Os sistemas ciberfísicos e a cadeia de suprimentos

A indústria 4.0 trouxe consigo avanços como os sistemas ciberfísicos para fomentar a comunicação dos objetos físicos através da internet.

O que são os sistemas ciberfísicos?

Os sistemas ciberfísicos (ou CPS na sigla em inglês) são mecanismos construídos a partir de uma perfeita integração entre a computação e os componentes físicos dirigidos por algoritmos. Têm capacidade para copiar, automatizar e controlar elementos físicos em um ambiente digital. De acordo com a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos, integram a computação, o controle e as redes nos objetos e infraestruturas físicas conectando-os à internet e entre si.

Embora os sistemas ciberfísicos sejam muito semelhantes ao conceito da Internet das Coisas (IoT - Internet of Things) ou à Internet Industrial das Coisas (IIoT - Industrial Internet of Things), não é a mesma coisa. Segundo a Universidade Vanderbilt, a tecnologia IoT permite interconectar qualquer tipo de dispositivo para monitorar e trocar dados. Os sistemas ciberfísicos, por sua vez, estão estreitamente ligados aos processos físicos. São a base para a Internet das Coisas (IoT) que também pode gerar uma eficiência e conectividade avançadas para aparelhos e serviços em vários domínios do espaço ciberfísico.

Características dos sistemas ciberfísicos

Os CPS ou sistemas ciberfísicos e a robótica podem estar inter-relacionados, pois essa tecnologia pode estar envolvida em nanodispositivos ou robôs dedicados à fabricação de mecanismos de precisão:

• Impulsionados por dados. Os sistemas ciberfísicos compilam informações a partir de sensores e dispositivos IoT. 
• Sensores móveis para a fusão de dados. Em primeiro lugar, pequenos sensores móveis são integrados em objetos físicos. Depois, os dados compilados a partir de diferentes pontos de uma rede se unem para criar novas informações com contexto suficiente e com o conhecimento originado a partir de todas as fontes.
• Treinadores de modelos. Uma vez contextualizados os dados, os sistemas ciberfísicos podem ser utilizados para treinar modelos de inteligência artificial.
• Com desenhos baseados em simulações. Seu desenho é realizado através de simulações extensivas que geram um feedback das características físicas em tempo real.
• Autônomos. Tanto o hardware quanto o software dos sistemas ciberfísicos são inteligentes, precisos e com capacidade de reação. Eles podem considerar o comportamento dos sistemas físicos sem direção manual ou qualquer intervenção humana.
• Com comunicação em tempo real. Os sensores IoT e outros aparelhos em rede coletam informações continuamente e podem analisar a experiência. Portanto, podem levar a melhorias, aplicá-las e aumentar sua própria eficácia.
• Seguros e privados. Os sistemas ciberfísicos podem incluir mecanismos para mascarar a identidade dos usuários tornando os dados anônimos antes de serem utilizados para modelar e controlar qualquer atributo de seu desenho físico.

Como é composto um sistema ciberfísico?

Nesses sistemas controlados por aplicativos informáticos, os sensores são a porta de entrada para algoritmos de inteligência artificial executados na nuvem. Esses elementos compõem os CPS e lhes permitem operar em um espaço ciberfísico:

• Hardware. Sensores e todo o tipo de sistemas elétricos, eletrônicos, hidráulicos, mecânicos, mecatrônicos ou pneumáticos.
• Software. Algoritmos que tomam decisões inteligentes baseadas nas informações coletadas.
• Componentes de conectividade. Estabelecem comunicação com outros sistemas para gerar e trocar dados úteis.

Exemplos de sistemas ciberfísicos

Integrar as capacidades de computação, armazenamento de dados e comunicação com o controle de objetos no mundo físico permite desenvolver novas soluções em vários cenários:

• Controle de máquinas para melhorar seu desempenho.
• Monitoramento do status dos sistemas e sua otimização através da manutenção preditiva.
• Colaboração e aprendizagem entre robôs. Os sistemas ciberfísicos e a robótica coexistem, por exemplo, quando os robôs AMR compartilham mapas dos armazéns entre si através de um Sistema de Gestão de Frotas.
• Veículos que distribuem informações com infraestruturas ou entre si para escolher a rota ou a velocidade mais adequada.

Diferenças entre os sistemas ciberfísicos e a Internet das Coisas (IoT)

Os sistemas ciberfísicos se caracterizam por oferecer um controle retroalimentado do mundo físico mediante computação em tempo real. Além disso, existem vários aspectos que os diferenciam da Internet das Coisas:

Áreas de aplicação dos sistemas ciberfísicos

Ao retroalimentar-se, os sistemas ciberfísicos são cada vez mais ricos em dados, por isso são utilizados em vários setores industriais, assim como na cadeia de suprimentos:

• Fábricas inteligentes. Esses locais de trabalho aproveitam os CPS para controlar processos produtivos ou monitorar seus consumos energéticos. Os sistemas ciberfísicos e a robótica formam um conjunto.
• Medicina assistida. Como exemplo temos os instrumentos médicos assistidos utilizados em cirurgias e as próteses biônicas.
• Veículos autônomos, drones e casas inteligentes.

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