RESSALVA Atendendo a solicitação do autor, Ricardo Pasquati Pontarolli, o texto completo deste documento será disponibilizado somente a partir de 02/08/2027. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA - UNESP Faculdade de Engenharia - Câmpus de Bauru Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica RICARDO PASQUATI PONTAROLLI ARQUITETURA PLUG-AND-PRODUCE ORIENTADA A MICROSSERVIÇOS PARA AUTOMAÇÃO NA INDÚSTRIA 4.0 Bauru 2025 RICARDO PASQUATI PONTAROLLI ARQUITETURA PLUG-AND-PRODUCE ORIENTADA A MICROSSERVIÇOS PARA AUTOMAÇÃO NA INDÚSTRIA 4.0 Tese apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Engenharia, Bauru, para obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica. Área de Concentração: Automação Orientador: Prof. Dr. Eduardo Paciencia Godoy Bauru 2025 P811a Pontarolli, Ricardo Pasquati Arquitetura Plug-and-Produce orientada a microsserviços para automação na Indústria 4.0 / Ricardo Pasquati Pontarolli. -- Bauru, 2025 193 p. : il., tabs., fotos Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Engenharia, Bauru Orientadora: Eduardo Paciencia Godoy 1. Engenharia elétrica. 2. Automação industrial. 3. Controle de processo. 4. Arquitetura. 5. Modelos. I. Título. Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Dados fornecidos pelo autor(a). UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Bauru ATA DA DEFESA PÚBLICA DA TESE DE DOUTORADO DE RICARDO PASQUATI PONTAROLLI, DISCENTE DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA, DA FACULDADE DE ENGENHARIA - CÂMPUS DE BAURU. Aos 01 dias do mês de agosto do ano de 2025, às 15h, no(a) Sala Gasi - Sorocaba , realizou-se a defesa de TESE DE DOUTORADO de RICARDO PASQUATI PONTAROLLI, intitulada ARQUITETURA PLUG-AND-PRODUCE ORIENTADA A MICROSSERVIÇOS PARA AUTOMAÇÃO NA INDÚSTRIA 4.0. A Comissão Examinadora foi constituída pelos seguintes membros: Prof. Dr. EDUARDO PACIÊNCIA GODOY (Orientador(a) - Participação Presencial) do(a) Departamento de Engenharia de Controle e Automação / Instituto de Ciência e Tecnologia UNESP Câmpus de Sorocaba, Prof. Dr. GUILHERME SERPA SESTITO (Participação Virtual) do(a) Departamento Acadêmico de Elétrica - CP - DAELE-CP / Universidade Tecnológica Federal do Paraná –Campus Cornélio Procópio, Prof. Dr. VICENTE FERREIRA DE LUCENA JUNIOR (Participação Virtual) do(a) Eletrônica e Computação / Universidade Federal do Amazonas, Prof. Dr. LUIS ARMANDO DE ORO ARENAS (Participação Presencial) do(a) Departamento de Engenharia Ambiental / Instituto de Ciência e Tecnologia - UNESP - Câmpus de Sorocaba, Prof. Dr. EDUARDO VERRI LIBERADO (Participação Presencial) do(a) Departamento de Engenharia de Controle e Automação / Instituto de Ciência e Tecnologia - UNESP - Câmpus de Sorocaba. Após a exposição pelo doutorando e arguição pelos membros da Comissão Examinadora que participaram do ato, de forma presencial e/ou virtual, o discente recebeu o conceito final: APROVADO . Nada mais havendo, foi lavrada a presente ata, que após lida e aprovada, foi assinada pelo(a) Presidente(a) da Comissão Examinadora. Prof. Dr. EDUARDO PACIÊNCIA GODOY Faculdade de Engenharia - Câmpus de Bauru - Av. Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, , 14-01, 17033360 https://www.feb.unesp.br/#!/pos-graduacao/ppgeeCNPJ: 48.031.918/0030-69. Assinado de forma digital por Eduardo Paciencia Godoy:29137583808 Dados: 2025.08.07 17:39:36 -03'00' Impacto potencial dessa pesquisa A arquitetura Plug-and-Produce permitirá a automação da implantação de serviços em ativos distribuídos de forma granular, juntamente com a configuração e o comissionamento, os quais sejam modulares e de código aberto, dentro do contexto de controle de processos indus- triais. Adicionalmente, busca-se estabelecer mecanismos que facilitem e padronizem o desen- volvimento de aplicações de controle de processos no contexto do referido paradigma. Além disso, ao promover a internacionalização e a colaboração em projetos de pesquisa conjuntos com a Universidade de Brescia fortalecerá a reputação da UNESP globalmente. A adoção e a disseminação dessa arquitetura Plug-and-Produce têm o potencial de melhorar a competitivi- dade da indústria brasileira, podendo impactar positivamente nas indústrias químicas, alimentos e bebidas, petróleo e gás no âmbito nacional. Potential impact of this research The Plug-and-Produce architecture will enable the automation of service deployment across distributed assets in a granular manner, along with configuration and commissioning, which are modular and