Siemens e IoT: a integração perfeita dos mundos físico e virtual

Seja em fábricas, sistemas de gerenciamento de trilhos e tráfego ou sistemas descentralizados de distribuição de energia, a tendência é conectar dispositivos individuais a sistemas inteiros - um processo que se baseia na integração do mundo físico ao mundo virtual dos dados. O resultado é o que a Siemens chama de Web of Systems. À medida que esse processo evolui, permitirá à Siemens ajudar seus clientes a enriquecer seus equipamentos existentes através das vantagens do universo digital sem pôr em risco ou sacrificar a proteção de dados ou a propriedade intelectual.

Nosso dia-a-dia está sendo preenchido com mais e mais dispositivos que permitem aos usuários descobrir o status de um objeto pela Internet ou pela Nuvem. Exemplos dessa tendência incluem braçadeiras de rastreadores de fitness, sensores que monitoram os níveis de umidade das plantas e casas que aprendem a ajustar seu calor e iluminação para se ajustarem aos padrões de vida de seus residentes. À medida que esse processo evolui, é realista esperar que, eventualmente, cada "coisa" seja equipada com um endereço na Internet, abrindo assim novas maneiras de interagir com essas "coisas".

Esse paradigma da Internet das Coisas (IoT) abre imensas oportunidades para a Siemens. Afinal, a Siemens é um participante importante na combinação de hardware e software - por exemplo, em soluções de automação para produção, em sistemas de gerenciamento ferroviário e de tráfego e no fornecimento descentralizado de energia elétrica.

Mesmo assim, fábricas, redes de tráfego e redes de serviços públicos são muito mais complexas do que smartphones e braçadeiras de rastreadores. Todos são exemplos de sistemas reais e virtuais que foram intercalados e que geralmente envolvem até infraestruturas críticas. Os clientes nessas áreas críticas têm expectativas totalmente diferentes sobre segurança, confiabilidade e durabilidade do que aqueles que adquirem um termostato inteligente ou um sistema de rastreamento de umidade da planta. Além disso, esses clientes desejam enriquecer seus equipamentos existentes através das vantagens do universo digital em evolução, sem colocar em risco ou sacrificar a proteção de dados ou a propriedade intelectual. É por isso que a Siemens expandiu o conceito de Internet das Coisas para aplicativos industriais para criar a Web of Systems, o que significa sistemas digitais, que se comunicam entre si e podem agir de forma autônoma. A visão da Siemens é que, à medida que esse ecossistema for formado, seus elementos serão gerenciados por meio de futuras tecnologias da Web que usam protocolos e linguagens padronizados do tipo usado atualmente na Internet.

Essa ligação entre o mundo real e o mundo virtual de dados oferece múltiplas vantagens para os clientes da Siemens. Ele permite capturar e analisar o status atual de um sistema e suas partes a qualquer momento, em detalhes. Por sua vez, isso gera imensas oportunidades de economia por meio de manutenção preditiva, além de um grande potencial para otimizar sistemas. Usando as tecnologias atuais do ambiente da World Wide Web, os sistemas geralmente podem ser implementados e comissionados de maneira mais rápida e econômica. A inteligência de um sistema pode ser distribuída conforme necessário entre componentes reais e sistemas virtuais na nuvem, resultando em maior robustez e proteção de dados do cliente. Por fim, à medida que o cenário digital for transformado nesse sentido, será mais fácil atualizar os sistemas com novas funções ou atualizar o software do sistema rapidamente, da mesma maneira que smartphones e outros dispositivos são atualizados por meio de aplicativos.

Por que as redes inteligentes precisam de transformadores de distribuição

Um dos muitos exemplos em que nossa Web of Systems oferece vantagens são as redes inteligentes. Até poucos anos atrás, as redes de energia elétrica eram organizadas em uma hierarquia estrita. Mas hoje eles se tornaram sistemas descentralizados. As instalações fotovoltaicas e outras fontes de energia renovável alimentam a eletricidade de maneira não regulamentada e flutuante, em níveis de tensão que costumavam ser aplicados apenas a consumidores, não a geradores. No pior cenário, isso pode tornar uma grade instável.

Portanto, as grades precisam ter a capacidade de neutralizar esse ambiente instável. Um componente aqui são os transformadores de distribuição que podem se ajustar de forma independente e cooperativa para suavizar as flutuações de tensão em suas áreas locais. Mas para isso eles precisam de sua própria inteligência e capacidade de comunicação - em outras palavras, precisam ser "inteligentes" e conectados em rede. E é aí que entra uma diferença importante do cenário típico da Internet das Coisas. A Internet das Coisas está conectada à Nuvem, e é na Nuvem que os dados - por exemplo, dos sensores do equipamento - são processados ​​principalmente. Os tempos de resposta e a confiabilidade costumam ser uma prioridade secundária. Mas em uma rede de sistemas, as próprias coisas têm inteligência. Eles podem responder localmente, com rapidez e confiabilidade, enquanto usam ao mesmo tempo o poder da nuvem para otimização.

