da indústria digital, são os seguintes passos abaixo que propomos:

  • Passo 1 – Entenda o conceito da Indústria 4.0 e seus impactos;
  • Passo 2 – Analise a automação existente em sua planta;
  • Passo 3 – Otimize o processo existente;
  • Passo 4 – Faça a convergência de dados de sua cadeia produtiva;
  • Passo 5 – Implante as ferramentas da Indústria 4.0 (redesenhe seus processos).

Para delimitar nosso tema a respeito de projeto e implantação da Indústria 4.0, vamos entender:

  • Como repensar um ambiente de produção com ferramentas digitais;
  • Como obter vantagem no negócio com um modelo de tecnologia baseado na Indústria 4.0;
  • Como usar as tecnologias atuais e integrar a planta de produção no negócio digital.

Quando se entende a necessidade de buscar modelos de implantação da planta digital, normalmente temos alguns cenários conhecidos:

  • Tenho uma produção e necessito colocar o nível de produção aderente a Indústria 4.0;
  • Quais ferramentas já posso utilizar e qual a utilidade no novo modelo de produção digital;
  • Como alterar uma cultura de produção para um novo modelo, desde planejamento até operação.

O modelo produtivo evoluiu ao longo do tempo, alterando o perfil da produção, que no início, só se tinha a visão da planta local e seu processo unitário, com a automação e redes de informação, passamos a conectar o planejamento e gestão na produção, tendo um contexto maior da planta, mas ainda limitado ao processo local, com a Indústria 4.0 e as redes convergentes, o modelo produtivo, passa a ser o próprio modelo de negócios, uma vez que a conexão é de toda cadeia produtiva que orbita no ecossistema da empresa.

Para trilhar a implantação da Indústria 4.0 nos processos produtivos, temos alguns desafios que são comuns para uma análise:

  • Como atualizar uma planta produtiva existente de acordo com um modelo da Indústria 4.0;
  • Como gerar valor no negócio a partir de um novo modelo de planejamento e gestão produtivo;
  • Como incorporar novas tecnologias de produção e planejamento, com objetivo de aumentar receita e diminuir custos.

Um projeto de automação que tenha as premissas da Indústria 4.0, deve se encaixar nos quadrantes da tecnologia, que propomos a observar:

  • Conhecimento da Plata (informação);
  • Produtividade (eficiência produtiva);
  • Decisões (diagnósticos e prognósticos);
  • Novos formatos (oportunidades de negócio);

A automação industrial dos projetos atuais, devem ter as seguintes diretrizes abaixo, uma vez que estes sistemas devem dar as respostas a indústria digital:

  • Permitir novas formas de fazer negócios;
  • Eliminar ao máximo o desperdício e o erro;
  • Permitir customização e personalização da produção.

As principais características da Indústria 4.0 é ser colaborativa, preditiva e inteligente, para isso, sua arquitetura de produção deve ser, interoperável, flexível e descentralizada, com impactos diretos na escala produtiva, mão de obra e tomada de decisões.

Para os projetos de automação industrial, devemos utilizar as tecnologias da Indústria 4.0, talvez uma mais aderente que a outra, a depender do processo produtivo a que se refere, porém é bom listar as principais:

  • Redes de comunicação
  • Cibersegurança
  • IOT internet industrial
  • Cloud Computing
  • Big Data
  • Mineração de dados
  • Aprendizado de máquina
  • Virtualização (digitalização)
  • Realidade aumentada
  • Gêmeos digitais
  • SOA
  • OPC-UA
  • RFID
  • Produção por adição
  • Drones
  • Robôs

Como dever ser a planta da Indústria 4.0 e o que deve ser levado em consideração no contexto de projeto e implantação:

  • A planta deve ser interoperável – todo sistema se comunica;
  • Deve permitir virtualização – do planejamento a manutenção;
  • Deve ser flexível, modular e descentralizada;
  • Utilizar banco de dados em formato Big Data e em Cloud;
  • Utilizar modelos decisórios baseado em análise de dados;
  • Estar estruturada com sistemas de Cibersegurança.

A questão da interconexão, deve levar em consideração particularidades de cada setor, sistema, departamento, ou fornecedores, internos ou externos, que participem do processo produtivo e, devem ser observados que cada agente deste, deve estar conectado a um sistema de Cloud, que permita produzir informações de forma a unir no ecossistema, e o Big Data, absorverá todas estas informações, permitindo modelagem de dados para tomada de decisões.

A Indústria 4.0, em processos dinâmicos, que necessitem de customização em massa, devem ter sistemas de automação descentralizados, que controle células locais e respondam a processos centrais, sendo um arranjo de automação altamente flexível, que permita interconexão e mudanças rápidas na produção, além de sistema de segurança que monitore todo o processo em rede.

Na utilização das tecnologias, as principais diretrizes que temos que ver, no que se refere a aplicação, devemos levar em consideração de forma prática:

  • Conectar todas as informações (automação, IoT, IIoT, banco de dados);
  • Usar Cloud e Big Data para centralizar e analisar dados;
  • Usar mineração de dados para eliminar decisões intermediárias, focando o gestor;
  • Usar aprendizado de máquina para operar o sistema, fazendo do operador um supervisor de processo;
  • Usar predição (analisador de causas), criando prognóstico em produção e manutenção.

As tecnologias da Indústria 4.0, permeiam uma grade de projetos, todavia não necessariamente usaremos todos os elementos, ou pelo menos, devemos entender o que são rotas de dados para o usuário, por exemplo, o dado iniciando pelo processo, pode seguir uma rota de cibersegurança e IoT diretamente para a operação, não necessariamente sendo analisado no Big Data, deve-se construir as rotas de acordo com cada processo.

Abaixo sugerimos a observação das principais diretrizes para projetos de sistemas para Indústria 4.0:

  • Instrumentação e medição

Use redes Ethernet e redes Wireless – adote protocolos industriais baseado em Ethernet e integre o IoT Industrial;

  • Controle

Descentralize o máximo o controle, isso dará flexibilidade da produção, use microcontroles e controladores centrais de comunicando e conecte no Cloud;

  • Infraestrutura

Use ferramentas de virtualização, cloud computing e gestão do sistema via outsourcing;

  • Operação

Use dispositivos móveis, crie aplicativos de alta integração, evolua no uso do deep learning para apoio da operação;

  • Manutenção

Use modelos de manutenção baseado em eventos, conecte dados no cloud e use prognósticos de ativos e acesso remoto;

  • Gestão da Produção

Conecte os dados da produção, conecte ativos pela IoT e sistemas pela IIoT, use o Big Data;

  • Apoio a tomada de decisões

Conecte os dados da cadeia de produção no Big Data e use ferramentas de Mineração de Dados e Machine Learning.

Utilize serviços de Cloud Computing, onde estas plataformas são utilizadas e pagas como serviços, tais como, IBM BlueMix, Google Cloud Platform, Microsoft Azure, Amazon AWS, com as principais características:

  • Armazenagem de dados;
  • Máquinas virtuais;
  • Processamento sob demanda;
  • Segurança de dados;
  • Mineração de dados;
  • Aprendizagem de máquina;

Crie uma estrutura de conectividade, que permita que os dados internos de produção trafeguem pelas redes, use gateways e servidores OPC, use sistemas de roteamento de dados para conexão ao Cloud, crie modelos de gestão, manutenção, planejamento e automação, dentro do ecossistema.

Elabore uma arquitetura de automação que contemple todos os agentes produtivos da indústria, pense no negócio como um todo e como ele se relaciona, conecte todas as tecnologias disponíveis e crie os webservices, para que seja produzido e consumido informações dentro desta arquitetura.

