Internet Industrial das Coisas (IIoT) explicado

Uma única fábrica inteligente pode gerar volumes de dados comparáveis aos de uma pequena cidade. Esse fluxo de informações é impulsionado pela IIoT industrial. IIoT significa Internet das Coisas industrial, que conecta máquinas, sensores e pessoas em um sistema inteligente e responsivo. 

Ao contrário das configurações tradicionais, onde os dados podem ser coletados, mas deixados sem uso, a IIoT pode transformar esses dados em insights impactantes e ações informadas. As soluções IIoT permitem a coleta, análise e resposta de dados em tempo real. Isso ajuda as indústrias a aumentar a produtividade, minimizar o tempo de inatividade e tomar decisões mais inteligentes e rápidas.

De facto, muitas indústrias importantes estão a adotar rapidamente a IoT industrial nas suas instalações. Desde o uso de IoT em fábricas e plataformas petrolíferas até hospitais e fazendas, eles estão a impulsionar uma nova onda de inovação. As máquinas integradas com a IIoT podem pensar, adaptar-se e comunicar problemas em tempo real.

Neste artigo, exploraremos o que é a IoT industrial e seu impacto em vários setores. Também analisaremos mais de perto o papel da visão computacional em soluções de IoT industrial. A visão computacional é um subcampo da inteligência artificial (IA) que permite que as máquinas interpretem e compreendam dados visuais. Vamos começar!

O que é IoT Industrial (IIoT)?

A Internet Industrial das Coisas é uma estrutura para tornar as máquinas mais inteligentes, conectando-as a sensores, dispositivos de borda e sistemas de processamento de dados em tempo real. É como dar um cérebro ao equipamento da fábrica, permitindo que ele colete, compartilhe e responda a dados automaticamente.

As soluções IIoT, como sensores, tags RFID e atuadores, são conectadas por uma rede que possibilita que as máquinas compartilhem dados entre si. Isso permite que as empresas melhorem a eficiência, a segurança e a confiabilidade de suas operações.

Tomemos como exemplo a IoT na indústria. Os sensores IIoT desempenham um papel fundamental na automação de esteiras transportadoras, monitorando continuamente a produção da máquina. Se a produção cair abaixo dos níveis esperados, o sistema pode detectar a desaceleração e alertar automaticamente as equipes de manutenção para investigar e resolver o problema.

Além da manufatura, o IIoT também é usado em setores como energia, serviços públicos e o setor de petróleo e gás. Em vez de depender de máquinas legadas que operavam isoladamente, o IIoT desbloqueia os dados ocultos que esses sistemas sempre geraram e os transforma em insights valiosos por meio de análises em tempo real.

Como funciona a IIoT?

A automação industrial e a IoT funcionam usando uma rede de dispositivos inteligentes e sensores que se comunicam constantemente entre si e compartilham dados em tempo real. Esses dispositivos podem ser conectados a máquinas, veículos ou equipamentos em fábricas, armazéns inteligentes e outros ambientes industriais.

Os dados coletados são transmitidos para um sistema central, seja baseado na nuvem ou no local via computação de borda. Lá, são analisados para identificar padrões e gerar insights. Esses insights apoiam uma melhor tomada de decisão. Por exemplo, eles podem ser usados para detectar problemas de desempenho precocemente, prever quando as máquinas precisam de manutenção, automatizar tarefas de rotina e aumentar a segurança no local de trabalho.

As soluções IIoT também usam tipicamente loops de feedback para fazer ajustes em tempo real. Com base nos dados recebidos, as máquinas podem alterar automaticamente configurações como velocidade ou temperatura. Esses loops também podem disparar alertas para os operadores ou iniciar ações automatizadas quando algo não está funcionando como esperado. Isso mantém as operações eficientes e minimiza o tempo de inatividade.

Tecnologias IIoT impulsionando a inovação

Agora que temos uma melhor compreensão do que é a Internet Industrial das Coisas e como ela funciona, vamos dar uma olhada mais de perto nas tecnologias de IoT usadas na automação industrial.

