RAMI 4.0: Modelo de Referência para Arquitetura da Indústria 4.0

Quando inovações tecnológicas começam a ser adotadas em larga escala, discutidas e pesquisadas nos diversos meios, é natural que haja uma busca por uma padronização, iniciando em conceitos de projetos e aplicações, adoções de boas práticas e finalizando em normas, tanto local, quanto de abrangência geral e global.

O RAMI 4.0 é um modelo para aplicações de soluções de conectividade para projetos aderentes a Indústria 4.0, permitindo um ecossistema cibernético de toda cadeia produtiva.

Nossa proposta neste texto é explanar de forma geral, introdutória e direta o conceito de Arquitetura de Referência, uma vez que é tudo muito novo como tecnologia, para isso, vamos limitar nosso tema em escrever sobre:

  • O Modelo de Referencia (não único), que tem a intenção de Padronizar Aplicações da Indústria 4.0
  • Como funciona um Modelo de Referencia RAMI 4.0 para Integrar uma Indústria
  • Porque aplicar um Modelo e como utilizá-lo na prática

Normalmente, aplicações de referência, no caso do RAMI 4.0, que tem a proposta de dar um norte a projetos e implantação da Indústria 4.0, são baseados em algumas diretrizes para solução de dar respostas a:

  • Como entender a conexão Vertical da informação da fábrica, de modo a levar o nível sensor ao nível de gestão de forma padronizada
  • Como entender a conexão Horizontal da produção de um produto ou processo e conectar no Cloud (Internet Industrial) para tomada de decisões
  • Quais normas usar, dentro das realidades atuais, servido de referência em projeto e aplicações

Um Modelo de Referência é um elemento padronizado para projetos e implantação, aceitos e usados por participantes do processo, em nosso caso, da produção industrial, eles têm as seguintes características:

  • São modelos de conhecimento comum (padrão) dos participantes
  • São objetos de padronização na linguagem
  • Habitam uma semântica para interoperação do sistema
  • Constroem elementos básicos e complexos dentro da arquitetura
  • São usados para protótipo, desenvolvimento e validação

O que significa RAMI 4.0?

RAMI 4.0 é uma abreviação para Reference Architectural Model for Industrie 4.0, ou seja, Modelo de Referência para Arquitetura da Indústria 4.0.

Possui três dimensões de aplicação, estruturado, que participa de toda cadeia produtiva, dando uma linguagem de hierarquia no sistema, uma arquitetura definida e gerenciando todo o ciclo de vida da produção.

Os benefícios em se adotar o RAMI 4.0, como padrão de projetos e aplicações na Indústria 4.0, podemos eleger abaixo os principais:

  • Arquitetura Orientada a Serviços (SOA)
  • Combina componentes de TI em cada camada e todo ciclo de vida
  • Divide os processos em pacotes, facilitando comunicação e processamento
  • Estruturado para segurança e privacidade

Como são três eixos de aplicação nas dimensões da informação, vamos entender cada um:

Eixo 1: Hierarquia

Define o modelo de interconexão de todos os elementos da produção, incluindo informações, pessoas e máquinas.

  • Flexível, interoperável e distribuída
  • Interação em todos os níveis hierárquicos
  • Comunicação entre todos participantes
  • O produto/processo faz parte da rede

Eixo 2: Arquitetura

Define a verticalização das informações, suas interfaces, interpelações e uso.

  • Dispositivos reais
  • Transição do dado físico para o lógico
  • Acesso a informação
  • Dados necessários
  • Relação e funções
  • Processos de negócios

Eixo 3: Ciclo de Vida

Define o ciclo de vida do produto, da pesquisa e desenvolvimento, até a sua assistência técnica.