A implantação de um modelo de Indústria 4.0 é uma mudança cultural de produção, é a própria fábrica digital para um novo modelo industrial, necessitando de liderança transformativa na indústria, sendo liderada por uma geração digital de profissionais que entenda o valor da mudança, liderada pelo CEO, líderes da transformação e composta por equipes também líderes e polivalentes, seguindo os principais passos como sugestão de implantação:

  • Passo 1 – Aplique Lean Manufactoring e indicadores de gestão e eficiência OEE;
  • Passo 2 – Identifique na produção o processo de maior integração – faça um piloto;
  • Passo 3 – Defina sua capacidade produtiva – crie modelos de tomada de decisões (Big Data);
  • Passo 4 – Aplique convergência e Machine Learning – elimine operações no processo;
  • Passo 5 – Escale o processo – integre setores – replique o modelo.

Passamos abaixo, alguns pontos importantes para serem observados na implantação:

  • Análise do status atual de automação (dados) de planta;
  • Análise do status atual de operação, manutenção e planejamento;
  • Identificação de pontos, operação e ações de otimização (ativos de planta, ponto de operação e segurança operacional);
  • Desenho da convergência de dados e informações da planta (infraestrutura);
  • Análise e projeto do sistema de cibersegurança (TO e TI)
  • Projeto de digitalização – complemento de IOT e dados externos (PCP, MES,MOM) – modelo de tomada de decisões;
  • Redesenho:
    • Tomada de decisões na gestão da planta;
    • Ações de controle ótimo;
    • Prognósticos de manutenção.
  • Treinamento

Relacionamos abaixo os principais benefícios esperados com a implantação de um roteiro para preparar a planta para a Indústria 4.0:

  • Iniciar a jornada pela Indústria 4.0 e se adequar ao futuro da Manufatura e Processos;
  • Obter novas oportunidades de conectar a fábrica aos consumidores e processos de inovação;
  • Gerenciar receita e custos, baseado em status de tempo real e prognósticos de cenários;
  • Diminuir tempo de tomada de decisões, diminuir erros de operação e integrar planejamento e qualidade da produção em tempo real;
  • Aumento de portfólio de oportunidades de negócios, com uma fábrica flexível, integrada e descentralizada.

Concluímos que projeto e implantação da Indústria 4.0, ainda estão no início de uma curva de maturidade, ainda que já haja tecnologia disponível, todavia, a questão é “saber” unir todos os pontos (universo cibernético) e mudar uma cultura de produção, de forma a obter vantagens competitivas em um mundo altamente digital e dinâmico.

RAMI – PADRONIZAÇÃO DA INDÚSTRIA 4.0

Modelo de Arquitetura de Referência para Implantação da Indústria 4.0

Quando inovações tecnológicas começam a ser adotadas em larga escala, discutidas e pesquisadas nos diversos meios, é natural que haja uma busca por uma padronização, iniciando em conceitos de projetos e aplicações, adoções de boas práticas e finalizando em normas, tanto local, quanto de abrangência geral e global.

O RAMI é um modelo para aplicações de soluções de conectividade para projetos aderentes a Indústria 4.0, permitindo um ecossistema cibernético de toda cadeia produtiva.

Nossa proposta neste texto é explanar de forma geral, introdutória e direta o conceito de Arquitetura de Referência, uma vez que é tudo muito novo como tecnologia, para isso, vamos limitar nosso tema em escrever sobre:

  • O Modelo de Referencia (não único), que tem a intenção de Padronizar Aplicações da Indústria 4.0;
  • Como funciona um Modelo de Referencia RAMI para Integrar uma Indústria;
  • Porque aplicar um Modelo e como utilizá-lo na prática.

Normalmente, aplicações de referência, no caso do RAMI, que tem a proposta de dar um norte a projetos e implantação da Indústria 4.0, são baseados em algumas diretrizes para solução de dar respostas a:

  • Como entender a conexão Vertical da informação da fábrica, de modo a levar o nível sensor ao nível de gestão de forma padronizada;
  • Como entender a conexão Horizontal da produção de um produto ou processo e conectar no Cloud (Internet Industrial) para tomada de decisões;
  • Quais normas usar, dentro das realidades atuais, servido de referência em projeto e aplicações.

Um Modelo de Referência é um elemento padronizado para projetos e implantação, aceitos e usados por participantes do processo, em nosso caso, da produção industrial, eles têm as seguintes características:

  • São modelos de conhecimento comum (padrão) dos participantes;
  • São objetos de padronização na linguagem;
  • Habitam uma semântica para interoperação do sistema;
  • Constroem elementos básicos e complexos dentro da arquitetura;
  • São usados para protótipo, desenvolvimento e validação.

O RAMI – (Reference Architectural Model for Industry 4.0), ou seja, Modelo de Referência para Arquitetura da Indústria 4.0, possui três dimensões de aplicação, estruturado, que participa de toda cadeia produtiva, dando uma linguagem de hierarquia no sistema, uma arquitetura definida e gerenciando todo o ciclo de vida da produção.

Os benefícios em se adotar o RAMI, como padrão de projetos e aplicações na Indústria 4.0, podemos eleger abaixo os principais:

  • Arquitetura Orientada a Serviços (SOA);
  • Combina componentes de TI em cada camada e todo ciclo de vida;
  • Divide os processos em pacotes, facilitando comunicação e processamento;
  • Estruturado para segurança e privacidade.

Como são três eixos de aplicação nas dimensões da informação, vamos entender cada um:

O Eixo 1 – Hierarquia – define o modelo de interconexão de todos os elementos da produção, incluindo informações, pessoas e máquinas.

  • Flexível, interoperável e distribuída;
  • Interação em todos os níveis hierárquicos;
  • Comunicação entre todos participantes;
  • O produto/processo faz parte da rede.

O Eixo 2 – Arquitetura – define a verticalização das informações, suas interfaces, interpelações e uso.

  • Dispositivos reais;
  • Transição do dado físico para o lógico;
  • Acesso a informação;
  • Dados necessários;
  • Relação e funções;
  • Processos de negócios.

O Eixo 3 – Ciclo de Vida – define o ciclo de vida do produto, da pesquisa e desenvolvimento, até a sua assistência técnica.

  • Pesquisa e Desenvolvimento – Construção, simulação e protótipo;
  • Manutenção do Projeto – Atualizações, manuais e guias, ciclos de manutenção;
  • Produção – Produto, Dados e Lote;
  • Manutenção da Produção – Usuários, assistência técnica, manutenção, reciclagem.

Considerando o RAMI um padrão, logo temos o desenvolvimento e aplicação para normas, regulamentado de forma abrangente o entendimento quanto as aplicações, segue abaixo as normas aplicadas:

  • IEC 63088 – Produção Inteligente – Modelo e Arquitetura de Referencia para Indústria 4.0;
  • IEC 62890 – Gerenciamento do Ciclo de Vida para Produtos e Sistemas;
  • IEC 62264 – Integração de Sistemas de Produção na Empresa (MES/MOM);
  • IEC 61512 – Controle de Batelada – Processos Produtivos em Lote.

Entendendo que o RAMI define como primeira diretriz a conectividade dos sistemas, precisamos levar em consideração as condições abaixo para que esta premissa possa ser atendida:

  • Padronização global da comunicação (Padrão/Protocolo);
  • Instalação e Operação fácil (Plug and Play);
  • Padronização da linguagem para troca de informações.

