Explicação da Internet das coisas industrial (IIoT)

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 conhecimentos impactantes e acções informadas. As soluções IIoT permitem a recolha, análise e resposta de 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, muitas das principais indústrias estão a adotar rapidamente a IoT industrial nas suas instalações. Desde a utilização da IoT em fábricas e plataformas petrolíferas a hospitais e quintas, estão a impulsionar uma nova vaga de inovação. As máquinas integradas com a IIoT podem pensar, adaptar-se e comunicar problemas em tempo real.

Neste artigo, vamos explorar o que é a IoT industrial e o seu impacto em vários sectores. Também analisaremos mais de perto o papel da visão computacional nas soluções de IoT industrial. A visão por computador 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 para tornar as máquinas mais inteligentes, ligando-as a sensores, dispositivos de ponta e sistemas de processamento de dados em tempo real. É como dar um cérebro ao equipamento da fábrica, permitindo-lhe recolher, partilhar e responder aos dados automaticamente.

As soluções IIoT, como sensores, etiquetas RFID e actuadores, estão ligadas por uma rede que permite que as máquinas partilhem dados entre si. Isto permite às empresas melhorar a eficiência, a segurança e a fiabilidade das suas operações.

Veja-se, por exemplo, a IoT no fabrico. Os sensores IIoT desempenham um papel fundamental na automatização dos transportadores, monitorizando continuamente a produção da máquina. Se a produção cair abaixo dos níveis esperados, o sistema pode detetar o abrandamento e alertar automaticamente as equipas de manutenção para investigar e resolver o problema.

Para além da indústria transformadora, a IIoT é também utilizada em indústrias como a energia, os serviços públicos e o sector do petróleo e do gás. Em vez de depender de máquinas antigas que funcionavam isoladamente, a IIoT desbloqueia os dados ocultos que estes sistemas sempre geraram e transforma-os em informações valiosas através de análises em tempo real.

Como é que a IIoT funciona?

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

Os dados recolhidos são transmitidos para um sistema central, baseado na nuvem ou no local através de computação periférica. Aí, são analisados para identificar padrões e gerar informações. Estas informações permitem uma melhor tomada de decisões. Por exemplo, podem ser utilizados para detetar precocemente problemas de desempenho, prever quando as máquinas precisam de manutenção, automatizar tarefas de rotina e melhorar a segurança no local de trabalho.

As soluções IIoT também utilizam normalmente circuitos de feedback para efetuar ajustes em tempo real. Com base nos dados recebidos, as máquinas podem alterar automaticamente as definições, como a velocidade ou a temperatura. Estes circuitos também podem acionar alertas para os operadores ou iniciar acções automatizadas quando algo não está a funcionar como esperado. Isto mantém as operações eficientes e minimiza o tempo de inatividade.

As tecnologias IIoT impulsionam a inovação

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

Segue-se uma breve descrição dos componentes principais:

• Computação periférica: A computação periférica pode processar dados perto da sua fonte, como sensores ou gateways locais, para reduzir a latência e permitir respostas imediatas. Por exemplo, pode despoletar o encerramento de uma máquina em sobreaquecimento antes de ocorrerem quaisquer danos.

• Plataformas em nuvem: Fornecem armazenamento centralizado, suportam análises em grande escala e permitem o acesso remoto. Podem também agregar dados de vários locais 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. Isto abre caminho à automação reactiva, à robótica móvel e ao controlo de qualidade em tempo real.

• Sensores e actuadores: Os sensores recolhem dados críticos como a temperatura, a pressão e a vibração. Os actuadores utilizam estes dados para efetuar ajustes físicos. Trabalhando em conjunto, proporcionam uma monitorização contínua e respostas automatizadas em tempo real.

• IA e aprendizagem automática (ML): Estas tecnologias de ponta 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.

Benefícios da IIoT em todos os sectores

Em seguida, vamos analisar alguns dos principais benefícios da IIoT e ver como estão a redefinir as operações numa série de grandes indústrias.

Muitas empresas já estão a utilizar soluções IoT industriais. De facto, 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 adoptadas é que a IIoT oferece um valor claro e mensurável. 

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

Outra das principais vantagens da IIoT é o facto de permitir uma gestão mais fácil das operações. Ao utilizar dados em tempo real, as máquinas e os processos podem ser ajustados no local, reduzindo os atrasos e mantendo a eficiência. Também reduz os custos de manutenção porque os problemas podem ser detectados atempadamente e resolvidos rapidamente. 

Para 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 através da deteção precoce de condições perigosas e da adoção de medidas automáticas para evitar acidentes.

Casos de utilização comuns da IIoT

A IIoT está a reimaginar ativamente a forma como as indústrias funcionam atualmente. Desde os cuidados de saúde e a logística até à construção e à agricultura, as organizações estão a adotar as tecnologias IIoT para obter resultados mais inteligentes, mais rápidos e mais fiáveis.

