Internet Industrial das Coisas (IIoT) explicada

Uma única fábrica inteligente pode gerar volumes de dados comparáveis aos de uma pequena cidade. Este fluxo de informação é impulsionado pela IoT industrial. IIoT significa Internet das Coisas industrial, que liga máquinas, sensores e pessoas num sistema inteligente e reativo.

Ao contrário das configurações tradicionais, em que os dados podem ser recolhidos, mas não utilizados, a IIoT pode transformar esses dados em informações valiosas e ações fundamentadas. As soluções IIoT permitem recolher, analisar e responder a dados em tempo real. Isto ajuda as indústrias a aumentar a produtividade, minimizar o tempo de inatividade e tomar decisões mais inteligentes e rápidas.

De facto, muitos setores importantes estão a adotar rapidamente a IoT industrial nas suas instalações. Desde a utilização da IoT em fábricas e plataformas petrolíferas até hospitais e explorações agrícolas, estão a impulsionar uma nova vaga de inovação. As máquinas integradas com IIoT podem adaptar-se e comunicar problemas em tempo real.

Neste artigo, vamos explorar o que é a IoT industrial e o seu impacto em vários setores. Também vamos analisar mais de perto o papel da visão computacional nas soluções de IoT industrial. A visão computacional é um subcampo da inteligência artificial (IA) que permite às máquinas interpretar e compreender dados visuais. Vamos começar!

O que é a IoT industrial (IIoT)?#

A Internet das Coisas industrial é uma estrutura que torna as máquinas mais inteligentes, ligando-as a sensores, dispositivos de periferia e sistemas de processamento de dados em tempo real. É como dar um cérebro aos equipamentos de fábrica, permitindo-lhes recolher, partilhar e responder a dados automaticamente.

Os componentes de IIoT, como sensores, etiquetas RFID e atuadores, estão ligados por uma rede que permite às máquinas partilharem dados entre si. Isto permite às empresas melhorar a eficiência, a segurança e a confiabilidade das suas operações.

Considera, por exemplo, a IoT na indústria transformadora. Os sensores IIoT desempenham um papel fundamental na automação de transportadores, monitorizando continuamente a produção das máquinas. Se a produção ficar abaixo dos níveis esperados, o sistema pode detetar a desaceleração e alertar automaticamente as equipas de manutenção para investigarem e resolverem o problema.

Além da indústria transformadora, a IIoT também é usada em setores como a energia, os serviços públicos e o setor do petróleo e do gás. Em vez de depender de máquinas antigas que funcionavam de forma isolada, a IIoT desbloqueia os dados ocultos que esses sistemas sempre geraram e transforma-os em informações valiosas através de análises em tempo real.

Como funciona a IIoT?#

A automação industrial e a IoT funcionam através de uma rede de dispositivos inteligentes e sensores que comunicam constantemente entre si e partilham dados em tempo real. Estes dispositivos podem ser instalados em máquinas, veículos ou equipamentos em fábricas, armazéns inteligentes e outros ambientes industriais.

Os dados recolhidos são transmitidos para um sistema central, na nuvem ou no local, através da computação de periferia. Aí, são analisados para identificar padrões e gerar informações úteis. Estas informações ajudam a tomar melhores decisões. Por exemplo, podem ser usadas para detetar problemas de desempenho precocemente, prever quando as máquinas precisam de manutenção, automatizar tarefas de rotina e melhorar a segurança no local de trabalho.

As soluções IIoT também costumam usar ciclos de realimentação para efetuar ajustes em tempo real. Com base nos dados recebidos, as máquinas podem alterar automaticamente definições como a velocidade ou a temperatura. Estes ciclos também podem acionar alertas para os operadores ou iniciar ações automatizadas quando algo não funciona como esperado. Isto mantém as operações eficientes e minimiza o tempo de inatividade.

Tecnologias IIoT que impulsionam a inovação#

Agora que compreendemos melhor o que é a Internet das Coisas industrial e como funciona, vamos analisar mais detalhadamente as tecnologias de IoT usadas na automação industrial.

