OPC: Padrão de interoperabilidade para automação industrial

OPC: Padrão de interoperabilidade para automação industrial

Na economia complexa atual, informação é a chave para o sucesso e rentabilidade

Por Thomas J. Burke

A Fundação OPC está trabalhando com consórcios e organizações de desenvolvimento normativas para atingir os objetivos de produção superior com digitalização. O ano de 2018 tem sido um ano interessante e recorde, com usuários finais, integradores de sistemas e fornecedores focados em maximizar seus investimentos em engenharia e aumentar a produtividade. Os usuários finais estão aproveitando a explosão de dados e informações. Consórcios e Organizações de Desenvolvimento Normativas (SDOs) estão ajudando os fornecedores a superarem as expectativas.

Oportunidade de integração

A integração de informações requer que as organizações envolvidas em padrões trabalhem juntas para a interoperabilidade com oportunidades sinérgicas para abordar a convergência e evitar a sobreposição de arquiteturas complexas de modelos de informação. As organizações normativas têm trabalhado de forma independente e agora é hora de trabalharem juntas para harmonizar seus modelos de dados com outras organizações. Os critérios para o sucesso de um SDO (Standard Development Organization) devem ser medidos pelo nível de interoperabilidade aberta disponibilizado.

Quando o OPC UA foi concebido pela primeira vez, concentrou-se no desenvolvimento de uma estratégia de independência de plataforma e uma solução que permitisse aos mundos da tecnologia operacional (TO) e da tecnologia da informação (TI), interoperabilidade perfeita e poder concordar com formatos de troca de dados de sintaxe e semântica.

A Fundação OPC começou a desenvolver uma arquitetura orientada a serviços, reconhecendo a oportunidade de separar os serviços dos dados. Desenvolveu conscientemente um modelo de informações rico e complexo que permitiu que os dados do OPC fossem modelados a partir das especificações clássicas do OPC.

Fundação OPC

A missão da Fundação OPC é gerenciar uma organização global na qual usuários, fornecedores e consórcios colaboram para criar padrões para interoperabilidade de integração de informações de vários fornecedores, multiplataforma, segura e confiável em automação industrial e além. Para apoiar esta missão, a OPC Foundation cria e mantém especificações, garante a conformidade com as especificações OPC por meio de testes de certificação e colabora com as organizações normativas.

As tecnologias OPC foram criadas para permitir que as informações sejam trocadas com facilidade e segurança entre diversas plataformas de vários fornecedores e para permitir a integração perfeita dessas plataformas sem o desenvolvimento de software dispendioso e demorado. Isso libera recursos de engenharia para fazer o trabalho mais importante de administrar o negócio. Hoje, existem mais de 4.200 fornecedores que criaram mais de 35.000 produtos OPC diferentes, usados em mais de 17 milhões de aplicativos. A estimativa da economia em recursos de engenharia é de bilhões de dólares. A estratégia da Fundação OPC é:

• regras para OPC UA Companion Specifications desenvolvidas em conjunto com parceiros

• processo predefinido para as especificações conjuntas do OPC UA

• templates para garantir formato padronizado e certificações potenciais

• conformidade

• propriedade intelectual

• processos de trabalho.

A Fundação OPC está focada em evangelizar a estrutura de informações da OPC UA e colaborar com organizações normativas e consórcios para incorporar modelos de dados que reflitam o conhecimento de seus especialistas no assunto.

Modelos de informação

O OPC UA, além de ser um padrão seguro e interoperável para mover dados e informações do mundo incorporado para a nuvem, é uma arquitetura aberta para uma ampla variedade de modelos de informações de aplicativos que adicionam significado e contexto aos dados. A modelagem de informações permite que as organizações conectem seus modelos de informações complexas ao OPC UA. Isso traz integração e interoperabilidade de informações entre dispositivos e aplicativos diferentes. O uso da estrutura comum do OPC UA foi uma forma de todas as organizações normativas conectarem seus dados entre os mundos de TI e OT. Isso simplifica muito a tarefa de digitalização do usuário final.