Produção de energia utilizando a IdC industrial

O sector da energia está normalmente associado a equipamento pesado e de grande escala, como máquinas de perfuração, refinarias e plataformas offshore. Embora estes sistemas tenham alimentado a indústria durante décadas, a Internet das Coisas Industrial (IIoT) está a mudar a forma como funcionam nos bastidores.

As empresas de energia estão a utilizar a IIoT para aumentar a eficiência e expandir as suas operações. Esta tecnologia proporciona aos fornecedores de energia um maior controlo, oferecendo uma visão em tempo real do que está a acontecer no terreno. 

Uma vez que a substituição de redes eléctricas inteiras por sistemas inteligentes nem sempre é prática, a IIoT pode atualizar a infraestrutura existente sem grandes alterações. Isto também facilita a monitorização de equipamento remoto, como bombas ou turbinas eólicas, para que os operadores das centrais possam manter tudo a funcionar sem problemas e a produzir energia durante mais tempo.

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Um excelente exemplo da IIoT na produção de energia é a sua aplicação na monitorização de bombas eléctricas submersíveis (ESP). Estas 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, por vezes, podem avariar-se sem aviso, causando atrasos e reparações dispendiosas.

Para o evitar, um grupo de investigadores criou um sistema designado por quadro I²OT-EC. Este sistema combina a IoT industrial com a computação de ponta. O sistema pode controlar factores como a temperatura e a pressão em tempo real. Desta forma, é mais fácil detetar problemas atempadamente, programar a manutenção antes de ocorrerem avarias e manter as bombas a funcionar sem problemas.

Como as soluções IIoT estão a remodelar os cuidados de saúde modernos

A IIoT no sector da saúde, também conhecida como IoT médica, está a ajudar a tornar os sistemas de saúde mais eficientes e menos stressantes para os profissionais médicos. Ao ligar os dispositivos médicos a sistemas de inteligência artificial, a IIoT apoia uma melhor tomada de decisões, reduz o risco de erro humano, melhora os resultados para os doentes e ajuda os hospitais e as clínicas a funcionarem melhor.

Por exemplo, os doentes podem ser continuamente monitorizados através de dispositivos portáteis, 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 soluções IIoT mais especializadas para responder a necessidades médicas específicas.

Um exemplo interessante de um dispositivo de cuidados de saúde com base na IIoT é o Impedimed. Trata-se de um dispositivo que pode detetar o risco de linfedema, um efeito secundário comum do tratamento do cancro da mama que provoca inchaço nos braços ou nas pernas. 

Este dispositivo IoT assemelha-se a uma balança. Os doentes podem andar descalços e apoiar os braços numa plataforma. Envia uma corrente eléctrica suave através do corpo para medir os níveis de fluidos e a composição corporal. Os resultados são processados em menos de um minuto utilizando software na nuvem, sendo depois partilhados através de um portal Web e adicionados ao registo de saúde eletrónico do doente para que os médicos os possam analisar facilmente.

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Agricultura mais inteligente com soluções IoT industriais

Do mesmo modo, a IoT na agricultura pode ajudar os agricultores. Utilizando ferramentas IoT, os agricultores podem gerir melhor as suas culturas e gado com informações em tempo real e maior precisão. Os dispositivos IoT podem ser colocados no solo, ligados a máquinas ou mesmo usados por 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 da exploração agrícola. Estas informações em tempo real permitem-lhes utilizar os fertilizantes de forma mais eficaz, reduzir o desperdício e planear melhores percursos para os veículos agrícolas. Isto ajuda a poupar tempo e recursos, ao mesmo tempo que aumenta a produtividade.

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IIoT no fabrico: Produção mais inteligente à escala

A IoT industrial na indústria transformadora envolve a utilização de dispositivos e sensores inteligentes e ligados para recolher dados em tempo real de máquinas e linhas de produção. Estes dados são depois processados e analisados para obter informações que ajudam as fábricas a funcionar de forma mais eficiente.

Com as soluções IIoT, os fabricantes podem detetar e resolver problemas atempadamente, reduzir o tempo de inatividade através da manutenção preditiva e gerir o inventário de forma mais eficaz utilizando sensores de ponta. Globalmente, o resultado é uma melhor qualidade do produto, uma resposta mais rápida a quaisquer problemas e custos operacionais mais baixos. 

Do mesmo modo, a IoT na Indústria 4.0 suporta uma maior flexibilidade na produção, facilitando aos fabricantes a mudança entre tipos de produtos ou a personalização de encomendas. Também torna a produção de bens e materiais mais ágil, precisa e económica. A utilização da IoT no fabrico também pode garantir a segurança e a fiabilidade do equipamento.

Por exemplo, garantir a segurança e a fiabilidade do equipamento de fabrico de produtos químicos é crucial, especialmente quando se trata de manusear produtos químicos tóxicos ou inflamáveis. Os métodos de manutenção tradicionais muitas vezes não conseguem fornecer informações em tempo real. A utilização da IIoT no fabrico de produtos químicos pode ajudar a resolver este problema. 

