Como a Indústria 4.0 impacta a infraestrutura de rede

A quarta revolução Industrial está voltada para a conexão de pessoas, informações e processos, o que pode mudar significativamente não apenas a manufatura, mas também a operação de empresas de todos os tipos.

A Indústria 4.0 é diferente das revoluções industriais anteriores, pois tem como objetivo conectar pessoas, informações e processos, o que pode mudar significativamente a manufatura e a operação de empresas de todos os tipos. Ela busca tornar os processos de produção mais automatizados e eficientes através da conectividade e uso avançado de tecnologias como IoT (internet das coisas), inteligência artificial e automação. Mas quais são suas implicações para a infraestrutura de rede?

A discussão sobre a Indústria 4.0 começou antes mesmo da popularização do termo, em 2016. O conceito aparece pela primeira vez em um documento de 2011 elaborado pelo governo alemão que traça um plano para a digitalização da manufatura. No entanto, o início da Indústria 4.0 data do começo dos anos 2000, com o surgimento da IoT, avanços nas normas para Power over Ethernet e a chegada da conexão sem fio 4G mais rápida, que permitiu a implementação de milhões de sensores.

A primeira e a segunda revoluções industriais tinham foco na organização e geração de energia para as fábricas, com o objetivo de aumentar a produtividade e reduzir os custos de mão de obra. A terceira revolução, que começou por volta de 1969, caracterizou-se pelo uso de digitalização e informatização. Embora o efeito principal tenha sido a automação contínua da fábrica, a era digital abriu as portas para avanços baseados na computação, que foram muito além da produtividade. E isso nos leva à Indústria 4.0.

Por que a Indústria 4.0 é diferente? Enquanto a terceira Revolução Industrial foi definida pela digitalização generalizada (o surgimento de computadores, controladores lógicos de processos (PLCs), etc., a quarta Revolução Industrial trata da fusão de recursos digitais, físicos e virtuais para criar processos inteligentes que pensam, operam e respondem com mais rapidez e precisão do que os humanos podem fazer sozinhos.

É uma forma de dizer que a divisão das fronteiras entre os mundos físico, digital e biológico se tornou vaga. É uma fusão de avanços da inteligência artificial (IA), robótica, IoT, impressão 3D, engenharia genética, computação quântica e outras tecnologias. A Indústria 4.0 pode ajudar os gestores de empresas a controlar e entender melhor todos os aspectos da sua operação, além de permitir o uso de dados instantâneos para aumentar a produtividade, melhorar os processos e impulsionar o crescimento. Neste aspecto, é essencialmente diferente de qualquer uma das revoluções anteriores.

Henrik von Scheel, um dos pais da Indústria 4.0, argumentou: “Em essência, a peça central da Indústria 4.0 é formada pelas pessoas, não pela tecnologia.” O objetivo é usar tecnologias ciberfísicas para permitir tomadas de decisão, monitoramento e processos autônomos e em tempo real para criar um ambiente hiperconectado, inteligente e proativo. E, enquanto o conceito de Indústria 4.0 tem sido tradicionalmente traduzido com o significado de “manufatura inteligente”, ele está sendo rapidamente adotado por mercados como o de serviços de utilidade pública, logística, energia, saúde, seguros e outros.

Certamente, essa revolução industrial não se desenvolveu por conta própria; várias forças do mercado vêm empurrando as empresas nessa direção há anos. Talvez a tendência mais influente seja a integração das tecnologias digitais no cotidiano das pessoas. Estima-se que 83% da população mundial possui um smartphone, com toda a conveniência em tempo real da conectividade “em qualquer lugar e a qualquer hora”.

Nossas expectativas sobre como interagimos e fazemos negócios com as empresas refletem essa nova realidade. Isso está forçando as organizações a se tornarem mais ágeis, responsivas e enxutas, automatizando processos, tomando decisões com base em dados em tempo real e usando insights mais detalhados para reduzir custos e aumentar a produção.

Além disso, as indústrias em geral estão enfrentando uma desqualificação significativa da força de trabalho à medida que os baby boomers se aposentam e as empresas estão com dificuldade para encontrar profissionais mais jovens dispostos a adquirir o treinamento necessário para substituí-los.

Isso afeta principalmente a manufatura e, em menor grau, as profissões relacionadas à área de TI. A menos que a dinâmica do local de trabalho mude inesperadamente, as empresas devem mudar para soluções que permitam processos mais padronizados, automatizados e inteligentes.

As tecnologias que ajudam a realizar esses processos representam uma mistura de soluções orientadas por processos (como robótica avançada, IIoT e manufatura aditiva), além de análises de dados mais poderosas (big data, IA, realidade aumentada, simulação de dados e outras).