Para que os dados sejam interpretados, dentro do cibersistema, é necessário entender como funciona o sistema de interconexão:

  • Ocorre na conexão física da rede Indústria 4.0;
  • Os dados estão no Ativo – Device (ex. OPC-UA);
  • A rede é um padrão de comunicação entendível;
  • A própria interface integra o Ativo na rede.

Quando o dado está dentro do sistema, trafegando nas estações, dispositivos de controle e dispositivos de campo, ele é gerenciado da seguinte forma:

  • Cada device tem seu próprio esquema de configuração e dado;
  • Um conjunto de devices podem formar uma unidade com configuração e dado próprio;
  • Os dados são trocados entre si e o ecossistema.

O RAMI trabalha com componentes (objetos), dentro das suas três dimensões, chamamos estes componentes de I4.0 (é uma referência), que tem as seguintes principais funções:

  • Cada conjunto de dispositivos, formam uma semântica de informações e controle (Componente I4.0);
  • Os conjuntos I4.0, formam as células de produção;
  • As células de produção trabalham de forma flexível, interoperável e descentralizada.

Desta forma, com os componentes padronizados dentro do sistema, é possível entender uma aplicação de gerenciamento e controle de uma linha de produção, como todas as informações de conectam, o mesmo componente, por exemplo, pode ser rastreado na logística e transporte na cadeia produtiva, chegando até o cliente final (usuário), sendo monitorado seu dado, de forma única, dentro das dimensões do RAMI.

Quanto um ativo na linha de produção informa seu estado, tanto em produção quanto em manutenção, este dado já se relaciona nas três dimensões da gestão, uma vez que ele é vertical, o valor desta informação está em toda cadeia produtiva, até a gestão do negócio e, também trafega, desde um projeto em formato de protótipo, até para a produção de um lote, estando disponível a mesma de informação do produto até o cliente final, com o mesmo dado via Cloud.

Podemos sugerir a ideia de aplicação do RAMI para projetos de sistemas de Indústria 4.0, como segue:

  • Desenhe a automação de forma descentralizada, interconecte todos os agentes de produção (Devices);
  • Crie os componentes I4.0, de informação, controle e intercomunicação;
  • Configure o sistema de forma que seja Interoperável dentro das 3 dimensões do RAMI e seja flexível permitindo customização e personalização.

É importante entender que o RAMI é um modelo, há diversos modelos que são aplicados, ele se junta a outros com propósitos que se complementam, em nosso caso, uma produção industrial com perfil da Indústria 4.0, este modelo oferece um formato aderente ao intercâmbio de informações da toda cadeia produtiva.

O RAMI é um modelo novo, recente como a própria Indústria 4.0, podemos projetar algumas tendências que poderão a vir ocorrer em função deste padrão:

  • Haver um padrão direcionador único de aplicação em Indústria 4.0;
  • Cada país ter sua norma editada, igual a uma NBR no caso do Brasil;
  • As plataformas de Cloud Computing Industrial terão interfaces amigáveis para construção de componentes I4.0.

Podemos concluir que o desenvolvimento de soluções para Indústria 4.0, principalmente sendo demandada pelos usuários, novos dispositivos cada vez mais inteligentes e plataformas integráveis, a busca por padronização e respostas rápidas em implantações, levam a criação de modelos e normas, capazes de facilitar o uso e aplicação da tecnologia, o RAMI é este caso.

AUTOMAÇÃO ELÉTRICA COM IEC 61850

O Padrão IEC 61850 na Visão da Automação Industrial para Sistemas Elétricos

Foi o tempo em que a área de elétrica e área de automação industrial eram tratadas de forma separada na indústria, com a evolução dos dispositivos de comando e controle, as redes industriais e seus protocolos, somado à busca pela simplificação de operação, temos um cenário de convergência de sistemas, automação e elétrica fazendo parte de um mesmo projeto.

Afim de demonstrar uma visão da Automação Industrial, utilizando-se o Estado da Arte na área de elétrica, especificamente o Padrão IEC 61850, que é o responsável pela simplificação e potencialização dos controles nos sistemas eletricidade de potência atualmente.

Nosso objetivo aqui não é esgotar o assunto, mas sim colocar foco em como a área de automação deve entender o Padrão IEC 61850, vendo principalmente, a convergência dos dois setores, entendendo principais conceitos de funcionamento desta rede de comunicação para área de elétrica.

Não faz parte do escopo de nosso texto, demonstrar os sistemas de proteção e controle para elétrica e também detalhar Padrão IEC 61850 no aspecto programação dos sistemas.

Especificamente, vamos focar e dirigir o assunto baseado na rede de dispositivos, entendendo que os sistemas elétricos são compostos por IED (Intelligent Electronic Device) ou Dispositivo Eletrônico Inteligente, com o uso e a evolução das redes, eles se tornaram os controladores dos sistemas elétricos, vamos entender o Padrão IEC 61850, que permite a troca de informações entre eles e com o sistema de comando, podendo efetuar qualquer operação no sistema elétrico.

O que é então do Padrão IEC 61850: É um Padrão de Comunicação entre dispositivos de um Sistema Elétrico, que suporta diversos protocolos e podem ser executados em redes TCP/IP (Ethernet), trabalham com mapeamentos padrões MMS (Manufacturing Message Specification), GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event), SV (Sampled Variables) e WebSevices.

Podemos descrever as principais vantagens no uso deste padrão:

  • Interoperabilidade entre diversos fabricantes de dispositivos;
  • Facilidade configuração, os blocos são padrões de informações e endereçamentos;
  • Infraestrutura padrão, utiliza-se principalmente o Padrão Ethernet;
  • Redução de custos engenharia, comissionamento e partida são mais rápidos.

O Padrão ou Norma (muito conhecido assim também) IEC 61850, tem uma estrutura composta de 10 partes, cujo objetivo principal é traçar os caminhos da funcionalidade básica até os testes de sistemas, passando por todos os requisitos:

  1. Introdução e visão geral
  2. Glossário
  3. Requisitos gerais
  4. Administração do projeto e sistemas
  5. Requisitos de comunicação
  6. Linguagem de Configuração
  7. Modelo de Comunicação
  8. Mapeamento MMS / TCP/IP
  9. Mapeamento Ponto a Ponto/Barramento
  10. Testes de conformidade

O formato Lógico da Informação do Padrão é de Nível de Tensão, Endereço do Bay, Endereço do IED, Log do Dispositivo, Log do Nó, Dados e Atributos, com isso, independente da rede, fabricante ou local, a informação é igual em todo sistema.

Um sistema elétrico é responsável por uma série de eventos dentro de uma planta, vamos tratar como uma indústria, mas vale para qualquer estrutura de eletricidade.

As principais funções, mas não somente estas, podemos listar abaixo, perfazendo um sistema elétrico:

  • Supervisão, Operação e Proteção dos circuitos elétricos de potência;
  • Comando de despachos de carga;
  • Controle de demanda;
  • Operação de importação e exportação de energia elétrica;
  • Análise de transiente, falhas, distúrbios e desligamentos.

O objeto de nosso estudo é o Padrão IEC 61850, todavia não há somente este, mesmo porque as normas evoluem de acordo com as demandas e tecnologias existentes do seu tempo.

As Normas e Padrões, definem os protocolos de telecomando, tais como, interfaces entre equipamentos, padrão de camadas, entre outros.

A Norma IEC 60870-5 é aplicada a sistemas de Telecomando, temos abaixo suas principais divisões ou grupos:

  • 101 – Telecomando básico – supervisão
  • 103 – Padrão para proteção de equipamentos
  • 104 – Suporta TCP/IP

Também temos o DNP 3.0 (orientado a eventos) e chegamos ao IEC 61850 – padrão (orientado a objetos), que é foco de nosso texto.