Segue-se uma breve visão geral dos componentes principais:

• Computação de periferia: A computação de periferia pode processar dados perto da sua origem, como sensores ou gateways locais, para reduzir a latência e permitir respostas imediatas. Por exemplo, pode acionar o encerramento de uma máquina sobreaquecida antes que ocorram danos.
• Plataformas na nuvem: Oferecem armazenamento centralizado, suportam análises em grande escala e permitem o acesso remoto. Também podem agregar dados de vários locais para identificar tendências, otimizar o desempenho e apoiar decisões estratégicas.
• Conetividade 5G: A tecnologia 5G pode proporcionar comunicações de alta velocidade e baixa latência para milhares de dispositivos ligados. Isto abre caminho à automação reativa, à robótica móvel e ao controlo de qualidade em tempo real.
• Sensores e atuadores: Os sensores recolhem dados essenciais, como temperatura, pressão e vibração. Os atuadores usam esses dados para efetuar ajustes físicos. Em conjunto, permitem a monitorização contínua e respostas automatizadas em tempo real.
• IA e aprendizado de máquina (ML): estas tecnologias podem analisar dados para detetar padrões, prever falhas e otimizar processos. Com o tempo, melhoram a tomada de decisões, reduzem o tempo de inatividade e aumentam a eficiência geral.

Vantagens da IIoT em vários setores#

Agora, vamos analisar algumas das principais vantagens da IIoT e ver como estão a transformar as operações em vários setores importantes.

Muitas empresas já usam soluções de IoT industrial. Na verdade, prevê-se que o número de dispositivos IoT ligados em todo o mundo ultrapasse os 31 mil milhões até 2030. A razão pela qual estão a ser tão amplamente aceites e adotados é que a IIoT oferece valor claro e mensurável.

Um dos aspetos mais importantes das soluções IIoT é a sua estreita ligação à visibilidade em tempo real. Ao recolher e analisar dados continuamente, estes sistemas dão às organizações uma visão imediata das suas operações.

Outra vantagem fundamental da IIoT é permitir uma gestão mais fluida das operações. Com dados em tempo real, máquinas e processos podem ser ajustados no momento, reduzindo atrasos e mantendo a eficiência. Também reduz os custos de manutenção, porque os problemas podem ser detetados cedo e resolvidos rapidamente.

Além disso, as soluções IIoT melhoram a eficiência energética, reduzem o desperdício e diminuem a necessidade de trabalho manual. Aumentam a segurança no local de trabalho ao detetar condições perigosas precocemente e tomar medidas automáticas para prevenir acidentes.

Casos de uso comuns da IIoT#

A IIoT está a transformar ativamente a forma como os setores funcionam hoje. Da saúde e logística à construção e agricultura, as organizações estão a adotar tecnologias IIoT para obter resultados mais inteligentes, rápidos e fiáveis.

Produção de energia com IoT industrial#

O setor da energia está normalmente associado a equipamentos pesados e de grande escala, como máquinas de perfuração, refinarias e plataformas offshore. Embora estes sistemas impulsionem o setor há décadas, a Internet das Coisas industrial (IIoT) está a mudar a forma como funcionam nos bastidores.

As empresas de energia estão a usar a IIoT para aumentar a eficiência e expandir as suas operações. Esta oferece aos fornecedores de energia mais controlo, proporcionando uma visão em tempo real do que acontece no terreno.

Como nem sempre é prático substituir redes elétricas inteiras por sistemas inteligentes, a IIoT pode modernizar a infraestrutura existente sem grandes alterações. Também facilita a monitorização de equipamentos remotos, como cavalos de bombeamento ou turbinas eólicas, para que os operadores das instalações mantenham tudo a funcionar sem problemas e a produzir energia durante mais tempo.

Fig. 1. Exemplos de vários tipos de sensores IoT que ajudam a recolher dados. (Fonte)

Um ótimo exemplo da IIoT na produção de energia é a sua aplicação na monitorização de bombas elétricas submersíveis (ESPs). Estas bombas são instaladas dentro de poços de petróleo para ajudar a transportar fluidos até à superfície e são essenciais para a extração de petróleo. No entanto, por vezes avariam sem aviso, causando atrasos e reparações dispendiosas.

Para evitar este problema, um grupo de investigadores criou um sistema chamado estrutura I²OT-EC. Esta combina a IoT industrial com a computação de periferia. O sistema consegue monitorizar fatores como a temperatura e a pressão em tempo real. Assim, é mais fácil detetar problemas precocemente, agendar a manutenção antes de ocorrerem avarias e manter as bombas a funcionar sem problemas.

Como as soluções IIoT estão a transformar os cuidados de saúde modernos#

A IIoT no setor da saúde, também conhecida como IoT médica, está a ajudar a tornar os sistemas de saúde mais eficientes e a reduzir a pressão sobre os profissionais de saúde. Ao ligar dispositivos médicos a sistemas de inteligência artificial, a IIoT apoia melhores decisões, reduz o risco de erro humano, melhora os resultados dos pacientes e ajuda hospitais e clínicas a funcionar de forma mais eficiente.