Como manter um segredo

Para realizar a visão de uma Web de sistemas, o software associado deve ser capaz de entender os dados, para que possa derivar conclusões inteligentes. E isso só é possível se as informações que descrevem o significado dos dados já estiverem presentes ou forem fornecidas ao lado. Especialistas em humanos podem responder a esse tipo de desafio porque entendem o contexto em que os dados são incorporados. Mas o software deve ser explicitamente explicado ao contexto. No entanto, esse contexto inclui informações importantes sobre o sistema em questão e seus processos associados, que em muitos casos são segredos comerciais valiosos que um operador não estaria disposto a entregar sem filtragem na nuvem. Em vista disso, é melhor que as máquinas possam tirar conclusões localmente, para que o contexto permaneça protegido. No que diz respeito aos transformadores de distribuição, por exemplo, eles podem avaliar independentemente se suavizam um estado crítico da grade ou se precisam de ajuda de um nível superior, garantindo assim um alto nível de proteção de dados, restringindo os segredos aos sistemas locais.

Embora localizadas, essas informações podem ser usadas para gerar valor - por exemplo, usando manutenção preditiva ou desenvolvendo novos serviços. Para usar esse e outros dados de sistemas industriais, trens ou turbinas a gás, a Siemens conta com a Sinalytics. Esta é uma nova plataforma para análise de dados industriais que possibilita oferecer novos serviços digitais para todos os clientes. A Sinalytics processa dados de muitos sistemas distribuídos diferentes e seus sensores em tempo real e também suporta o processamento de dados local diretamente nos dispositivos.

O caminho para redes autoestabilizantes

Outra vantagem da abordagem da Web of Systems é que ela abre as portas para uma abordagem de plataforma na qual as funções podem ser distribuídas e instaladas como aplicativos e executadas da mesma maneira. Por exemplo, é possível distribuir facilmente serviços que tornam o ambiente de sistemas mais atraente, não apenas para a Siemens, mas também para seus clientes e até para seus próprios clientes. Em um ambiente como esse, um transformador de distribuição pode, por exemplo, executar aplicativos para gerenciamento com eficiência energética de iluminação pública de bairro. Quando uma atualização ocorre ou é necessária uma nova função, o software pode ser carregado remotamente.

O transformador de distribuição inteligente - um novo desenvolvimento da Siemens - já está sendo utilizado na prática para regulação de tensão na rede de baixa tensão e, portanto, é parte essencial de um futuro sistema conhecido como nó inteligente de subestação secundária (ISSN). Com seu poder de computação e conexão de comunicação opcional, o iSSN oferecerá a possibilidade de muito mais do que fornecer às famílias a voltagem correta. Isso permitirá que a rede de energia lide com entradas ou cargas adicionais, sem a necessidade de grandes expansões de infraestrutura.

Atualmente, esse iSSN está sendo desenvolvido no contexto do projeto Web of Systems. Sua conexão da Web, por exemplo, facilitará significativamente o comissionamento, a manutenção e a atualização. E cada uma dessas subestações fornecerá uma riqueza de dados que permitirão identificar condições potencialmente desestabilizadoras da rede, fornecendo assim uma ferramenta adicional importante para o planejamento preditivo da rede elétrica.

Mas um transformador de distribuição não se soma a uma Rede de Sistemas por si só. Os outros componentes da rede elétrica - medidores, sistemas de distribuição predial, sistemas fotovoltaicos, carros elétricos - também devem ser equipados com sensores, inteligência local e capacidade de comunicação. Isso já está se tornando o caso. Para a Siemens, isso significa novas oportunidades em praticamente todos os setores em que atua.

Redes de sistemas que já são operacionais

A Siemens já está usando Webs of Systems para implementar soluções que costumavam envolver uma grande quantidade de trabalhos de engenharia ou instalação. Um exemplo é o sistema de carregamento de ônibus elétrico que a Siemens instalou em várias cidades europeias. Aqui, tudo, desde eletrônicos de ônibus e estações de carregamento rápido até os sistemas de back-end de gerenciamento, se comunicam pela Web para coordenar e otimizar o processo de carregamento. Outro exemplo é a otimização de redes de distribuição de água com uma rede de sensores que detecta vazamentos e minimiza o consumo de energia das bombas. Um ponto importante aqui é que a integração de dados está ocorrendo no contexto dos sistemas de controle existentes. A Siemens está analisando situações semelhantes em muitas outras instalações existentes. A razão para isso é clara: os clientes desejam a confiabilidade e a flexibilidade, que são as marcas dos sistemas digitais avançados. A Web of Systems pode ser a chave essencial para abrir esses benefícios.

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