Aqui está uma rápida visão geral dos componentes principais:

• Edge computing: O edge computing pode processar dados perto de sua fonte, como sensores ou gateways locais, para reduzir a latência e permitir respostas imediatas. Por exemplo, ele pode acionar o desligamento de uma máquina superaquecida antes que ocorram danos.

• Plataformas de nuvem: Elas fornecem armazenamento centralizado, suportam análises em larga escala e permitem acesso remoto. Elas também podem agregar dados de vários sites para identificar tendências, otimizar o desempenho e apoiar decisões estratégicas.

• Conectividade 5G: A tecnologia 5G pode fornecer comunicação de alta velocidade e baixa latência para milhares de dispositivos conectados. Isso abre caminho para automação responsiva, robótica móvel e controle de qualidade em tempo real.

• Sensores e atuadores: Os sensores coletam dados críticos, como temperatura, pressão e vibração. Os atuadores usam esses dados para fazer ajustes físicos. Trabalhando juntos, eles fornecem monitoramento contínuo e respostas automatizadas em tempo real.

• IA e aprendizado de máquina (ML): Essas tecnologias de ponta podem analisar dados para detectar padrões, prever falhas e otimizar processos. Com o tempo, elas melhoram a tomada de decisões, reduzem o tempo de inatividade e aumentam a eficiência geral.

Benefícios da IIoT em todos os setores

Em seguida, vamos percorrer alguns dos principais benefícios da IIoT e ver como eles estão redefinindo as operações em uma variedade de grandes indústrias.

Muitas empresas já estão usando soluções de IoT industrial. De fato, o número de dispositivos IoT conectados em todo o mundo deve ultrapassar 31 bilhões até 2030. A razão pela qual estão sendo tão amplamente aceitos e adotados é que a IIoT oferece um valor claro e mensurável. 

Um dos aspectos mais importantes das soluções IIoT é sua estreita conexão com a visibilidade em tempo real. Ao coletar e analisar dados continuamente, esses sistemas fornecem às organizações insights instantâneos sobre suas operações.

Outro benefício primário da IIoT é que ela permite um gerenciamento de operações mais suave. Ao usar dados em tempo real, máquinas e processos podem ser ajustados no local, reduzindo atrasos e mantendo as coisas eficientes. Também reduz os custos de manutenção, pois os problemas podem ser encontrados precocemente e resolvidos rapidamente. 

Além disso, as soluções IIoT melhoram a eficiência energética, reduzem o desperdício e diminuem a necessidade de mão de obra manual. Elas aumentam a segurança no local de trabalho, detectando condições perigosas precocemente e tomando medidas automáticas para evitar acidentes.

Casos de uso comuns de IIoT

A IIoT está ativamente reimaginando como as indústrias operam hoje. Da saúde e logística à construção e agricultura, as organizações estão adotando tecnologias IIoT para alcançar resultados mais inteligentes, rápidos e confiáveis.

Produção de energia usando a IoT industrial

O setor de energia é normalmente associado a equipamentos pesados e de grande escala, como máquinas de perfuração, refinarias e plataformas offshore. Embora esses sistemas tenham alimentado o setor por décadas, a Internet Industrial das Coisas (IIoT) está mudando a forma como eles operam nos bastidores.

As empresas de energia estão usando a IIoT para aumentar a eficiência e expandir suas operações. Ela oferece aos fornecedores de energia mais controle, oferecendo uma visão em tempo real do que está acontecendo no terreno. 

Como substituir redes elétricas inteiras por sistemas inteligentes nem sempre é prático, o IIoT pode atualizar a infraestrutura existente sem grandes mudanças. Isso também facilita o monitoramento de equipamentos remotos, como unidades de bombeio ou turbinas eólicas, para que os operadores da planta possam manter tudo funcionando sem problemas e produzindo energia por mais tempo.

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Um ótimo exemplo de IIoT na produção de energia é sua aplicação no monitoramento de bombas elétricas submersíveis (BESs). Essas bombas são colocadas dentro de poços de petróleo para ajudar a mover fluidos para a superfície e são essenciais para a extração de petróleo. No entanto, elas às vezes podem quebrar sem aviso, causando atrasos e reparos dispendiosos.