A visão acima é muito simples, apenas para referência de estudo e continuidade de pesquisa, como dissemos anteriormente, visto não ser tema do conjunto aqui tratado.

Nesta mesma linha, podemos listar a evolução dos padrões em função das necessidades e tecnologias da época, é apenas uma visão geral e não contempla todos existentes, mas as principais linhas de aplicação de mercado.

  1. Cabeamento – não havia rede
  2. Norma IEC 60870-5-101
  3. Norma IEC 60870-5-103
  4. Norma IEC 60870-5-104
  5. DNP 3.0
  6. IEC 61850
  7. SMART GRID – Padrões de Integração de Produtor/Consumidor
  8. IoT – Integração Total de Dispositivos, Produtor, Consumidor e Controles

Observem que até agora somente tratamos dos Padrões ou Normas, nestas redes de informações temos os Protocolos de comunicação, que são as regras que governam a sintaxe, semântica e sincronização da comunicação em uma rede, este controla e possibilita uma conexão, comunicação, transferência de dados entre dois sistemas computacionais.

Alguns tipos de protocolos que são usados na elétrica, importante não confundir Protocolo com Padrão Elétrico:

  • PROTOCOLOS
    • PROPRIETÁRIOS
    • MODBUS
    • PROFIBUS
    • TCP/IP
    • PROFINET
  • PADRÕES
    • RS-232
    • RS-485
    • ETHERNET

São esperados alguns principais benefícios no uso do Padrão IEC 61850, uma vez que este padrão possibilita a integração e padronização dos sistemas, tanto de supervisão, quanto de controle, podemos ver abaixo os principais:

  • Usar o Padrão de Rede Ethernet em todo sistema Elétrico;
  • Comando, Controle e Supervisão na Própria Rede;
  • Análise de Alarmes e Oscilografia em Tempo Real;
  • Operação Remota e Integração com Processo;
  • Diagnósticos Avançados de Sistema e Dispositivos;
  • Padronização para Integração, Comissionamento e Partida.

O Padrão IEC 61850 permite comando, controle, supervisão, compartilhamento de dados em toda a rede, é uma grande evolução, utilizando-se por exemplo, do padrão Ethernet, para que isto ocorra, a Norma prevê alguns tipos de Mensagem, que são trafegadas dentro da rede, através do protocolo, abaixo listamos o tipo e seu principal uso:

  • MMS – (Manufacturing Message Specification) Informações Unicast – o objetivo é somente informação, na estação supervisora;
  • GOOSE – (Generic Object Oriented Substation Event) – Informações Multicast – responsável pelo comando entre IEDs;
  • SV – (Sampled Variables) – responsável pelo tráfego de valores analógicos entre os IEDs, utilizado para proteção;
  • XML – (eXtensible Markup Language) padrão de comunicação para WebServices, responsável pelo compartilhamento de informações entre todo o sistema conectado na rede.

Com a integração de todas estas mensagens e suas funções, é esperado funcionalidades nos sistemas, que apoiarão a operação e gestão da planta elétrica, podemos listar abaixo alguns tipos, lembrando que depende da ferramenta a ser implantada:

  • Supervisão do sistema e equipamentos;
  • Medições de grandezas em tempo real;
  • Alarmes e sequência de eventos;
  • Operação segura por simulação;
  • Parametrização de IEDs;
  • Análise de Oscilografia;
  • Rejeição de Carga;
  • Relatórios e Histórico geral.

Para construir uma automação de um sistema elétrico, baseado na Norma IEC 61850, vamos dirigir a aplicação a uma rede Ethernet, portando há de se observar os principais componentes e suas principais características:

  • Redes compostas por:
    • Switches Ethernet IEC 61850;
    • Firewall e VPN para Cibersegurança;
    • Terminal Service;
    • I/O Remoto e Tele proteção;
    • UTR Unidade Terminal Remota;
    • Computadores para Missão Crítica
  • Alguns requisitos essenciais:
    • Quality of Service (QoS): Priority Tagging
    • Protocolo de Recuperação de Rede: Rapid Spanning Tree (RST)
    • Gerenciamento de VLAN (para GOOSE)
    • Robustez de ambiente, suportar grandes faixas de temperaturas
    • Não haver partes móveis
    • Recuperação de anel RST (<50 a 100ms)

Quanto aos aspectos integração, podemos ter três cenários dentro da indústria, como ocorre de forma mais comum:

  • Um cenário onde a automação e a elétrica não se comunicam, isto é, há uma barreira na integração, são sistemas separados;
  • Um outro cenário onde se tem a convergência, este é mais comum, pois todas as redes são tratadas de forma separada e depois são unidas, por um gateway, por exemplo, ou um sistema OPC para troca de dados e informações;
  • E temos um cenário mais atual (graças a evolução da tecnologia), que é a integração total, o projeto quando “nasce” não tem separação de infraestrutura, toda a parte de comando e controle de processo e elétrica estão em uma única rede (há requisitos para isso), mas todo o sistema já é horizontal e vertical do ponto de vista da informação.

As arquiteturas de sistemas elétricos, seguem o mesmo conceito da automação, uma vez que utilizam a tecnologia Ethernet, o Padrão IEC 61850, já trata os blocos dentro da automação e elétrica para troca de informações e controle, portanto podemos concluir que já há uma convergência tecnológica.

Listamos abaixo alguns passos importantes para elaboração de um projeto e integração do sistema de automação elétrica, é apenas uma visão geral, deve-se aprofundar em detalhes, visto ser um projeto complexo:

  • Crie o projeto utilizando todos os dispositivos em Ethernet e IEC 61850 (use protocolo aberto);
  • Faça um projeto de Infraestrutura único, faça a convergência com o sistema de automação;
  • Projeto a rede Ethernet com conceito de VLAN, acesso externo com Firewall (Cibersegurança), foque no GOOSE (Multcast);
  • Crie as estações de operações exclusivas e integre informações importantes para todos operadores;
  • Crie as estações de engenharia separadas (automação e elétrica, mas em único ambiente e rede;
  • Treine a equipe, operação e manutenção.

Para finalizar e concluir, passamos algumas informações que não podem passar desapercebidas neste assunto:

  • A Norma IEC 61850 possibilitou Padronização e Facilidade de Engenharia;
  • Os principais Protocolos Industriais, suportam a Norma, exemplo Profinet (facilitando Integração);
  • Reformas e projetos Novos, devem suportar integração (Convergência) de Controle do Processo e Automação Elétrica;
  • Integração com Cloud, uso de WebServices, complementam a solução para os Desafios da Indústria 4.0, suportadas pela Norma.

REDES ETHERNET INDUSTRIAL

Conceito e Aplicação da Rede Ethernet na Automação e Controle Industrial

As Redes Ethernet se consolidaram como padrão de comunicação entre computadores desde sua invenção, como a Automação Industrial se convergiu ao longo dos últimos anos com a TI Tecnologia da Informação, as Redes Ethernet se desenvolveram dentro do universo da TA Tecnologia da Automação, ganhando características que delinearam um cenário de total aderência aos novos projetos e atualização de sistemas legados de rede para automação e controle.

Em nosso texto, temos a intenção de descrever esta tecnologia, que cresceu no meio da TA, o assunto é muito extenso e observamos grande dificuldade em encontrar materiais que pudessem expor de forma simples, com termos de pesquisa, para que o leitor pudesse continuar seus estudos, uma vez que não temos a pretensão de esgotar o assunto, dado a quantidade de informações necessária para o desenvolvimento de projetos de infraestrutura de automação.