Por exemplo, os pacientes podem ser monitorizados continuamente com dispositivos vestíveis, como monitores de frequência cardíaca e de glicose. Estes dispositivos podem detetar sinais precoces de problemas de saúde e até enviar alertas de emergência aos médicos em tempo real. À medida que estas tecnologias continuam a evoluir, estão a ser desenvolvidas mais soluções IIoT especializadas para responder a necessidades médicas específicas.

Um exemplo interessante de dispositivo de saúde com tecnologia IIoT é o Impedimed. É um dispositivo que consegue detetar o risco de linfedema, um efeito secundário comum do tratamento do cancro da mama que causa inchaço nos braços ou nas pernas.

Este dispositivo IoT parece uma balança. Os pacientes podem subir para cima dele descalços e apoiar os braços numa plataforma. O dispositivo envia uma corrente elétrica suave pelo corpo para medir os níveis de fluidos e a composição corporal. Os resultados são processados em menos de um minuto com software na nuvem, depois partilhados através de um portal Web e adicionados ao processo clínico eletrónico do paciente para que os médicos os possam consultar facilmente.

Fig. 2. Um dispositivo de saúde baseado em IIoT (Fonte)

Agricultura mais inteligente com soluções de IoT industrial#

Da mesma forma, a IoT na agricultura pode ajudar os agricultores. Com ferramentas IoT, os agricultores podem gerir melhor as suas culturas e o seu gado, com informações em tempo real e maior precisão. Os dispositivos IoT podem ser colocados no solo, instalados em máquinas ou até usados pelos animais para monitorizar condições como a temperatura, a humidade, a humidade do solo, os níveis de nutrientes e o comportamento dos animais.

Os dados recolhidos podem ser analisados para ajudar os agricultores a tomar decisões baseadas em dados sobre rega, fertilização, controlo de pragas e gestão geral das explorações agrícolas. Estas informações em tempo real permitem-lhes usar fertilizantes de forma mais eficaz, reduzir o desperdício e planear melhor as rotas dos veículos agrícolas. Isto ajuda a poupar tempo e recursos e a aumentar a produtividade.

Fig. 3. Uma sonda de solo baseada em IoT industrial que pode ser usada em explorações agrícolas (Fonte)

IIoT na indústria transformadora: produção mais inteligente em grande escala#

A IoT industrial na manufatura envolve o uso de dispositivos e sensores inteligentes e conectados para coletar dados em tempo real de máquinas e linhas de produção. Esses dados são então processados e analisados para gerar insights que ajudam as fábricas a operar com mais eficiência.

Com soluções de IIoT, os fabricantes podem detectar e corrigir problemas cedo, reduzir o tempo de inatividade por meio da manutenção preditiva e gerenciar o inventário com mais eficiência usando sensores de borda. No geral, o resultado é uma melhor qualidade dos produtos, respostas mais rápidas a quaisquer problemas e custos operacionais menores.

Da mesma forma, a IoT na Indústria 4.0 oferece mais flexibilidade na produção, facilitando a alternância entre tipos de produtos ou a personalização de pedidos. Ela também torna a produção de bens e materiais mais ágil, precisa e econômica. O uso da IoT na manufatura também pode garantir a segurança e a confiabilidade dos equipamentos.

Por exemplo, garantir a segurança e a confiabilidade dos equipamentos de fabricação de produtos químicos é crucial, especialmente no manuseio de substâncias tóxicas ou inflamáveis. Os métodos tradicionais de manutenção muitas vezes não fornecem insights em tempo real. O uso da IIoT na fabricação de produtos químicos pode ajudar a resolver esse problema.

Curiosamente, alguns fabricantes agora usam IIoT junto com realidade aumentada (AR) para fazer a manutenção de equipamentos. A realidade aumentada é uma tecnologia que exibe informações digitais, como imagens, dados ou instruções, sobre uma visão do mundo real, normalmente por meio de óculos inteligentes ou headsets.

Nessa configuração, sensores sem fio e computação de borda monitoram os equipamentos em tempo real e enviam dados diretamente para os headsets de AR usados pelas equipes de manutenção. Isso permite que os técnicos vejam dados de desempenho ao vivo ou alertas diante de si, ajudando a identificar problemas rapidamente, reduzir os custos de manutenção e tomar decisões mais rápidas e bem informadas.

Fig. 4. As equipes de manutenção podem visualizar dados de IoT industrial por meio de seus headsets de AR (Fonte)

O papel da visão computacional na IoT industrial#

Outra tecnologia que está a fazer a diferença nas soluções de IoT é a visão computacional. A visão computacional é um ramo da inteligência artificial que processa e analisa dados visuais.