Arquitetura colaborativa orientada a serviço

A colaboração da Fundação OPC em muitas organizações é uma parte muito importante da arquitetura orientada a serviços do OPC UA, pois permite que outras organizações modelem seus dados e os conectem de forma perfeita e segura. O conceito é simples. Uma organização desenvolve seu modelo de dados, mapeando-o para um modelo de informações do OPC UA. Os fornecedores podem criar um servidor que publique informações, fornecendo o contexto, a sintaxe e a semântica apropriados. Aplicativos ou assinantes clientes podem descobrir e entender a sintaxe e a semântica do modelo de dados das respectivas organizações. Um servidor OPC UA é um mecanismo de dados que reúne informações e as apresenta de maneira que são úteis para vários tipos de dispositivos clientes do OPC UA. Os dispositivos podem ser localizados no chão de fábrica, como uma interface homem-máquina, um programa de controle proprietário, um banco de dados histórico, um painel ou um programa de análise sofisticado que pode estar em um servidor corporativo ou na nuvem.

A colaboração inicial com a qual a Fundação OPC se envolveu foi chamada de OpenO&M, que era uma cooperação entre a Fundação OPC, MIMOSA, ISA95 e OAGIS. Essa primeira colaboração resultou em várias especificações complementares do OPC UA focadas no mundo de TI e na integração com o chão de fábrica. O gráfico mostra os logotipos das numerosas organizações de padrões com as quais a Fundação OPC fez parceria. Essas especificações permitem que aplicativos genéricos se conectem a diferentes dispositivos e aplicativos para descobrir e consumir os dados e informações.

Avançando para o final de 2018, a Fundação OPC agora tem parcerias com mais de 40 organizações normativas diferentes. Essas organizações incluem todas as principais organizações de fieldbus, robótica, máquinas-ferramenta, farmacêuticas, cozinhas industriais, petróleo e gás, tratamento de água, manufatura, automotiva, automação predial e muito mais. Todas essas organizações estão desenvolvendo ou já lançaram as especificações complementares do OPC UA, e essas organizações podem aproveitar a arquitetura orientada a serviços do OPC UA.

Alguns dos consórcios mais importantes que são predominantemente dirigidos a usuários finais incluem a indústria de petróleo e gás, a NAMUR farmacêutica e a VDMA (the Mechanical Engineering Industry Association). Há também muita energia sendo "energizada" na indústria de energia (sem trocadilhos). Há feiras interessantes na indústria de máquinas-ferramenta e na indústria de embalagens. Significativamente, fornecedores e usuários finais estão percebendo o volume de dados de todos os dispositivos e aplicativos que precisam ser transformados em informações úteis.

Uma das organizações mais empolgantes com as quais a Fundação OPC colaborou foi a VDMA, representando mais de 3.200 empresas na indústria de engenharia mecânica e de sistemas dominada por especialistas no assunto na Alemanha e no resto da Europa. Representa a amplitude da indústria de manufatura, desenvolvendo e alavancando padrões em vários setores.

As atividades da Fundação OPC incluem colaborações com uma série de indústrias e aplicações, incluindo automotiva, automação predial, energia, petróleo e gás, robótica, soldagem, serialização farmacêutica, transporte, máquinas-ferramenta, gerenciamento do ciclo de vida do produto.

Governos

Governos e agências reguladoras estão agora se engajando ativamente no processo de definição de padrões. A Indústria 4.0 começou na Alemanha e gerou vários equivalentes regionais em todo o mundo que estão acelerando o desenvolvimento e a adoção de padrões para interoperabilidade completa em todo o sistema. Os exemplos incluem conceitos da Indústria 4.0 sendo adotados em países com várias iniciativas que incluem “Made in China 2025”, “Japan Industrial Value Chain Initiative (IVI)”, “Make in India”, e “Indonesia 4.0”. Claramente, há um futuro para a automação holística, informações comerciais e arquitetura de execução de manufatura para melhorar a indústria com a integração de todos os aspectos da produção e do comércio entre as fronteiras da empresa para maior eficiência.