open source, within the context of industrial process control. Additio- nally, we seek to establish mechanisms that facilitate and standardize the development of process control applications in the context of the paradigm. Furthermore, by promoting internationaliza- tion and collaboration in joint research projects with the University of Brescia it will strengthen UNESP’s reputation globally. The adoption and dissemination of this Plug-and-Produce archi- tecture has the potential to improve the competitiveness of Brazilian industry, potentially having a positive impact on the chemical, food and beverage, oil and gas industries nationwide. Faculdade de Engenharia - Câmpus de Bauru - Av. Engenheiro Luiz Edmundo Carrijo Coube, , 14-01, 17033360 https://www.feb.unesp.br/#!/pos-graduacao/ppgeeCNPJ: 48.031.918/0030-69. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Bauru CERTIFICADO DE APROVAÇÃO Título da Tese de Doutorado: ARQUITETURA PLUG-AND-PRODUCE ORIENTADA A MICROSSERVIÇOS PARA AUTOMAÇÃO NA INDÚSTRIA 4.0 Aluno: RICARDO PASQUATI PONTAROLLI Orientador: EDUARDO PACIENCIA GODOY Aprovado como parte das exigências para obtenção do Título de Doutor em Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia - Câmpus De Bauru, pela Comissão Examinadora: Prof. Dr. EDUARDO PACIÊNCIA GODOY (Orientador) Departamento de Engenharia de Controle e Automação / Universidade Estadual Paulista Câmpus de Sorocaba Prof. Dr. GUILHERME SERPA SESTITO Departamento Acadêmico de Elétrica / Universidade Tecnológica Federal do Paraná –Campus Cornélio Procópio Prof. Dr. VICENTE FERREIRA DE LUCENA JUNIOR Departamento de Eletrônica e Computação / Universidade Federal do Amazonas Prof. Dr. LUIS ARMANDO DE ORO ARENAS Departamento de Engenharia Ambiental / Univrsidade Estadual Paulista - Câmpus de Sorocaba Prof. Dr. EDUARDO VERRI LIBERADO Departamento de Engenharia de Controle e Automação / Universidade Estadual Paulista Câmpus de Sorocaba Bauru, 01 de agosto de 2025. Assinado de forma digital por Eduardo Paciencia Godoy:29137583808 Dados: 2025.08.07 17:51:50 -03'00' Assinado de forma digital por Luis Armando De Oro Arenas Dados: 2025.08.07 19:30:35 -03'00' Este trabalho é dedicado às crianças adultas que, quando pequenas, sonharam em se tornar cientistas. Agradecimentos Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus por ter me mantido na trilha certa durante este projeto de pesquisa, com saúde e forças para chegar até o final. Agradeço ao orientador Prof. Dr. Eduardo Paciência Godoy1, por aceitar e conduzir o trabalho de pesquisa sempre na direção certa, pelo incentivo, pela dedicação do seu escasso tempo ao projeto e pelas valiosas contri- buições durante todo o processo. Ao Prof. Dr. Paolo Ferrari2, ao Prof. Dr. Emiliano Sisinni3, e à Universidade de Brescia4 (UNIBS), na Itália, pela oportunidade, orientação e supervisão do Programa de Doutorado-sanduíche no Exterior (PDSE), além dos colegas internacionais de doutorado em especial a Massimiliano Gaffurini5. A todos os meus professores do curso de Dou- torado em Engenharia Elétrica da Universidade Estadual Paulista, pela excelência da qualidade técnica de cada um. Também agradeço aos meus novos colegas de pós-graduação do Grupo de Automação e Sistemas Integráveis (GASI), que sempre me ajudaram com sua vasta experiência desde o início deste projeto de pesquisa. Agradeço ao Instituto Federal de São Paulo6, pelo in- centivo à qualificação de seus colaboradores. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)7, processos número 2018/19984-4, 2020/09850-0 e 2024/21954-7, pelo apoio essencial à realização desta pesquisa. Sou grato à minha família pelo apoio constante ao longo da minha vida: aos meus pais, que sempre estiveram presentes, e à minha querida esposa, pelo amor incondicional, compreensão e paciência demonstrada durante todo o período do pro- jeto. A minha primeira filha que nasceu no último ano deste projeto, por relembrar-me a ser criança novamente, permitindo tentar, errar, explorar o novo. Deixo aqui um sincero obrigado a todos aqueles que, de alguma maneira, me ajudaram a chegar até aqui. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES)8 - Código de Financiamento 001. 