  • Pesquisa e Desenvolvimento – Construção, simulação e protótipo
  • Manutenção do Projeto – Atualizações, manuais e guias, ciclos de manutenção
  • Produção – Produto, Dados e Lote
  • Manutenção da Produção – Usuários, assistência técnica, manutenção, reciclagem

Normas aplicadas ao Modelo de Referência para Arquitetura da Indústria 4.0

Considerando o RAMI 4.0 um padrão, logo temos o desenvolvimento e aplicação para normas, regulamentado de forma abrangente o entendimento quanto as aplicações, segue abaixo as normas aplicadas:

  • IEC 63088: Produção Inteligente – Modelo e Arquitetura de Referencia para Indústria 4.0
  • IEC 62890: Gerenciamento do Ciclo de Vida para Produtos e Sistemas
  • IEC 62264: Integração de Sistemas de Produção na Empresa (MES/MOM)
  • IEC 61512: Controle de Batelada – Processos Produtivos em Lote

Entendendo o RAMI 4.0

Entendendo que o RAMI 4.0 define como primeira diretriz a conectividade dos sistemas, precisamos levar em consideração as condições abaixo para que esta premissa possa ser atendida:

  • Padronização global da comunicação (Padrão/Protocolo)
  • Instalação e Operação fácil (Plug and Play)
  • Padronização da linguagem para troca de informações

Para que os dados sejam interpretados, dentro do cibersistema, é necessário entender como funciona o sistema de interconexão:

  • Ocorre na conexão física da rede Indústria 4.0
  • Os dados estão no Ativo – Device (ex. OPC-UA)
  • A rede é um padrão de comunicação entendível
  • A própria interface integra o Ativo na rede

Quando o dado está dentro do sistema, trafegando nas estações, dispositivos de controle e dispositivos de campo, ele é gerenciado da seguinte forma:

  • Cada device tem seu próprio esquema de configuração e dado
  • Um conjunto de devices podem formar uma unidade com configuração e dado próprio
  • Os dados são trocados entre si e o ecossistema

O RAMI 4.0 trabalha com componentes (objetos), dentro das suas três dimensões, chamamos estes componentes de I4.0 (é uma referência), que tem as seguintes principais funções:

  • Cada conjunto de dispositivos, formam uma semântica de informações e controle (Componente I4.0)
  • Os conjuntos I4.0, formam as células de produção
  • As células de produção trabalham de forma flexível, interoperável e descentralizada

Desta forma, com os componentes padronizados dentro do sistema, é possível entender uma aplicação de gerenciamento e controle de uma linha de produção, como todas as informações de conectam, o mesmo componente, por exemplo, pode ser rastreado na logística e transporte na cadeia produtiva, chegando até o cliente final (usuário), sendo monitorado seu dado, de forma única, dentro das dimensões do RAMI 4.0.

Quanto um ativo na linha de produção informa seu estado, tanto em produção quanto em manutenção, este dado já se relaciona nas três dimensões da gestão, uma vez que ele é vertical, o valor desta informação está em toda cadeia produtiva, até a gestão do negócio e, também trafega, desde um projeto em formato de protótipo, até para a produção de um lote, estando disponível a mesma de informação do produto até o cliente final, com o mesmo dado via Cloud.

Como aplicar o RAMI 4.0 em Projetos de Sistemas

Podemos sugerir a ideia de aplicação do RAMI 4.0 para projetos de sistemas de Indústria 4.0, como segue:

  • Desenhe a automação de forma descentralizada, interconecte todos os agentes de produção (Devices)
  • Crie os componentes I4.0, de informação, controle e intercomunicação
  • Configure o sistema de forma que seja Interoperável dentro das 3 dimensões do RAMI 4.0 e seja flexível permitindo customização e personalização

Outros modelos além do RAMI 4.0

É importante entender que o RAMI 4.0 é um modelo, há diversos modelos que são aplicados, ele se junta a outros com propósitos que se complementam, em nosso caso, uma produção industrial com perfil da Indústria 4.0, este modelo oferece um formato aderente ao intercâmbio de informações da toda cadeia produtiva.

O RAMI 4.0 é um modelo novo, recente como a própria Indústria 4.0, podemos projetar algumas tendências que poderão a vir ocorrer em função deste padrão:

  • Haver um padrão direcionador único de aplicação em Indústria 4.0
  • Cada país ter sua norma editada, igual a uma NBR no caso do Brasil
  • As plataformas de Cloud Computing Industrial terão interfaces amigáveis para construção de componentes I4.0

Conclusão

Podemos concluir que o desenvolvimento de soluções para Indústria 4.0, principalmente sendo demandada pelos usuários, novos dispositivos cada vez mais inteligentes e plataformas integráveis, a busca por padronização e respostas rápidas em implantações, levam a criação de modelos e normas, capazes de facilitar o uso e aplicação da tecnologia, o RAMI 4.0 é este caso.