Para evitar isso, um grupo de pesquisadores criou um sistema chamado framework I²OT‑EC. Ele combina a IoT Industrial com a computação de borda. O sistema pode rastrear fatores como temperatura e pressão em tempo real. Isso facilita a identificação precoce de problemas, o agendamento de manutenção antes que ocorram avarias e a manutenção do bom funcionamento das bombas.

Como as soluções de IIoT estão remodelando a assistência médica moderna

A IIoT na indústria da saúde, também conhecida como IoT médica, está ajudando a tornar os sistemas de saúde mais eficientes e menos estressantes para os profissionais médicos. Ao conectar dispositivos médicos com sistemas de inteligência artificial, a IIoT oferece suporte a uma melhor tomada de decisão, reduz o risco de erro humano, melhora os resultados dos pacientes e ajuda hospitais e clínicas a operar de forma mais tranquila.

Por exemplo, os pacientes podem ser monitorizados continuamente usando dispositivos vestíveis, como monitores de frequência cardíaca e 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 soluções IIoT mais especializadas para atender a necessidades médicas específicas.

Um exemplo interessante de tal dispositivo de assistência médica alimentado por IIoT é o Impedimed. É um dispositivo que pode detectar o risco de linfedema, que é um efeito colateral comum do tratamento do câncer de mama que causa inchaço nos braços ou pernas. 

Este dispositivo IoT se parece com uma balança. Os pacientes podem ficar em pé sobre ela descalços e apoiar os braços em uma plataforma. Ele envia uma corrente elétrica suave através do corpo para medir os níveis de líquido e a composição corporal. Os resultados são processados em menos de um minuto usando software na nuvem, depois compartilhados por meio de um portal da web e adicionados ao prontuário eletrônico do paciente para que os médicos possam analisá-los facilmente.

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Agricultura mais inteligente com soluções industriais de IoT

Da mesma forma, a IoT na agricultura pode auxiliar os agricultores. Usando ferramentas de IoT, os agricultores podem gerenciar melhor suas colheitas e gado com informações em tempo real e maior precisão. Dispositivos IoT podem ser colocados no solo, anexados a máquinas ou até mesmo usados por animais para monitorar condições como temperatura, umidade, umidade do solo, níveis de nutrientes e comportamento animal. 

Os dados coletados podem ser analisados para ajudar os agricultores a tomar decisões orientadas por dados sobre irrigação, fertilização, controle de pragas e gerenciamento geral da fazenda. Essas informações em tempo real permitem que eles usem fertilizantes de forma mais eficaz, reduzam o desperdício e planejem melhores rotas para os veículos agrícolas. Isso ajuda a economizar tempo e recursos, aumentando a produtividade.

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IIoT na fabricação: produção mais inteligente em 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 obter insights que ajudam as fábricas a operar com mais eficiência.

Com as soluções IIoT, os fabricantes podem detetar e corrigir problemas precocemente, reduzir o tempo de inatividade através da manutenção preditiva e gerir o inventário de forma mais eficaz utilizando sensores de ponta. No geral, o resultado é uma melhor qualidade do produto, uma resposta mais rápida a quaisquer problemas e menores custos operacionais. 

Da mesma forma, a IoT na Indústria 4.0 oferece maior flexibilidade na produção, facilitando a mudança entre tipos de produtos ou a personalização de pedidos para os fabricantes. Também torna a produção de bens e materiais mais ágil, precisa e econômica. O uso de IoT para 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 quando se trata de manusear produtos químicos tóxicos ou inflamáveis. Os métodos de manutenção tradicionais geralmente não fornecem insights em tempo real. O uso de IIoT na fabricação de produtos químicos pode ajudar a resolver esse problema. 

Curiosamente, alguns fabricantes agora estão usando IIoT juntamente com realidade aumentada (RA) para 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 ou headsets inteligentes. 

Nesta configuração, sensores sem fio e computação de borda monitoram equipamentos em tempo real e enviam dados diretamente para headsets AR usados por equipes de manutenção. Isso possibilita que os técnicos vejam dados de desempenho ao vivo ou alertas à sua frente, ajudando-os a identificar problemas rapidamente, reduzir custos de manutenção e tomar decisões mais rápidas e informadas.