Para isso, vamos delimitar nosso estudo, onde teremos três diretrizes, que se refere ao que vamos falar:

  • O que é uma Rede Ethernet;
  • Como a Rede Ethernet está sendo Aplicada no Chão de Fábrica;
  • Quais das Diretrizes para Projetos e Implantação de Redes Ethernet na Indústria.

Para âmbito de aplicações, também vamos desenhar três cenários, normalmente comuns em projetos de rede Ethernet na indústria:

  • Preciso elaborar um Projeto de Automação na Planta, mas tenho dúvidas quanto ao funcionamento da Ethernet Industrial;
  • No Projeto do COI Centro de Operações Integradas, há uma Infraestrutura de Rede Ethernet, o que preciso levar em consideração de maior relevância;
  • Quais os Protocolos Industriais principais que funcionam no Padrão Ethernet e o que devo entender para Conceituar uma Solução.

As Redes Ethernet foram inventadas em 1973, por Robert Metcalfe em um projeto atribuído a Xerox Palo Alto, hoje sendo o padrão mais aceito no mundo para intercomunicação de dados em rede.

O Padrão Ethernet define o meio físico de conexão do cabeamento, define o controle de acesso do dado na rede e define o quadro (frame) de informação, tudo isso baseado na norma IEEE 802-2 e IEEE 802-3, que em suas subdivisões, estabelece características técnicas dos padrões de rede, não é nosso foco entender a IEEE 802-2 e 3, sugerimos que pesquisem sobre tal modelo.

As Redes Ethernet oferecem diversos benefícios em suas aplicações, podemos descrever abaixo alguns principais:

  • Rede simples de projetar e implantar;
  • Componentes de baixo custo, comparados a outras redes;
  • Permite diversos Protocolos dentro do Padrão;
  • Rede padronizada por normas em constante evolução;
  • Pode ser aplicada desde ambientes domésticos até industriais (componentes especiais);
  • Rede interoperável e escalar.

Para entender e até relembrar como estas redes evoluíram, podemos descrever desde seu surgimento as mídias de conexão que permitem acesso ao meio, por exemplo:

  • No início, cabo coaxial;
  • Conexão de cabo RJ-45;
  • Fibra Óptica;
  • E as redes Sem Fio Wi-Fi.

Nosso foco de entendimento e a aplicação da Rede Ethernet são no ambiente industrial, isto é, no chão-de-fábrica, pois seu invento foi utilizado em níveis administrativos de dados e até então, não se pensava na aplicação em máquinas e equipamentos, pois havia limites técnicos e já existiam redes industriais para estas funções.

Para aplicações na indústria, foi necessário um desenho da rede que pudessem atender esta nova realidade, todavia, não poderiam mudar o padrão de acordo com a IEEE 802-3, sendo estas características abaixo, necessárias para esta realidade na indústria:

  • Aplicação em Ambientes Severos (Hardware);
  • Temperatura 75º C a -35º C (exemplo);
  • Proteção Mecânica Especial;
  • IP (Grau de Proteção Alto);
  • Suportar Vibração e Impacto;
  • Alta Imunidade a Ruídos (EMI);
  • Arranjos de Alta Disponibilidade (Redundâncias);
  • Uso de Protocolos Industriais.

As Redes Ethernet, se baseiam no princípio de funcionamento do CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ), na prática, o padrão trabalha enviando dados na rede e detectando colisões de pacotes, abaixo um descritivo básico do seu funcionamento:

<1> – Se o canal está livre, inicia-se a transmissão, senão vai para o passo <4>;

<2>- [transmissão da informação] se colisão é detectada, a transmissão continua até que o       tempo mínimo para o pacote seja alcançado (para garantir que todos os outros transmissores e receptores detectem a colisão), então segue para o passo <4>;

<3>- [fim de transmissão com sucesso] informa sucesso para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão;

<4>- [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre;

<5>- [canal se torna livre] espera-se um tempo aleatório, e vai para o passo <1>, a menos que o número máximo de tentativa de transmissão tenha sido excedido;

<6>- [número de tentativa de transmissão excedido] informa falha para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão.

Entendido que, a rede funciona baseada no envio de pacotes, e estes são tratados através das colisões, temos o conceito de encaminhamento, que demonstra os princípios de envio das informações, sendo abaixo o funcionamento básico:

  • A origem (informação) é sempre UNICAST (Único Ponto);
  • O destino é BROADCAST (Informação em Toda Rede);
  • O destino pode ser MULTCAST (Múltiplos Locais, mas com Informação Dirigida);
  • O destino pode ser UNICAST (Único Local);
  • ANYCAST tem o destino definido em um ROUTER;

Desta forma, podemos entender que é necessário um controle para gerenciar estas informações na Rede Ethernet, sendo o Switch o principal equipamento que tem essa atribuição como componente de rede, onde vamos ver mais a frente, o funcionamento destes.

Uma das maiores questões técnicas que foram barreiras quanto à aplicação da Ethernet na indústria, se refere ao determinismo de rede, pois o principio de colisão de dados não permite a certeza de entrega e recebimento de uma informação em uma base de tempo conhecida, para sistemas de controle, por exemplo, isso é fator fundamental.

Sendo assim, a característica de entrega e recebimento de uma mensagem na rede é baseada no tempo, isto é, a certeza de entrega e no tempo programado.

As Redes Ethernet se baseiam no CSMA/CD e não permite determinismo, pois trabalham com colisão de dados, os switches permitem o gerenciamento Broadcast para Multcast ou Unicast.

Ethernet Industrial para Controle (determinística) utiliza características de controle de sincronismo dentro de seu Protocolo, sem alterar características do Padrão, por exemplo, (Profinet, Ethernet/IP).

Como vimos, Ethernet é um padrão e tem seu principio no envio e recebimento de pacotes de dados, para que tudo isso funcione dentro de um sistema, é necessário uma arquitetura que tenha alguns componentes, tais como, switches, gateways, firewall entre outros, desenhados de forma a obter um arranjo que haja integridade, segurança, disponibilidade e sincronismo.

De acordo com o modelo OSI (Open Systems Interconnect), um sistema de rede de comunicação é dividido em 7 camadas, como vemos abaixo:

  1. Camada Física
  2. Camada de Ligação de Dados ou Enlace de Dados
  3. Camada de Rede
  4. Camada de Transporte
  5. Camada de Sessão
  6. Camada de Apresentação
  7. Camada de Aplicação

Não faz parte nosso escopo estudar as camadas, vamos focar no Padrão Ethernet com visão de infraestrutura, para isso os componentes de rede serão aplicados nas camadas (1) física, (2) enlace, (3) rede e (4) transporte, ainda existindo outras aplicações dentro do contexto, vamos entender estas principais.

Os switches são os principais componentes de uma Rede Ethernet, na prática eles controlam os encaminhamentos de rede, conforme vimos acima, são as chaves de conexão, que controlam o trafego de dados.

Eles podem ser gerenciáveis ou não, sendo que, os nãos gerenciáveis, possuem funções básicas, que controlam o direcionamento dos dados (origem e destino) e gerenciam colisões, de forma a não “travar” a rede.

Os gerenciáveis, além das funções básicas, possuem funções de segurança e gerenciamento individual de portas e informações, por exemplo, criação de VLAN Redes Virtuais.

As principais funções dos switches, podemos destacar abaixo algumas características:

  • Automação das redes;
  • Localização física (porta/segmento);
  • Localização lógica (rede/sub-rede);
  • Priorização de mensagens;
  • Identificação dos tipos de mensagem;
  • Gerenciar a qualidade mensagem QoS;
  • Tratar erros e falhas;
  • Gerenciar tempos e sincronismo.

