Até 2020, 30 bilhões de sensores inteligentes serão vendidos, por ano, em todo o mundo. Dados serão capturados a partir de muitas origens, como plataformas petrolíferas, veículos, máquinas de produção e um sem número de outros sistemas e dispositivos que ou já estão gerando dados, ou gerarão em breve. Esses dados, juntamente com algoritmos de machine learning e outras análises, formam a base para ambientes da borda-à-nuvem que integram dados e processos do nível de campo ao empresarial.
A oportunidade de gerar novos insights e direcionar ações a partir de sistemas e processos que nunca antes foram interconectados abre novas oportunidades de geração de valor e novos níveis de eficiência. A automação permitida por análise e ação de inteligência artificial sobre o sensor de dados leva a uma maior autonomia de processos e melhora os resultados de negócio incluindo redução de custos (mais eficiência) e aumento de receita (maior produtividade, novos serviços e modelos de negócios).
O novo paradigma da descentralização da TI
Seguindo a evolução do mercado desde a última onda de centralização que nos levou à nuvem, hoje podemos ver uma mudança de direção e um movimento grande de descentralização. Analistas do Gartner preveem que, em 6 anos, 75% dos dados das empresas serão gerados e processados fora dos data centers.
Com a nuvem formada, muitos concluíram que os dados gerados por meio da Internet das Coisas seriam processados lá. O que se percebeu, contudo, é que a transferência de dados entre a nuvem e a borda (ou seja, na ida e na volta) é lento, caro e pode ser pouco seguro. Na ponta da rede, que pode ser em qualquer lugar, a bandalarga geralmente é escassa e intermitente, tornando caro enviar grandes volumes de dados pela rede para a nuvem. Conceitos iniciais do novo paradigma de descentralização dizem que devemos que precisamos de um ponto de parada – chamada "cloudlet" – para não apenas classificar e encaminhar, mas para processar dados diretamente na ponta.
Atualmente, esses "cloudlets" são geralmente representados por data centers mini, micro e na ponta – pequenos, robustos e equipados com refrigeração e eletricidade ininterruptas – que operam no limite em fábricas, plantas e plataformas de petróleo.
Por outro lado, em muitos casos é necessário implementar um sistema inteligente fisicamente próximo à fonte de dados para capturar, normalizar e analizar dados provenientes de sensores em tempo real, iniciar ações on-site e transferir qualquer dado relevante para o data center na ponta ou para a nuvem. Os gateways atuais não dão conta desse papel porque sofrem de falta de capacidade de computação e armazenamento.
Sistemas de ponta devem manter um tamanho físico pequeno, mas também ter poder de processamento suficiente para rodar as versões empresariais "full" de aplicações IoT, de analytics e gestão de dados, idênticas aos softwares que rodam no data center. Porém, nível empresarial na ponta não é o bastante. Convergir os sistemas com as tecnologias operacional e de informação – TO e TI – é o próximo passo.
Sistemas de ponta são a ponte para a convergência TO-TI
A convergência de TO com TI torna processos físicos tão flexíveis, inteligentes e autônomos quanto processos virtuais. Sistemas de borda são a ponte para essa convergência – uma posição de tecnologia da informação que permite operações inteligentes no território da tecnologia operacional. A aquisição de dados de sensores via sistemas SCADA ou PLC, previstas na maioria dos protocolos industriais, é analisada por aplicações de TI padrão – sendo depois convertida em ações que, por sua vez, são executadas por funções de controle nos sistemas SCADA ou PLC.
Configurar e rodar um sistema de borda deste tipo é altamente complexo porque requer a combinação de um número grande de componentes diversos. Isso inclui, por exemplo, sistemas industriais com sensores e dispositivos de controle; drivers, adaptadores e middleware para comunicação bidirecional entre sistemas de TO e TI; aplicações de TI padronizadas na borda, no data center e na nuvem. Além disso, sistemas de borda rodam em um ambiente cheio de tecnologias diferentes e condições hostis de operação – muitas vezes falta pessoal qualificado para configurá-los e garantir sua manutenção.
Consequentemente, a convergência TO-TI exige uma nova abordagem e existe um modelo para isso bem aí no seu bolso: um smartphone e seus apps.
