No início deste ano, líderes de toda a comunidade global de automação reuniram-se em Orlando, Flórida, para o Fórum de Liderança Industrial da ARC. O fórum anual é, há muito tempo, um ponto de encontro onde fornecedores de tecnologia, operadores industriais e analistas se reúnem para analisar de forma mais ampla os rumos da automação industrial.
Um tópico dominou muitas das conversas deste ano:
“O Papel da IA Industrial e o Caminho para Operações Autônomas”
Mercy Zhang, vice-presidente de P&D da SUPCON International Business, teve a oportunidade de participar de um painel de discussão explorando o que será necessário para transitar das plantas altamente automatizadas de hoje para operações industriais verdadeiramente autônomas. Embora a ideia de plantas autônomas venha sendo amplamente discutida há vários anos, as percepções no ARC deixaram uma coisa clara: a tecnologia está disponível, mas a jornada permanece complexa, particularmente no alinhamento da IA industrial avançada com o controle de processos e a experiência em otimização.
A Realidade por Trás da Visão
Por décadas, a automação industrial focou em confiabilidade e controle. Sistemas de controle distribuído modernos tornaram as plantas mais seguras e estáveis do que nunca. No entanto, o próximo estágio da evolução industrial exige algo mais dinâmico, em tempo real e autônomo.
As operações autônomas só podem ser concretizadas integrando múltiplos sistemas em toda a planta, capazes de interpretar dados industriais em tempo real e identificar padrões emergentes para operar de forma autônoma e melhorar continuamente o desempenho da planta. Alcançar esse nível de autonomia exige não apenas modelos de IA avançados, mas também novas abordagens para a arquitetura de sistemas de controle, integrações mais estreitas com estratégias de controle, conhecimento especializado em processos e domínios, bem como estruturas de otimização em tempo real que regulem como as plantas devem ser operadas idealmente.
A maioria das instalações industriais opera com múltiplas gerações (e, potencialmente, múltiplas marcas) de sistemas que nunca foram projetados para trabalhar em conjunto como parte de um ambiente unificado. Como resultado, mesmo organizações com grandes ambições e know-how técnico frequentemente enfrentam um obstáculo persistente: a fragmentação de dados e controles. Sem uma base de dados consistente e uma arquitetura de controles flexível que também capture o contexto do processo e a intenção operacional em tempo real, a implementação de tecnologias para viabilizar operações autônomas torna-se significativamente mais desafiadora.
Por que as Arquiteturas Abertas são Importantes
O O-PAS, desenvolvido por meio do Open Process Automation Forum, está ajudando a definir uma abordagem mais modular, interoperável e baseada em padrões para sistemas de automação. Em vez de arquiteturas proprietárias rigidamente integradas, o O-PAS promove uma estrutura onde diferentes componentes podem interoperar na mesma arquitetura. Isso reduz a dependência de fornecedores, proporcionando às organizações uma opcionalidade muito necessária.
Uma arquitetura de automação modular permite que os sistemas evoluam de forma mais fluida, facilitando a integração de novas tecnologias, como análises avançadas, modelos de aprendizado de máquina e ferramentas de otimização digital. Mais importante ainda, cria as condições necessárias para interações mais próximas e fluidas entre sistemas de controle, software industrial e modelos de otimização orientados por IA, que são essenciais para permitir níveis mais elevados de autonomia. De muitas maneiras, isso estabelece as bases para a próxima geração de inovação industrial.
Outro tema que surgiu repetidamente durante o fórum foi a crescente importância da automação definida por software. Os sistemas de automação tradicionais geralmente vinculam o software rigidamente a um hardware dedicado. Embora esse modelo tenha proporcionado excelente confiabilidade, ele dificultou a adaptação de sistemas legados conforme as necessidades operacionais mudam.
A automação definida por software introduz novos paradigmas onde aplicações de controle e estratégias de otimização podem ser implantadas em uma gama mais ampla de ambientes de computação. Essa abordagem não apenas melhora a escalabilidade, mas também libera o verdadeiro potencial da IA industrial, permitindo que ela seja incorporada de forma mais fluida aos fluxos de trabalho operacionais, em vez de funcionar apenas como ferramentas de consultoria isoladas.