Vamos descrever abaixo, as principais características dos switches e componentes de uma arquitetura Ethernet para aplicações nos níveis do modelo OSI que vimos anteriormente, dado a extensão do assunto, somente vamos referenciar e apresentar as principais características para entendimento do conceito e sugerimos um estudo aprofundado.

SWITCH LAYER 2

  • Trabalham com Endereçamento MAC (de equipamento);
  • Possuir gerenciamento de VLAN (dentro da rede) – gerenciável;
  • Gerencia pacote de erros, mas não bloqueia Broadcast;
  • Podem possuir funções para Profinet (RT/IRT) e Ethernet/IP (IGMP);

* VLAN Rede Virtual

* RT Real Time

* IRT Isochronous Real-Time

* IGMP Internet Group Management Protocol

SWITCH LAYER 3

  • Todas as funções do L2;
  • Gerenciam rotas de endereços lógicos (IP);
  • Intercomunicam VLAN;
  • Gerenciam banda de comunicação e latência;
  • Gerencia múltiplos serviços na rede (liberação de acesso);

SWITCH LAYER 4

  • Possui todas as funções do L2 e L3;
  • Tem capacidade de distinguir serviços (HTTP, FTP…)
  • Configurável para tomada de decisões pelo UDP (User Datagram Protocol);
  • Gerencia tráfico de rede baseado no QoS (Qualidade do Serviço);
  • Podem-se tomar decisões de rota, baseado em erros, latência e demanda;
  • É a base das SDN (Redes Baseada em Software).

Quando pensamos em redes, devemos entender que é necessário em muitos projetos a segmentação destas, com objetivo de segurança, organização e elevação de desempenho de tráfego, estas sub-redes, podem ser físicas ou lógicas.

Com o advento dos Switches gerenciáveis, podemos criar diversas redes e sub-redes de forma virtual, chamadas de VLAN, e com isso obter algumas funções avançadas para controle e gerenciamento, como vimos abaixo:

  • Controle de Broadcast na rede;
  • Priorização de tráfego de dados (informação e controle);
  • Elevação da segurança de acesso.

Como item da Rede Ethernet, a característica de segurança é fundamental para o funcionamento do sistema, para isso em uma arquitetura, utilizamos os Firewalls, que são equipamentos de hardware e software que tem por objetivo proteger a rede contra acessos não autorizados, ele gerencia permissões de acesso e a origem e destino de dados e permite criptografia de dados para interconexão de serviços entre dispositivos.

A Rede Ethernet é um padrão de comunicação de dados, vamos entender que são as vias de informação, agora vamos aplicar para o uso na automação, para isso precisamos entender o que são os Protocolos de Rede, onde:

  • Um Protocolo de Comunicação são as “regras” que controlam a troca de informações em uma rede;
  • O Protocolo caracteriza a sintaxe, semântica e a sincronização do dado na rede;
  • O Protocolo deve ser igual (inclusive em sua versão), dentro de uma rede, mesma “linguagem”.

Vamos descrever abaixo os principais Protocolos Industriais para o Padrão Ethernet, utilizados no Controle e Automação Industrial, limitamos tanto em quantidade de Protocolos, quanto em sua descrição, uma vez que para isso, merecem um texto focado e completo de cada um, além da descrição de todos no mercado.

Todavia, vamos caracterizar alguns, para efeito de conceito, onde não temos também, a intenção de formar opinião sobre o uso, vantagens e especificidades de cada um deles.

TCP/IP

Conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede;

TCP (Transmission Control Protocol – Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol – Protocolo de Internet, ou ainda, protocolo de interconexão);

VANTAGENS:

  • Padronização;
  • Interconectividade;
  • Roteamento;
  • Robustez;
  • Internet.

MODBUS/TCP

Protocolo de comunicação industrial, originalmente desenvolvido para RS-232/485;

Para trabalhar em redes Ethernet, os dados são encapsulados em TCP, trabalha em CSMA-CD e tem modelo Cliente-Servidor;

VANTAGENS:

  • Protocolo consolidado;
  • Simples de configurar;
  • Frame simplificado;
  • Fácil conversão de padrão.

PROFINET

PROFINET é uma rede baseada em um padrão de comunicação Ethernet Industrial padronizado pelas normas IEC 61158-5 e IEC 61158-6;

100% compatível com a tecnologia Ethernet ( IEEE 802.3 ) adotada pela associação PI – PROFIBUS & PROFINET International.

VANTAGENS:

  • Protocolo aberto;
  • Manutenção inteligente;
  • Alta disponibilidade e segurança;
  • Tempo real e Sincronismo.

ETHERNET/IP

É um protocolo industrial baseado em Ethernet que combina a função CIP (Common Industrial Protocol), gerido pela ODVA (Open DeviceNet Vendors Association);

A função CIP trabalha baseado no IGMP (Internet Group Management Protocol), onde a informação da rede e gerenciada em grupos Multcast;

VANTAGENS:

  • Múltiplos serviços TI e TA;
  • Gerenciamento da Rede na TA;
  • Diagnóstico Avançado;
  • Sincronismo e Segurança.

IEC-61850

É um padrão de comunicação para sistemas de automação elétrica;

Os modelos de dados abstratos definidos na norma IEC 61850 pode ser mapeado para um número de protocolos, mapeamentos atuais do padrão devem ser:

  • MMS (Manufacturing Message Specification);
  • GOOSE (Generic Object Oriented Subestação Event);
  • SMV (Amostras de Valores Medidos) e Web Services;

Estes protocolos podem ser executados através de TCP / IP ou redes LANs subestação utilizando alta velocidade Ethernet comutada para obter os tempos de resposta necessários abaixo de milissegundos para sistemas de proteção.

Quando tempos múltiplos protocolos na arquitetura da Rede Ethernet e é necessário fazer tudo se comunicar no único padrão, por exemplo, imagine que você tenha um CCM Centro de Controle de Motores, em uma rede Ethernet/IP e o seu sistema de controle seja um PLC com I/O Controler em Profinet, então se faz necessário a implantação de um Gateway de rede, que na prática converte o Protocolo.

É sabido que muitos Protocolos Industriais já suportam perfis de segurança, para máquinas e processos, mas e o padrão Ethernet? Sim, também suporta perfil de Safety, por exemplo, o Protocolo Profinet suporta o perfil Profisafe para sistemas de segurança, podendo na mesma Rede Ethernet, trafegar dados de informação, controle e segurança.

Para projetos e implantação de Redes Ethernet, devemos seguir boas práticas de redes, existem diversos manuais e guias, que dão muitas ideias e roteiros de sucesso, segue abaixo uma relação de alguns itens de grande importância a se observar em uma implantação, lembrando que questões como Cabeamento Estruturado e Certificação de Redes, fazem parte de um escopo de Projeto de Redes Ethernet:

  • Entenda as necessidades operacionais de sua planta, por exemplo, COI Centro de Operações Integradas e todo fluxo de trabalho;
  • Defina pelo protocolo (principalmente o industrial), que melhor atenda as suas necessidades de serviços de operação e manutenção;
  • Viabilize o projeto baseado em TCO, Custo Total de Propriedade, manutenção e aquisição de hardware e software, durante um período de tempo;
  • Contrate uma empresa especializada em soluções técnicas e discutam juntos cenários de tecnologia e viabilidades técnicas e financeiras;
  • Projete e implante uma infraestrutura de redes que suportem as convergências da Indústria 4.0 e que gere valor para seu negócio.