Muita coisa está acontecendo no mundo dos padrões abertos. A Fundação OPC está fortemente envolvida em colaboração com uma infinidade de organizações e está alcançando outras verticais além do domínio da automação industrial.

Integração vertical

Todo o conceito de convergência de TI e TA é muito importante para os fornecedores e ainda mais importante para os usuários finais, porque eles querem uma estratégia e uma integração vertical do chão de fábrica para o último nível superior da empresa. O que é mais importante nessa equação de integração vertical de dados da variedade de dispositivos de campo do chão-de-fábrica pode ser consumido e depois transformado em informações úteis à medida que sobe pela cadeia alimentar até o último nível gerencial. Essencialmente, os dados tornam-se informações à medida que são convertidos nas diferentes camadas da arquitetura de integração vertical.

A integração é bidirecional entre sensores e controladores e o topo da empresa/nuvem, comunicando todos os tipos de informações, incluindo parâmetros de controle, pontos de ajuste, parâmetros operacionais, dados do sensor em tempo real, informações do ativo, rastreamento em tempo real e configurações do dispositivo. Essa arquitetura cria a base para a digitalização com comando e controle inteligentes para melhorar a produtividade, orientar a fabricação sob encomenda, melhorar a capacidade de resposta do cliente e alcançar uma produção e lucros ágeis.

Processo de colaboração OPC

A estratégia da Fundação OPC é bem simples. Ele possui um conjunto estabelecido de processos, para que as organizações possam trabalhar em conjunto para desenvolver as especificações complementares do OPC UA, completas com modelos para o formato padronizado dos dados, para serem compreendidos e consumidos genericamente. Estabelece grupos de trabalho e protege a propriedade intelectual. Todas as especificações complementares tornam-se padrões abertos para facilitar toda a visão de sucesso medida pelo nível de adoção da tecnologia.

A Fundação OPC também possui o programa de certificação, que permite que as especificações complementares sejam certificadas para interoperabilidade.

Digitalização

As indústrias de fabricação industrial e de processo perceberam que podem melhorar a produção usando dados para obter conhecimentos e para otimizar. Isso está levando ao movimento em direção à manufatura digital, que é o tópico de muitas novas conferências em todo o mundo sobre big data, machine learning, inteligência artificial, Internet das Coisas Industrial (IIoT), IoT, computação em nuvem, cloud computing e fog. Os usuários finais e fornecedores estão sobrecarregados com todas essas inovações e estão resolvendo o que faz sentido alavancar a partir de uma perspectiva de valor de negócios para maximizar sua eficácia nas operações diárias de produção. A colaboração entre a Fundação OPC e uma ampla gama de outras organizações do setor está trazendo clareza.


Considerações:

- A integração de informações requer que as organizações normativas trabalhem juntas por interoperabilidade para lidar com a digitalização e a convergência.

- A Fundação OPC está trabalhando com consórcios e organizações de desenvolvimento normativas para alcançar produção superior com digitalização.

- O OPC UA fornece um padrão seguro e interoperável para mover dados e informações do mundo incorporado para a nuvem usando modelos de dados orientados a aplicativos de outras organizações.


Sobre o Autor:

Thomas J. Burke, Presidente e Diretor Executivo da Fundação OPC. Bacharel em Matemática Teórica pela John Carroll University e Mestre em Engenharia da Computação pela University of Dayton. Durante a maior parte de sua carreira, desenvolveu hardware, software e firmware para automação industrial, principalmente na Rockwell Automation. É também o fundador da Fundação OPC (iniciada em 1995) e liderou a visão do OPC para interoperabilidade de integração de informações de vários fornecedores, multiplataforma, segura e confiável.
 


Artigo traduzido por Tomé Guerra para a ISA São Paulo Section e republicado com permissão da ISA, Copyright © 2018, Todos os direitos reservados. Este artigo foi escrito pelo autor acima e publicado originalmente na revista InTech Online de Nov-Dez / 2018 em https://www.isa.org/intech/20181204/A ISA não se responsabiliza por erros de tradução neste artigo.

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