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O papel da visão computacional na IoT industrial

Outra tecnologia de ponta que está fazendo a diferença nas soluções de IoT é a visão computacional. A visão computacional é um ramo da inteligência artificial que lida com o processamento e análise de dados visuais. 

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

Com estas capacidades, os sistemas IoT podem reconhecer e responder a informações visuais em tempo real. Isto é especialmente útil em aplicações como o controlo de qualidade na manufatura. 

Por exemplo, em uma instalação de fabricação, o IIoT pode enviar dados visuais da linha de produção para um sistema de Visão de IA. Um modelo de visão computacional, como o YOLO11, então analisa as imagens para detectar defeitos nos produtos. Se o modelo identificar algum problema, eles podem ser rapidamente sinalizados e resolvidos sem demora. 

Isso melhora a qualidade do produto, reduz erros e torna as operações mais seguras e eficientes. Para obter resultados ainda mais rápidos, a computação de borda pode ser usada. Nesta configuração, os dados são processados diretamente em dispositivos de borda no ponto de captura, permitindo decisões em tempo real sem a necessidade de enviar informações para a nuvem e evitando possíveis atrasos. 

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Desafios e considerações da IIoT

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

Aqui estão algumas limitações a serem consideradas:

• Integração com equipamentos mais antigos: Muitas fábricas ainda dependem de máquinas mais antigas que nunca foram projetadas para funcionar com tecnologias baseadas em IoT. Integrar recursos inteligentes de IoT industrial nesses sistemas legados pode ser caro. Muitas vezes, requer adaptadores ou conversores especiais para permitir a comunicação entre equipamentos antigos e novos.

• Desafios de segurança cibernética: Conectar máquinas legadas à internet introduz novos riscos de segurança. Como essas máquinas não foram originalmente construídas com a segurança cibernética em mente, elas são mais vulneráveis a ataques cibernéticos. Muitas carecem de proteções básicas, como proteção por senha ou criptografia de dados, tornando-as alvos fáceis para hackers.

• Manutenção de dispositivos inteligentes: Mesmo que os sistemas IIoT possam facilitar as coisas, os dispositivos inteligentes ainda precisam de cuidados regulares. Sensores e outros equipamentos devem ser verificados, atualizados ou substituídos periodicamente para manter tudo funcionando bem. Se não forem devidamente mantidos, os dados podem se tornar não confiáveis e causar problemas.

• Lacunas de habilidades na força de trabalho: A IIoT industrial reúne equipamentos tradicionais com tecnologias digitais avançadas, exigindo uma força de trabalho com uma combinação de ambos os conjuntos de habilidades. Embora algumas organizações possam enfrentar lacunas nessa área, também apresenta uma grande oportunidade para aprimoramento e desenvolvimento de habilidades. Com o treinamento e o suporte certos, as equipes podem se adaptar com sucesso e aproveitar totalmente os benefícios da IIoT.

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 conexão de diferentes dispositivos. Estão a ajudar as indústrias a tornarem-se mais autossuficientes e automatizadas, com métodos como a manutenção preditiva. Outro grande avanço é o uso de gémeos digitais, que são modelos virtuais de máquinas ou sistemas inteiros que usam dados em tempo real para prever problemas e otimizar operações.

À medida que avançamos em direção a fábricas totalmente digitalizadas, tecnologias como Edge AI e visão computacional estão se tornando ainda mais importantes. A Edge AI traz inteligência diretamente para as máquinas, permitindo uma tomada de decisão mais rápida no local, sem depender do acesso constante à nuvem. 

Quando combinadas com a visão computacional, as fábricas podem monitorizar visualmente a produção em tempo real, detetar defeitos imediatamente e responder aos problemas à medida que ocorrem. Este nível de automação e insight está a aproximar as indústrias de operações verdadeiramente inteligentes e auto-otimizadas. 

Simplificando, os setores industriais estão se tornando cada vez mais inteligentes. Essa mudança permite que cada parte do processo, desde a manutenção até o controle de qualidade, seja guiada por dados e alimentada por tecnologias inteligentes.

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