As Redes Ethernet continuam em evolução desde sua invenção, além das tecnologias que se agregam, com objetivo de formar sistemas de comunicação, com isso descrevemos abaixo as principais tendências na continuidade e evolução desta tecnologia:

  • As redes Ethernet aplicadas na Indústria são uma realidade, ainda que haja muito legado de outros padrões, mas o crescimento é dado pela simplicidade, robustez e baixo custo da rede;
  • Infraestrutura de rede Ethernet, baseado na tecnologia SDN (Redes Definidas por Software), tendem a ser uma nova fronteira, uma vez que é a automação dos dados e serviços dentro da infraestrutura;
  • Convergência de TI e TA é uma realidade, todavia ainda não está amadurecido a questão da segurança e a geração de valor das informações em conjunto para tomada de decisões, somando a este conjunto, temos agora as informações vindas do IIoT (Internet Industrial das Coisas), tendendo a evoluir a necessidade de redes cada vez mais estruturadas.

Concluímos que as redes Ethernet permitem a convergência, simplicidade, rapidez e alta capacidade de informações e alta velocidade na rede, proporcionando tomada de decisões cada vez mais rápidas, do processo, manutenção e segurança funcional da planta.

GERENCIAMENTO DE PROJETOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Gerenciando a Implantação de Sistemas de Automação Industrial

 

Os projetos de automação industrial sempre existiram, desde os pequenos sistemas de automação por relés temporizadores pneumáticos, primeiros SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído, do final da década de 60, implantados em plantas químicas, chegando até hoje em complexos sistemas de controle em redes com centros de operação.

A complexidade tecnológica, a quantidade de pessoas e empresas envolvidas, os interesses de investidores e gerencia técnica na área de sistemas de automação industrial hoje, evoluíram de forma a abrir uma demanda por técnicas de gestão de projetos modernas, que também sofreram uma evolução ao longo do tempo.

Em razão da tecnologia, complexidade e interesses, vamos limitar nosso tema a respeito de gestão de projetos, voltados a automação industrial, seguindo estes temas, mostramos abaixo o que vamos falar:

  • Entender as fases e ciclos de uma implantação de um sistema de automação industrial;
  • Estruturar um plano com as disciplinas de gestão de projetos baseado no PMBOK (Project Management Body of Knowledge);
  • Como gerenciar da implantação até a entrega do Sistema.

Normalmente vivemos os seguintes cenários abaixo, que necessitam de conhecimento específico de gerenciamento de projetos:

  • O sistema de automação proposto já passou pelas fases de Viabilidade e Projeto Básico, agora é implantar;
  • Você tem um escopo técnico com objetivos do projeto, o tempo de execução e o orçamento aprovado;
  • É necessário estruturar a equipe, fornecedores e equilibrar interesses do cliente, sem perder as linhas da restrição.

Com isso, vamos entender o conceito de gerenciamento de projeto, que de acordo com guia PMBOK é “A aplicação de conhecimentos, habilidades, ferramentas e técnicas às atividades do projeto a fim de alcançar seus objetivos”.

Porque temos que gerenciar projetos? Essa questão hoje é um “guarda-chuva” dentro de qualquer empresa, pois tudo é um projeto, neste conceito de fazer algo, sob uma necessidade e em nosso caso, a automação industrial com seus sistemas, é um projeto, logo necessita de um foco em técnicas de gestão.

De acordo com o TSG The Standish Group (2010), somente 32% dos projetos tem sucesso, conforme foram concebidos até a implantação, 44% tem sucesso parcial, isto é, falta algo ou falha durante o processo de implantação e 24% são cancelados. Isso também falando que os custos extrapolam 189% do original e o tempo se estende em 222% do planejado.

Na área de automação industrial, não temos dados específicos, todavia pela experiência, não há tantos cancelados, mas os de sucesso parcial são muito maiores, visto a gestão nesta área ainda estar num grau de baixo amadurecimento, levando poucos projetos a sucesso na implantação.

A estrutura padrão na gestão de projetos é focar no escopo, no custo e no tempo, isso chamamos de restrição, estes três termos equilibram a entrega do resultado final com qualidade, o desequilibro de algum item deste, gera distúrbio no projeto, podendo comprometer o resultado.

Os projetos de automação industrial, pertencem a cadeia de fornecimento de bens de capital para industrial, onde podemos dividir em duas grandes etapas, a de planejamento e implantação.

A etapa de planejamento envolve basicamente toda a parte de estudos técnicos e viabilidades, incluindo a financeira, normalmente a técnica FEL Front End Loading é utilizada, também conhecida como técnica de gate (porta).

A etapa de implantação é especifica de cada área, em automação industrial podemos descrever em forma de fases e etapas como segue abaixo, lembrando que não é uma definição, isso pode mudar de empresa e projeto, essa é uma linha comum de atividades:

  1. Especificação técnica – após a engenharia básica é montado um escopo específico;
  2. Aplicações – etapa onde é especificado os equipamentos em detalhes;
  3. Projetos – todos os paneis, remotas, quadros do projeto;
  4. Encaminhamento de redes – por onde passará as redes na planta, cada característica de acordo com o protocolo específico;
  5. Arquitetura de redes – a estrutura de comunicação dos dispositivos de toda a rede de forma endereçada e hierarquizada;
  6. Configuração do PLC/SDCD – programação dos algoritmos de controle do processo, estratégias de controle e sistema de segurança;
  7. Configuração do Supervisório / IHM – desenho e programação do sistema de interface do controle operacional. Pode-se incluir nesta fase todas interfaces com Banco de Dados, conectividade com o sistema de Gestão entre outros;
  8. Montagem – construção de dispositivos de suportação e montagem no campo dos equipamentos, por exemplo, lance de cabos, instrumentos entre outros;
  9. Comissionamento – atividade que parametrizará e preparará todos os dispositivos de acordo com o projeto do processo;
  10. Partida – iniciar a energização do processo, normalmente em vazio, analisando o comportamento dos comandos, controles e sistema de segurança, liberando para o início de carga;
  11. Operação assistida – uma vez liberado para produção, normalmente as cargas são crescentes e é verificado todo o comportamento até chegar a produção de projeto, assistindo durante um período que permita os operadores e técnicos de manutenção se sentirem seguros no sistema;
  12. As Built – uma vez o projeto entregue toda a documentação deve ser atualizada para ser entregue ao cliente, tanto com documentos de operação quanto de manutenção.

Dentro das modalidades de contratação feita pelo cliente final de uma empresa de engenharia, as principais são:

  • EPCM – Modalidade onde a empresa fornecedora é responsável por todo o fornecimento de Engenharia, Compras (normalmente este modelo repassa o faturamento dos equipamentos principais para o cliente final), Construção e Gerenciamento do projeto;
  • EPC – Modalidade onde a empresa fornecedora é responsável por todo o fornecimento de Engenharia, Compras e Construção, normalmente o cliente final contrata uma empresa de gestão para diligenciar a obra;
  • TURN KEY – Modalidade chamada chave na mão, é a entrega completa do sistema pela empresa, que normalmente é chamada de integradora, cujo foco somente é a automação do sistema;
  • MAC – Modalidade chamada de Contrato Principal de Automação, é uma modalidade parecida com o TURN KEY, porém o fornecedor também tem a responsabilidade por infraestrutura e operação assistida, normalmente são contrato feitos por grandes empresas de automação industrial.