Embora essas tecnologias de última geração chamem muita atenção, elas não seriam possíveis sem a conectividade de rede com e sem fio necessária para integrá-las. O desenvolvimento de infraestruturas de rede que possam atender adequadamente às demandas simultâneas de conectividade, largura de banda e energia da Indústria 4.0 surge como um dos desafios mais difíceis.

Desafios da infraestrutura de rede — As tecnologias que promovem essas mudanças dependem de uma infraestrutura de rede avançada. Para suportar o grande número de dispositivos conectados e o tráfego de dados, a infraestrutura deve atender a alguns requisitos básicos, como: Simplificar o projeto de rede para permitir implementação e operação mais rápidas;

Suportar e conectar de forma confiável um grande número de novos dispositivos de rede e sistemas na borda;

Permitir expansão e reconfiguração fáceis para suportar redes convergentes, segmentadas e híbridas.

Os desafios da infraestrutura de rede podem ser separados em três grandes grupos: .Desempenho – Juntos, o número de dispositivos conectados, o aumento no tráfego de dados e a demanda por resposta em tempo real criam problemas de latência, confiabilidade e largura de banda. Entre esses problemas, a latência da rede é o maior determinante do desempenho das aplicações, segundo 83% dos líderes globais de TI, de acordo com levantamento da Lumen Technologies.

As redes da Indústria 4.0 dependem de conexões com e sem fio de alta velocidade e de uma variedade de interfaces de comunicação (LTE privada e 5G, DAS, Bluetooth etc.). Os recursos da rede multi-gigabit terão que se estender por toda a instalação, com vários pontos de failover para suportar a taxa de transferência UR-ULL.

Arquitetura – Considerando o crescimento da conectividade na borda descentralizada, os gerentes de rede provavelmente vão ampliar o alcance das redes de cabeamento de cobre estruturadas além do limite de distância de 100 metros com base nos padrões atuais. A seleção da opção certa do tipo de nuvem (privada, pública, híbrida) também é uma parte importante do projeto, pois determina quais componentes serão necessários localmente.

Gestão – Com as arquiteturas de rede mais distribuídas e complexas, o tempo e o custo da implementação e do gerenciamento da infraestrutura não param de aumentar. Esse é o caso do suporte a dispositivos e sistemas remotos baseados na borda. A necessidade de adicionar recursos de rede de forma confiável e rápida, quando e onde quiser, sugere soluções de infraestrutura modular com controle distribuído.

E como equacionar essa transformação? Em qualquer uma de suas manifestações, a Indústria 4.0 criará mudanças abrangentes na rede na manufatura, e também no datacenter e em outros ambientes corporativos. As considerações a seguir devem ajudar os gerentes de TI e de rede a se prepararem para essas transformações.

Velocidades de rede mais rápidas e desempenho com menor latência podem ter um papel cada vez maior à medida que surgem novas aplicações cheias de recursos e sensíveis ao tempo (como o gêmeo digital). No gêmeo digital, cada aspecto físico do processo de manufatura é virtualmente representado por seu “gêmeo digital”.

Usando modelagem CAD detalhada, o gêmeo digital simula resultados do mundo real, permitindo a análise de dados e o monitoramento do sistema, que são necessários para melhorar o planejamento e evitar problemas antes que eles ocorram. Esses recursos dependem de novas implementações em data center de baixa latência operando em velocidades de rede mais rápidas.

A conectividade de rede onipresente é outro fator essencial, pois mais e mais fábricas estão se modernizando com uma combinação de redes sem fio 5G privadas. Dois requisitos importantes que os gerentes de rede devem considerar: ter a conectividade e o cabeamento corretos para suportar o hardware de computação de borda de acesso múltiplo (MEC - mobile edge compute) e garantir que a infraestrutura para os WAPs possa suportar várias gerações de arquitetura de rede.

A segurança da rede está entre os assuntos mais comentados envolvendo a Indústria 4.0. A tendência de uso de IIoT, aprendizado de máquina, big data e convergência de redes de TI/TO/IP está gerando novas e amplas preocupações com segurança. Para se protegerem contra os vários ataques à segurança, é recomendado que os gerentes de rede sigam os seguintes passos:

Identificar e corrigir sistemas desatualizados, vulnerabilidades não corrigidas e arquivos mal protegidos;

Garantir que os parceiros de dispositivos e tecnologia forneçam atualizações regulares de software e patches de segurança;

Monitorar todos os ativos de TO em tempo real para identificar e colocar em quarentena as vulnerabilidades, se necessário.

Nos próximos anos, a Indústria 4.0 criará oportunidades em todo o ecossistema da manufatura e em outros setores. E as implicações relacionadas às demandas de desempenho de rede, arquiteturas e projetos de componentes ajudarão a redefinir a atual infraestrutura da camada física.

. Por: Kam Patel, vice-presidente de desenvolvimento de mercado para data centers na CommScope.

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