Em particular, modelos de visão computacional como o Ultralytics YOLO11 dão suporte a várias tarefas, como detecção de objetos (identificar e localizar objetos em uma imagem) e estimativa de pose (determinar a posição e a orientação de uma pessoa ou objeto).

Com esses recursos, os sistemas de IoT podem reconhecer e responder a informações visuais em tempo real. Isso é especialmente útil em aplicações como o controle de qualidade na manufatura.

Por exemplo, numa instalação industrial, a IIoT pode enviar dados visuais da linha de produção para um sistema de IA visual. Em seguida, um modelo de visão computacional, como o YOLO11, analisa as imagens para detetar defeitos nos produtos. Se o modelo identificar algum problema, este pode ser assinalado e resolvido rapidamente, sem demora.

Isso melhora a qualidade dos produtos, reduz os erros e torna as operações mais seguras e eficientes. Para obter resultados ainda mais rápidos, é possível usar a computação de borda. Nessa configuração, os dados são processados diretamente em dispositivos de borda no local da captura, permitindo decisões em tempo real sem enviar informações para a nuvem e evitando possíveis atrasos.

Fig. 5. Exemplo de uso do YOLO11 para monitorar uma linha de produção. (Fonte)

Desafios e considerações sobre a IIoT#

Agora que vimos como as soluções de IoT industrial podem beneficiar diferentes setores, também é importante analisar com mais atenção os desafios que podem surgir durante a implementação dessas soluções. Entender esses desafios é fundamental para aproveitar ao máximo as soluções de IIoT e garantir uma implementação bem-sucedida.

Confira algumas limitações a considerar:

• Integração com equipamentos antigos: Muitas fábricas ainda dependem de máquinas antigas que nunca foram projetadas para funcionar com tecnologias baseadas em IoT. Integrar recursos inteligentes de IoT industrial a esses sistemas legados pode ser caro. Muitas vezes, são necessários adaptadores ou conversores especiais para permitir a comunicação entre equipamentos antigos e novos.
• Desafios de cibersegurança: Conectar máquinas legadas à internet introduz novos riscos de segurança. Como essas máquinas não foram originalmente desenvolvidas com a cibersegurança em mente, elas são mais vulneráveis a ataques cibernéticos. Muitas não têm proteções básicas, como senhas ou criptografia de dados, o que as torna alvos fáceis para hackers.
• Manutenção de dispositivos inteligentes: Embora os sistemas de IIoT possam facilitar as coisas, os dispositivos inteligentes ainda precisam de manutenção regular. Sensores e outros equipamentos precisam ser inspecionados, atualizados ou substituídos periodicamente para que tudo continue funcionando bem. Se não receberem a manutenção adequada, os dados podem se tornar pouco confiáveis e causar problemas.
• Lacunas de competências na força de trabalho: a IoT industrial combina equipamentos tradicionais com tecnologias digitais avançadas, exigindo uma força de trabalho que reúna competências de ambas as áreas. Embora algumas organizações possam ter lacunas neste domínio, isto também representa uma ótima oportunidade para desenvolver competências e crescer profissionalmente. Com a formação e o apoio certos, as equipes podem adaptar-se com sucesso e aproveitar plenamente os benefícios da IIoT.

O futuro da IIoT: rumo à automação inteligente#

À medida que a Indústria 4.0 continua a avançar, a automação industrial e a IoT estão a evoluir para além da simples ligação de diferentes dispositivos. Estão ajudando os setores a tornarem-se mais autossuficientes e automatizados, com métodos como a manutenção preditiva. Outro avanço importante é o uso de gêmeos digitais, modelos virtuais de máquinas ou sistemas completos que usam dados em tempo real para prever problemas e aperfeiçoar as operações.

À medida que avançamos rumo a fábricas totalmente digitalizadas, tecnologias como IA de borda e visão computacional se tornam ainda mais importantes. A IA de borda leva a inteligência diretamente às máquinas, permitindo decisões mais rápidas no local sem depender de acesso constante à nuvem.

Quando combinadas com a visão computacional, as fábricas podem monitorar visualmente a produção em tempo real, detectar defeitos de imediato e responder aos problemas à medida que ocorrem. Esse nível de automação e percepção aproxima os setores de operações realmente inteligentes e auto-otimizadas.

Em poucas palavras, os setores industriais estão se tornando cada vez mais inteligentes. Essa mudança permite que todas as etapas do processo, da manutenção ao controle de qualidade, sejam orientadas por dados e impulsionadas por tecnologias inteligentes.

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