Um projeto é dividido em fases durante todo o processo, onde podemos distingui-las de acordo com as etapas abaixo:

  1. Inicialização – fase onde se autoriza formalmente o projeto;
  2. Planejamento – fase de elaboração dos planos do projeto;
  3. Execução – fase da implantação, das tarefas, das ações;
  4. Monitoramento e Controle – esta fase é relacionada com as outras, sendo o elemento da gestão dos itens de cada fase;
  5. Encerramento – são os aceites do projeto, as finalizações formais de entrega ao cliente.

Dentro do conjunto de conhecimentos para gestão de projetos, escolhemos a técnica do PMI Instituto de Gerenciamento de Projetos, que é o PMBOK Conjunto de Conhecimentos de Gestão de Projetos (ver5.0), lembrando que essa técnica não é uma metodologia, o que temos aqui é a apresentação das disciplinas que podem ser aplicadas na gestão de projetos de automação industrial como boas práticas, não necessariamente se usam todas, depende de cada tipo e tamanho de projeto, porém com estes conceitos podemos estruturar uma gestão de ótima qualidade, seguindo padrões internacionais e atingindo objetivos organizacionais propostos, sugerimos um estudo complementar.

As disciplinas de gestão, ou áreas do gerenciamento de projeto estão abaixo listadas, nosso objetivo não é ensinar cada termo aqui existente, na apresentação há a diretriz básica que deve ser seguida para cada item, para mais detalhes estudem o PMBOK.

  1. INTEGRAÇÃO – conjunto de conhecimentos para unir todas as ações e processos do projeto;
  2. ESCOPO – conjunto de conhecimentos para elaboração de requisitos do projeto;
  3. TEMPO – conjunto de conhecimentos para elaboração sequenciamento e cronogramas do projeto;
  4. CUSTOS – conjunto de conhecimentos para gestão dos custos e orçamento do projeto;
  5. QUALIDADE – conjunto de conhecimentos para definições e medições da qualidade do projeto;
  6. PESSOAS – conjunto de conhecimentos para gestão de recursos humanos do projeto;
  7. COMUNICAÇÕES – conjunto de conhecimentos para organizar todas informações dos interessados no projeto;
  8. RISCOS – conjunto de conhecimentos para análise e mitigação dos riscos do projeto;
  9. COMPRAS – conjunto de conhecimentos para gestão dos suprimentos do projeto;
  10. ENVOLVIDOS – conjunto de conhecimentos para gestão das partes interessadas no projeto.

A utilização de técnicas para gestão de projetos, levam empresas de implantação e clientes que adquirem sistemas com padrões de administração de projetos mínimos, a obterem benefícios que podemos relacionar abaixo, por ordem de ganhos:

  1. Aumento do comprometimento com objetivos e resultados;
  2. Disponibilidade de informações para tomada de decisões;
  3. Aumento de integração entre as áreas;
  4. Melhoria da qualidade nos resultados do projeto;
  5. Aumento da satisfação dos clientes interno / externo;
  6. Melhoria do entendimento quanto aos benefícios;
  7. Melhoria na otimização de competência de pessoas;
  8. Melhoria no controle dos riscos do projeto;
  9. Redução nos prazos de entrega;
  10. Aumento da produtividade;
  11. Redução nos custos relacionados ao projeto.

Fizemos abaixo uma lista com os 10 principais passos para gerenciar projetos de automação industrial, é uma lista que contempla técnica e experiência aplicada, você pode adaptar de acordo sua realidade, siga um modelo mínimo, isso ajudará e obter resultados consistentes:

  1. Recebendo o Termo de Abertura do Projeto, foque no Escopo, Tempo e Custo do Sistema, faça uma reunião de Kick-off com todos envolvidos, defina e acerte todos detalhes;
  2. Entenda que um Projeto é estruturado em Inicialização, Planejamento, Execução, Controle e Encerramento, documente tudo;
  3. Monte seus Formulários de acordo com cada Disciplina, abuse do Planejamento, se possível use uma ferramenta em rede na Internet;
  4. Envolva a equipe, projetos são Resultados Gerados por Pessoas, defina as entregas em conjunto com os envolvidos, escute;
  5. Se possível, estabeleça um Gerente de Projetos, que tenha liderança e conhecimento do negócio, principalmente para o Controle e Risco, dê poderes;
  6. Em automação, na fase de Planejamento, estruture todos os TAG´s do projeto, crie uma hierarquia e dê endereços para tudo, de equipamentos até cabos, seguindo a ISA 5.1;
  7. Use Check List para tudo, de projetos a compras, de tarefas a entregas, envolva os responsáveis por cada setor, faça pequenas entregas;
  8. Faça contingências de tempo e custo, na mesma proporção do Risco, envolva o cliente e mostre a mitigação, tenha sempre um plano B;
  9. Caso o projeto seja muito complexo e grande, use uma empresa de Diligenciamento e busque apoio jurídico nas fases de planejamento e execução;
  10. Na contratação de empresas terceirizadas, treine a equipe nos requisitos da gestão do projeto, isso alinhará as entregas e evitará conflitos com o cliente final, que são de responsabilidade da empresa contratada.

E se algo der errado? Você fez todo o planejamento, aplicou, mas por algum motivo as coisas não caminharam muito bem, podendo comprometer o trabalho, abaixo listamos de uma forma simplificado os principais problemas e sugestões para iniciar um trabalho de soluções de problemas na gestão:

  1. CORRIGINDO A ROTA
    1. Quando pequenos imprevistos alteram a rota do projeto;
    2. Faça uma análise corretiva, um plano de tarefas de correção;
    3. Solicite autorização e aplique o plano, monitore a ação.
  2. PLANOS EMERGENCIAIS
    1. As vezes ocorrem problemas maiores que podem comprometer o resultado;
    2. Faça um levantamento dos limitadores (problemas 5 no máximo);
    3. Faça um plano de reversão com ações, recursos, cronograma e equipe;
    4. Solicite autorização e aplique o plano, monitore a ação.
  3. CRISE EM PROJETOS
    1. Um projeto entra em crise quando pode não ser concluído por algum motivo;
    2. Faça um levantamento e defina, se haverá continuidade ou cancelamento;
    3. Caso haja continuidade, faça um Plano de Recuperação usando equipe de Recuperação, Tarefas Imediatas, Riscos e Contingências, indicador de Retomada de Rota;
    4. Solicite autorização e aplique o plano, monitore a ação.

Todos estes conceitos são uma formatação para aplicar em projeto com uma determinada envergadura, onde envolvem muitas pessoas e muitos equipamentos, projetos médios e grandes, talvez seja um pouco difícil de dimensionar para aplicar uma ou outra ferramenta, porém caso você tenha um pequeno projeto, por exemplo, automatizar uma pequena máquina, dificilmente você usará todo esse roteiro, todavia, é muito importante um planejamento e controle mínimos, para isso sugerimos o modelo CANVAS, que é muito rápido, simples e eficaz.

A gestão de projeto é uma técnica que está em todas ás áreas, de pessoas, negócios, indústria e governo, logo algumas tendências são visíveis que já estão ocorrendo, listamos abaixo algumas importantes, para serem observadas:

  • Gestores técnicos com conhecimento formal em gestão de projetos;
  • Departamento de gerenciamento de projetos obrigatório para negociação e contratos com clientes;
  • O gerenciamento de projetos estabelecer regras que conectem projetos de negócios com as estratégias da empresa;

Concluímos que projetos sempre existiram, o que aconteceu foi uma evolução sem precedentes nos conceitos de gestão destes, além da formalização, a quantidade de conhecimento disponível para o atingimento de metas a que se propõe os projetos, entregando sistema com alta eficiência e atingindo objetivos organizacionais como estratégia competitiva para os negócios.