Tudo em apenas uma mão
Antes dos smartphones, estávamos acostumados com uma variedade enorme de dispositivos diferentes que nos ajudavam em tarefas únicas. O telefone fazia chamadas, o walkman tocava música, a câmera tirava fotografias, a lanterna iluminava, uma calculadora cuidava da matemática e um PC conectava-se com a internet. Steve Jobs teve, então, três ideias que mudaram radicalmente essa situação na forma de um iPhone. Primeiro, ele integrou, fisicamente, o telefone, o tocador de música, a câmera, a lanterna, a calculadora, a internet e outras funções em um só dispositivo. Segundo: ele criou um ecossistema de aplicativos que permitem novas formas de se explorar, criativamente, esses componentes físicos. Terceiro: ele criou um dispositivo tão simples que qualquer um poderia usar.
A despeito de todos os esforços de padronização, ambientes industriais ainda são, predominantemente, heterogêneos e não convergentes. Por isso, sistemas convergentes precisam oferecer um amplo leque de opções para a comunicação específica dos sistemas de tecnologia operacional – como I/O digital, CAN bus, Modbus ou Profinet – seja através de um padrão multiprotocolo como PXI ou via adaptadores dedicados. Interfaces de programação de aplicativos e matrizes de porta programáveis em campo também permitem customizar adaptadores de tecnologia operacional, incluindo a implementação de PLCs no sistema de borda. Ao combinar essas funções de TO supracitadas com armazenamento e processamento de TI de classe empresarial, tudo no mesmo chassi, temos um verdadeiro sistema de borda convergido. Metaforicamente, é o mesmo sistema que você tem no seu smartphone.
Desenvolvimento de aplicações sem código
Assim como com smartphones, o verdadeiro valor dos sistemas de borda convergida é revelado por aplicativos que combinam vários componentes de TO e TI pra criar funcionalidades. Por exemplo, considere o controle de qualidade em vídeo em uma produção – uma câmera captura imagens dos produtos em uma esteira transportadora, um programa baseado em machine learning detecta falhas nos produtos a partir de comparações com gravações anteriores, uma anormalidade aciona um movimento no sistema de controle que, por sua vez, empurra o produto com defeito para fora da esteira.
Hoje em dia, esse tipo de interação TO/TI geralmente é programado manualmente – o que amplia o tempo dedicado à atividade, custos e vulnerabilidades de segurança. A solução vem na forma de mecanismos de workflow sem código. Fontes de dados, adaptadores, drivers, middleware, aplicações e sistemas de controle podem ser conectados a um workflow vinculando-se símbolos gráficos com o mouse. O analytics e as aplicações IoT requeridas são selecionadas a partir de um catálogo de aplicações e tudo é configurado mais rapidamente e com uma margem de erro menor.
Gerenciamento de sistema infalível
À medida que máquinas, hardware e software convergem, o problema do gerenciamento de sistemas na borda ainda precisa ser resolvido. Aqui, os administradores não lidam com centenas de sistemas de data centers em perfeitas condições de limpeza, refrigeração e proteção de acesso. Na verdade, eles supervisionam milhares de sistemas em todos os tipos de locais remotos e inóspitos.
Configurar e fazer manutenção desses sistemas manualmente é tarefa de tolo. De maneira similar ao sucesso do sistema de gestão de um smartphone, o sucesso, neste caso, será alcançado por meio de operações autônomas. Isso deve incluir a inicialização de hardware na borda, carregamento e instalação de firmware, além de gerenciamento do sistema operacional e aplicativos, facilitando atualizações regulares, monitoramento da segurança do sistema e solução de problemas, entre outros.
A revolução fabril
A invenção do smartphone convergido desencadeou uma revolução que mudou nossas vidas e economias. O mesmo deve acontecer com os sistemas de TO e TI de ponta, se quisermos cumprir as promessas de eficiência e crescimento da IoT industrial. Convergência física de TO-IT, plataformas de aplicativos sem código e gerenciamento de sistema de ponta à prova de falhas são essenciais para alcançar esse objetivo.
Essa revolução de ponta confunde as linhas entre a indústria de TI e outras indústrias pesadas de TO, como manufatura, energia e refinarias. Tanto os fornecedores de tecnologias operacionais quanto os de TI estão entrando em novos territórios e criando novas parcerias para criar novos serviços, produtos e negócios. Hoje, grande parte da retenção de clientes de fabricantes de TO é remanescente do mercado de mainframe de 30 anos atrás, dada a ampla variedade de tecnologias proprietárias existentes. Nas últimas décadas, a TI percorreu um longo caminho, passando de sistemas proprietários para sistemas abertos. Agora é a hora de a TO evoluir e se abrir também.
(*Sobre o autor: Ricardo Emmerich é formado em Tecnologia da Informação pela PUC e atua como diretor de Pré-Vendas na Hewlett Packard Enterprise no Brasil)
