Leuze SmartID-Edge

A digitalização e a conexão em rede são assuntos centrais da nossa época. No ambiente industrial, eles moldam conceitos como Indústria 4.0 e Internet Industrial das Coisas (IIoT). A conexão em rede desempenha um papel crucial nos sistemas atuais de automação da produção e da logística. O objetivo é poder acessar os estados precisos dos processos de produção a qualquer momento e manter uma visão geral completa dos dados relevantes para a produção no nível de campo. Isso envolve questões-chave, como: Como os usuários podem obter com eficiência a transparência máxima nos seus processos de produção? E quão segura é a comunicação entre os participantes da rede?

Os modernos sistemas de automação na produção e na intralogística possuem inúmeros sistemas de controle, sensores e atuadores. Estes são conectados em rede por meio da comunicação baseada em Ethernet ou por sistemas de barramento de campo e podem trocar dados. Os sensores geram sinais baseados em eventos para ativar os processos de produção ou para fornecer valores de medição para monitorar corretamente os processos de produção e as exigências de qualidade. Sistemas de AutoID como os sistemas de câmera 2D e leitores RFID identificam os objetos, os transportadores de carga e os reservatórios na produção e no fluxo de materiais.

Os modernos sistemas de identificação normalmente precisam ser capazes de lidar com várias quantidades de dados e diferentes sistemas de código, dependendo do objeto a ser identificado. No entanto, com os clássicos códigos 1D/2D, essas possibilidades são limitadas, pois os códigos de barra padronizados, como Global Trade Item Number (GTIN), somente fornecem uma quantidade de dados definida, inalterável e bem pequena. Além disso, um código de barras sempre exige acesso a um sistema de TI de nível superior como MES ou ERP, onde está armazenado o registro de dados completo que o código de dados representa. O RFID se beneficia da flexibilidade dos transportadores de dados (‘tags’) usados, além de outras vantagens do princípio físico. Geralmente, eles possuem uma memória eletrônica livremente programável, isso significa que os dados necessários do produto e do processo para situações específicas podem ser armazenados diretamente no objeto. No entanto, por motivos econômicos ou técnicos, nem sempre é prático ou possível usar RFID. Mudanças frequentes de mídia de código de barras para RFID também são indesejáveis nos processos contínuos de produção, pois resultam em maior esforço nos processos de automação e no manuseio dos dados.

É aí que entra o conceito SmartID-Edge da Leuze. Ele usa mecanismos padronizados de RFID para processar e armazenar os dados de identificação, mantendo a tecnologia clássica de código de barras óptico. Isso é obtido por meio da vinculação das estruturas de dados e conjuntos de comandos de RFID com scanners de código de barras padrão e scanners baseados em câmera usando OPC UA como padrão de troca de dados e uma especificação AutoID Companion totalmente integrada. Cada código de barras físico é atribuída uma tag RFID virtual, que é armazenada em um banco de dados em um servidor Edge. Os dados são trocados em nível de campo exclusivamente entre os dispositivos de código de barras e o servidor Edge. O sistema de controle do sistema, por exemplo, um CLP, não tem acesso ao servidor Edge. O CLP só pode acessar os sistemas de identificação por código de barras, embora eles se comportem como sistemas RFID.

Isso abre possibilidades sem precedentes para enriquecimento dos dados ao identificar objetos no processo de produção: Além da ID exclusiva do objeto, as informações de estado sobre o sistema de identificação, bem como a qualidade da leitura e outros dados de processo e estados podem ser armazenados em um registro de dados. Este registro de dados pode ser acessado diretamente no nível de campo em tempo real. As consultas aos sistemas MES e ERP não são mais necessárias, isso alivia o tráfego de dados nas redes e libera recursos do sistema no nível da TI. Inúmeros sensores locais e rede AutoID podem ser sincronizados via servidores Edge distribuídos. Isso significa que todos os eventos de identificação estão disponíveis em toda rede o tempo todo. A vinculação desses eventos locais com as informações associadas armazenadas no banco de dados Edge durante todo o ciclo de vida da produção fornece a base para o gêmeo digital. Isso pode ser feito até mesmo em uma cadeia de fornecimento com diferentes fornecedores e fábricas, expandindo o servidor Edge com uma conexão de API e nuvem. Isso permite que a logística trabalhe de modo mais eficiente, elimina a entrada manual de dados e evita transições complexas de sistemas no software de negócios (ERP).

As medidas para comunicação segura são essenciais para o uso sem problemas dos sistemas conectados em rede. Aqui, a solução SmartID-Edge oferece vários mecanismos integrados de segurança. Os modernos componentes de automação e sistemas de identificação com comunicação por meio de interfaces baseadas em Ethernet ou barramentos de campo, como ProfiNet, Ethernet/IP ou EtherCAT, possuem servidores da web integrados. Os servidores da web permitem acesso conveniente aos dispositivos na rede local. Para atender aos altos requisitos de adaptabilidade, precisão e desempenho, quaisquer atualizações necessárias do firmware do dispositivo devem ser rápidas, confiáveis e seguras. Desse modo, as melhorias funcionais reconhecidas podem ser implementadas sem a necessidade de substituir o dispositivo e novas funções podem ser implementadas automaticamente. Ao mesmo tempo, é preciso garantir que somente o firmware autorizado seja carregado no dispositivo e que a transferência de dados não possa ser manipulada. Esses requisitos para a transmissão segura de dados estão se tornando pilares fundamentais dos sistemas modernos de automação que se comunicam localmente em redes e por meio de sistemas em nuvem, principalmente devido à Lei de Resiliência Cibernética da UE. 

OPC UA fornece uma plataforma de comunicação interoperável e baseada em Ethernet que possui criptografia de ponta a ponta integrada. Além disso, a parte 100 da especificação da interface do dispositivo OPC UA (OPC UA Device Interface Specification Part 100) define um procedimento independente do fornecedor para executar e gerenciar atualizações de software. O procedimento de carregamento direto é recomendado para dispositivos com recursos limitados de hardware. O novo software é transferido como um arquivo, cada arquivo é verificado pelo seu cabeçalho específico e instalado imediatamente após a descompactação. Após uma verificação final, o dispositivo é reiniciado. Toda a comunicação via OPC UA e também o download do software são protegidos pela troca de certificados entre o cliente e o servidor. A troca automatizada de certificados por meio de um Global Discovery Server (GDS) externo garante o gerenciamento central de aplicações e certificados em toda a rede OPC UA. Com isso, a comunicação entre os participantes da rede atende às mais altas exigências de segurança: os dados não podem ser manipulados. Isso garante que cada dispositivo sempre seja operado com o firmware mais recente e, acima de tudo, original.

O SmartID-Edge oferece uma plataforma poderosa para sistemas de identificação em rede no nível de campo. O conceito especial de manuseio de dados usando servidores Edge e suportes de dados virtuais oferece o máximo de transparência em aplicativos de rastreamento e acompanhamento, bem como acesso eficiente a dados de objetos e processos em todos os pontos da cadeia de suprimentos em tempo real. Isso também atende às exigências da resiliência cibernética graças aos seus mecanismos de segurança integrados.