Por dentro da tecnologia que está alimentando a próxima Revolução Industrial

A comunicação máquina-a-máquina forma uma vasta rede de dados precisos  em terra, no mar, no ar, e no espaço. Casas, escritórios e carros: conectados. Produtos e ambientes e pessoas: mais inteligentes, mais seguros, mais verdes.

Algumas coisas são fáceis de imaginar. Algumas ainda mexem com a mente. Um novo tipo radical de interconectividade chegou recentemente às fábricas, lançando uma nova luz à Revolução Industrial. Naquela época, a sociedade fazia a transição entre fazer tudo manualmente e passar a usar novas fontes de energia que aumentassem a velocidade e a eficiência. Fábricas em grande escala ganharam vida assim que os motores começaram a se tornar mais eficientes. Esses avanços se transformaram em uma segunda Revolução Industrial, alimentada por petróleo e eletricidade e, finalmente, em uma terceira revolução, alimentada pela tecnologia digital.

À medida que a sociedade continua a buscar uma produção mais eficiente e formas de identificar problemas de forma mais intuitiva, as fábricas tornaram-se a mais recente fronteira nas comunicações de máquina-a-máquina. 

Para operar com eficiência máxima, cada pequeno parâmetro no espaço fabril precisa ser monitorado a cada milissegundo para interoperabilidade em tempo real durante toda a produção. Anteriormente, essas instalações de expansão eram equipadas com sensores mais antigos que coletavam dados sem conexão com a internet. Agora vivemos em uma era em que a comunicação de dados baseada em Ethernet ponta a ponta existe em todo o pipeline de produção. Especialistas do setor referem-se a essas vastas redes interconectadas como a Internet das Coisas Industrial (IIoT).

Essas novas fábricas inteligentes conectam o mundo físico ao digital, conectando tanto a interface quanto o engenheiro e praticamente qualquer máquina e qualquer nuvem. De sensores simples a robôs complexos, as máquinas nessas redes geram dados brutos, analisam e processam-nos em visualizações em tempo real da produção. Eles estão cada vez mais tomando as grandes decisões e, com uma série de informações, eles podem agora rapidamente evitar a ineficiência, simplesmente sabendo parar imediatamente após o uso de energia.

Através do sensor multimodal, informações sobre erros de produção podem ser imediatamente agregadas e atendidas. A fábrica conectada digitalmente pode responder a entradas de qualquer parte da cadeia de suprimentos, incluindo lojas que vendem seus produtos. Ao ser capaz de acessar facilmente dados de todo o ciclo de vida de um produto, um fabricante também pode rastrear o quanto realmente custa fazer cada unidade. Armados com esse conhecimento, os fabricantes são cada vez mais capazes de ajustar seus preços em resposta às métricas em tempo real.

Estamos apenas à beira desta quarta Revolução Industrial. Produtos e sensores ainda precisam ser projetados para uso no campo por pessoas que não são engenheiros. A largura de banda precisa aumentar e os sinais precisam ser mais confiáveis. Com a comunicação verdadeiramente constante, os problemas são detectados e resolvidos mais cedo, os fabricantes economizam energia e as fábricas ganham flexibilidade, produzindo muitos produtos padrão em um dia e pequenos lotes de uma determinada variante no próximo. À medida que elementos menores e menores se conectam — gerando, transmitindo e analisando dados —, os processos ganham ainda mais precisão.

Essa inovação recém-descoberta também pode fornecer uma solução para fábricas mais antigas. Os fabricantes agora podem usar tecnologia de ponta para tornar dispositivos anteriormente offline compatíveis com IIoT. Todos os dados coletados agora podem ser processados com dados de dispositivos mais recentes — integrando máquinas, controladores e unidades com redes e sistemas de TI. Com isso, as fábricas offline de ontem se tornam as fábricas inteligentes do futuro.

A variedade de aplicações para tecnologia relacionada ao IIoT é quase infinita.  Não é só a fábrica onde as coisas estão conectadas. Um mundo de sensores aprimorados para transmitir a partir dos extremos da tecnologia está chegando às nossas casas, locais de trabalho e além.