Tecnologias que Capacitam Plantas de Operação Autônoma
O Universal Control System (UCS) da SUPCON reflete essa direção arquitetônica. Ao separar a funcionalidade de controle das plataformas de hardware subjacentes, o UCS permite um ambiente mais flexível onde serviços de controle críticos, controles de processo avançados, otimização orientada por IA, análise de big data e aplicações impulsionadas por IA podem coexistir dentro do mesmo ecossistema operacional.
Naturalmente, uma revolução na arquitetura de sistemas de controle por si só não é suficiente. As operações autônomas também dependem da capacidade de extrair insights significativos dos dados industriais e traduzir esses insights em estratégias acionáveis que estejam alinhadas com os objetivos de negócio.
Ao contrário de muitos conjuntos de dados corporativos, os dados de processos industriais existem principalmente como informações de séries temporais, onde fluxos contínuos de medições representam os estados de processos físicos complexos. Esse tipo de dado apresenta desafios analíticos únicos, pois exige modelos (e arquiteturas) capazes de lidar com padrões temporais complexos e estratificados, dados ruidosos e imprecisos, e relacionamentos de alta dimensionalidade para simular e prever eventos antes que se transformem em problemas operacionais, mantendo-se sempre fundamentados na realidade.
A SUPCON tem explorado esse desafio por meio do desenvolvimento de modelos de Transformadores Pré-treinados para Séries Temporais (TPT2), projetados especificamente para ambientes de processos industriais. Treinado com grandes volumes de dados operacionais reais, o TPT2 ajuda a identificar padrões que, de outra forma, permaneceriam ocultos. Fundamentalmente, esses modelos são desenvolvidos com um forte foco na incorporação de conhecimento de processo, permitindo que eles vão além da simples previsão e estimativa, avançando para a otimização da tomada de decisão em tempo real, com base em contextos operacionais e experiência no domínio.
Ao serem combinados e implementados em conjunto com o UCS, a SUPCON demonstrou que é, de fato, possível que as plantas industriais de hoje evoluam de controles automatizados para operações autônomas, onde os insights e estratégias gerados pela IA se alinham estreitamente à forma como os processos são controlados e executados na prática.
Estudo de Caso – Hubei Xingfa Group, Planta de Operação Autônoma Xingrui
O Desafio:
- A planta produz mais de 300 mil toneladas de cloro-álcali, 35 mil toneladas de hidróxido de potássio (KOH) e 75 mil toneladas de H2O2 e TMAH por ano
- O CapEX e o OpEX são elevados devido a sistemas e operações legados
Nossa Solução:
- Planta de Operação Autônoma impulsionada por UCS + TPT
- Substituição do Siemens PCS7 (7.000 IOs) e do Emerson DeltaV (4.000 IOs)
- Transformação digital das operações com Tier0, PRIDE, TPT e APEX
Conquistas e Impacto:
Olhando para o Futuro
As discussões no Fórum de Liderança da ARC destacaram uma mudança importante na indústria de automação. A conversa não é mais sobre se as operações autônomas acontecerão, mas sobre a rapidez com que as organizações conseguem construir as bases necessárias para sustentá-las.
Essa base exige uma combinação de arquiteturas abertas, sistemas de controle definidos por software, plataformas de dados industriais e modelos avançados de IA industrial capazes de interpretar dados de processos em tempo real com velocidade e escala. Também é importante garantir que os modelos de IA industrial não sejam criados isoladamente, mas fundamentados na prática com experiência no domínio, para que operem de forma confiável, previsível e ideal dentro de ambientes industriais reais.
A SUPCON continua ativamente engajada nessa evolução, trabalhando ao lado de parceiros da indústria e clientes para desenvolver tecnologias que apoiem a próxima geração de plantas de operação autônoma. E, se as conversas no Fórum de Liderança da ARC servirem de indicação, a jornada rumo às plantas de operação autônoma está apenas começando.