É interessante notar que alguns fabricantes estão agora a utilizar a IIoT juntamente com a realidade aumentada (RA) para a manutenção de equipamentos. A realidade aumentada é uma tecnologia que apresenta informações digitais, como imagens, dados ou instruções, sobre uma vista do mundo real, normalmente através de óculos ou auscultadores inteligentes. 

Nesta configuração, os sensores sem fios e a computação periférica monitorizam o equipamento em tempo real e enviam os dados diretamente para os auscultadores AR usados pelas equipas de manutenção. Isto permite que os técnicos vejam dados de desempenho ou alertas em tempo real à sua frente, ajudando-os a identificar rapidamente os problemas, a reduzir os custos de manutenção e a tomar decisões mais rápidas e informadas.

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O papel da visão computacional na IoT industrial

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

Em particular, os modelos de visão por computador, como o Ultralytics YOLO11, suportam várias tarefas, como a deteção de objectos (identificação e localização de objectos numa imagem) e a estimativa de pose (determinação da 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 no fabrico. 

Por exemplo, numa instalação de fabrico, a IIoT pode enviar dados visuais da linha de produção para um sistema Vision AI. Um modelo de visão por computador, como o YOLO11, analisa então as imagens para detetar defeitos nos produtos. Se o modelo identificar quaisquer problemas, estes podem ser rapidamente assinalados e resolvidos sem demora. 

Isto melhora a qualidade dos produtos, reduz os erros e torna as operações mais seguras e mais eficientes. Para obter resultados ainda mais rápidos, pode ser utilizada a computação periférica. Nesta configuração, os dados são processados diretamente em dispositivos periféricos no ponto de captura, permitindo decisões em tempo real sem necessidade de enviar informações para a nuvem e evitando potenciais atrasos. 

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Desafios e considerações da IIoT

Agora que já vimos como as soluções IoT industriais podem beneficiar diferentes sectores, também é importante analisar mais de perto os desafios que podem surgir com a implementação destas soluções. Compreender estes desafios é fundamental para tirar o máximo partido das soluções IIoT e garantir uma implementação bem sucedida. 

Eis algumas limitações a considerar:

• Integração com equipamento mais antigo: Muitas fábricas ainda dependem de máquinas mais antigas que nunca foram concebidas para funcionar com tecnologias baseadas na IoT. A integração de funcionalidades IoT industriais inteligentes nestes sistemas antigos pode ser dispendiosa. Muitas vezes, são necessários adaptadores ou conversores especiais para permitir a comunicação entre o equipamento antigo e o novo.

• Desafios da cibersegurança: A ligação de máquinas antigas à Internet introduz novos riscos de segurança. Uma vez que estas máquinas não foram originalmente construídas a pensar na cibersegurança, são mais vulneráveis a ciberataques. Muitas não dispõem de salvaguardas básicas, como a proteção por palavra-passe ou a encriptação de dados, o que as torna alvos fáceis para os piratas informáticos.

• Manutenção de dispositivos inteligentes: Embora os sistemas IIoT possam facilitar as coisas, os dispositivos inteligentes continuam a necessitar de cuidados regulares. Os sensores e outros equipamentos têm de ser verificados, actualizados ou substituídos de vez em quando para manter tudo a funcionar bem. Se a manutenção não for adequada, os dados podem tornar-se pouco fiáveis e causar problemas.

• Lacunas de competências na força de trabalho: A IoT industrial reúne equipamentos tradicionais com tecnologias digitais avançadas, exigindo uma força de trabalho com uma mistura de ambos os conjuntos de competências. Embora algumas organizações possam enfrentar lacunas nesta área, ela também representa uma grande oportunidade para a melhoria de competências e o desenvolvimento. Com a formação e o apoio adequados, as equipas podem adaptar-se com êxito e tirar o máximo partido das vantagens 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 ligação de diferentes dispositivos. Está a ajudar as indústrias a tornarem-se mais auto-suficientes e automatizadas, com métodos como a manutenção preditiva. Outro grande avanço é a utilização de gémeos digitais, que são modelos virtuais de máquinas ou sistemas inteiros que utilizam dados em tempo real para prever problemas e ajustar as operações.

À medida que avançamos para fábricas totalmente digitalizadas, tecnologias como a IA de ponta e a visão por computador estão a tornar-se ainda mais importantes. A IA de ponta traz a inteligência diretamente para as máquinas, permitindo uma tomada de decisões mais rápida no local sem depender de um acesso constante à nuvem. 

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

Em termos simples, os sectores industriais estão a tornar-se cada vez mais inteligentes. Esta mudança permite que cada parte do processo, desde a manutenção ao controlo de qualidade, seja orientada por dados e alimentada por tecnologias inteligentes.

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