Quando as naves espaciais estão se preparando para decolar, os sensores avaliam temperaturas acima de 1.700 ºC durante a ignição do motor, outro sistema de sensores em rede garante que todo esse calor não derreta a carga útil. Mesmo o casco de 184 toneladas desses foguetes é protegido por sensores que medem a força aerodinâmica esmagadora exercida na decolagem.
 

Ou tome o exemplo de um  carro elétrico da corrida Fórmula E, de alta tecnologia, percorrendo a pista a mais de 200 km/h. Enquanto o veículo está sendo avaliado durante as voltas de teste, dados críticos de temperatura e pressão estão viajando entre o veículo de 200 quilowatts e o pit em ciclo — e em tempo quase real. São coletados também dados de diagnóstico adicionais vinculados às entradas do motorista e ao desempenho da suspensão, prontos para serem descarregados e analisados pelos engenheiros de corrida assim que o teste é concluído.
 

As equipes de Fórmula E estão até mesmo trabalhando para apertar esse ciclo, tornando quase perfeito o fluxo de dados entre veículos e engenheiros. Com o lançamento iminente da Roborace, a Fórmula E planeja trazer toda uma liga de carros autônomos ricos em sensores para a pista de corrida. Em um mundo onde uma pista cheia de supercarros autônomos de alta potência quem tomam decisões em uma fração de segundo, o vínculo baseado em dados entre veículo e tripulação se torna ainda mais crucial.
 

Tudo importa nas corridas; à medida que equilibra a segurança e a busca por velocidades maiores e maiores, e mais informações significam decisões mais inteligentes e um caminho mais rápido para a bandeira quadriculada. Apesar de a maioria das pessoas nunca vai dirigir um carro de corrida, a otimização baseada em dados de máquinas como esta ocasiona melhorias funcionais para toda a Internet das Coisas.

Embora a precisão dessas conversas máquina-a-máquina faça sentido em configurações de alto risco como a pista de corrida, eles também estão aparecendo em lugares menos prováveis como edifícios de escritórios. Os edifícios conectados mais novos — como o Edge de Amsterdã, habilitado para aplicativos — estão sintonizados com nosso comportamento, fornecendo padrões ricos em dados que as máquinas usam para tomar decisões mais bem informadas. Agora mesmo, termostato, smartphone, luzes e sistema de segurança estão começando a se comunicar, e logo eles serão limitados apenas pela eficiência com que podem interagir.
 

Por exemplo, digamos que você normalmente chegue em casa do trabalho às 19h. Seu termostato sabe disso e geralmente ajusta tudo à sua própria zona de conforto ambiental — na medida certa. Mas e se você pegar um pouco de trânsito? Seu sistema de ar condicionado estará desperdiçando energia — e dinheiro — por meia hora. Graças às comunicações máquina-a-máquina, estamos entrando em uma era onde seu carro pode avaliar a situação, calcular o atraso e transmitir um tempo atualizado de chegada ao termostato de sua casa. Em resposta, seu termostato adaptará o início ao novo horário estimado de chegada. Com apenas uma conversa máquina-a-máquina e decisão inteligente, você economizou dinheiro e reduziu sua pegada de carbono. Agora multiplique isso pelos EUA. O censo estimou 124 milhões de domicílios nos EUA — agora é possível perceber o tamanho do impacto.

Uma série de sensores fazem o trabalho pesado de coleta de dados desta estrutura. Monitorando tudo, desde umidade, posição, pressão, vibração e velocidade até torque, temperatura e movimento, os sensores coletam as informações brutas que alimentam o aprendizado de máquina. Em um ambiente de escritório, isso permitiria que a microcâmera do lobby alimentasse dados de vídeo em um sistema de gerenciamento que aciona luzes de estado sólido para ligar na presença de visitantes. O fluxo de pessoas dentro e fora do prédio é efetivamente monitorado, e um sistema especialmente sofisticado poderia até permitir o acesso com base na identidade da pessoa que ele detecta no edifício.

Onde quer que nos envolvamos com ferramentas modernas — não apenas no desenvolvimento de naves espaciais e trens de força elétricos de alto desempenho — as apostas são altas. O gerenciamento de energia é testado e modificado com um olhar atento para a nova eficiência e segurança. As maneiras como vivemos, trabalhamos e nos divertimos estão sendo revolucionadas por pequenos componentes envolvidos em interações infinitamente complexas — e todos eles são alimentados pelo diálogo oculto entre nossas máquinas.