1 2 3 4 5 6 7 8 “Pensar é o trabalho mais difícil que existe. Talvez por isso tão poucos se dediquem a ele.” Henry Ford Entrevista “My Philosophy of Industry”, The Forum, abr. 1928 Resumo A Indústria 4.0 (I4.0) norteou a evolução das arquiteturas de controle e automação para a orien- tação a serviços, a Computação em Nuvem, na Borda e a comunicação baseada na Internet das Coisas Industrial buscando fornecer maior modularidade, integração vertical e conectividade. Nessa temática, a vanguarda do conhecimento e das pesquisas atuais se encontra nos desafios de desenvolvimento e padronização dos modelos de informação, dos métodos, processos e ges- tão dos ativos industriais e da criação (composição) e gerenciamento das diferentes aplicações industriais baseadas em serviços. O objetivo desta pesquisa foi o desenvolvimento de uma arqui- tetura Plug-and-Produce (PnPr) orientada a microsserviços para automação naIndústria 4.0 sis- tematizada em dois processos. O processo de Plug, contemplando as etapas de modelar, agregar, servitizar, instalar e descobrir, focado no comissionamento e descoberta dos ativos e o processo de Produce, contemplando as etapas de comunicar, selecionar, analisar, compor e gerenciar, fo- cado na composição dos ativos para criação das aplicações. Na parte do Plug investigou-se e desenvolveu-se a modelagem da informação dos ativos baseado no padrão do Asset Adminis- tration Shell (AAS), a disponibilização dessas informações através de um agregador de dados compatível com AAS, a programação lógica, registro e descoberta dos ativos como um micros- serviço e a instalação e gestão dos ativos usando tecnologia de contêineres (Docker). Na parte do Produce, a orquestração das aplicações foi desenvolvida através da composição dos ativos usando ferramentas de desenvolvimento na borda industrial, como o Node-RED, através das comunicações disponíveis na arquitetura PnPr: API Gateway, microsserviços (Transporter) e OPC UA. O desenvolvimento da arquitetura PnPr é apresentado, detalhando-se as etapas do Plug e do Produce. A validação experimental da arquitetura foi realizada numa planta piloto de controle de processos baseada em microsserviços, descrevendo as etapas do processo de Plug. Ativos foram compostos para criação de malhas de controle de processo apresentando as etapas do Produce. Experimentos na planta piloto demonstraram a facilidade na implantação de ativos e capacidade de reconfiguração dinâmica de aplicações industriais de controle e automação de processos. A arquitetura PnPr habilita a universalização do acesso aos ativos industriais e a cri- ação de Gêmeos Digitais, bem como a compatibilidade com o padrão emergente Open-Process Automation Standard (O-PAS), reforçando seu alinhamento com os pilares da Indústria 4.0. Palavras-chave: arquiteturas de automação. serviços. modelos da informação. orquestração. controle de processos. Abstract Industry 4.0 has guided the evolution of control and automation architectures towards service orientation, Cloud and Edge Computing, and communication based on the Industrial Internet of Things, aiming to provide greater modularity, vertical integration, and connectivity. In this context, the forefront of current knowledge and research lies in the challenges of developing and standardizing information models, methods, processes, and the management of industrial assets, as well as in the creation (composition) and management of different service-based indus- trial applications. The objective of this research was the development of a microservice-oriented Plug-and-Produce (PnPr) architecture for automation in Industry 4.0, systematized in two pro- cesses. The Plug process includes the stages of modeling, providing, servitizing, installing, and discovering, focused on commissioning and asset discovery; and the Produce process, which includes the stages of communicating, selecting, analyzing, composing, and managing, focused on asset composition for application creation. In the Plug part, the modeling of asset informa- tion based on the Asset Administration Shell (AAS) standard was investigated and developed, as well as the provision of this information through an AAS-compatible data aggregator, log- ical programming, asset registration and discovery as a microservice, and the installation and management of assets using container technology (Docker). In the Produce part, application or- chestration was developed through asset composition using industrial edge development tools, such as Node-RED, through the communications available in the PnPr architecture: API Gate- way, microservices (Transporter), and OPC UA. The development of the PnPr architecture is presented, detailing the Plug-and-Produce stages. The experimental validation of the architec- ture was carried out in a pilot plant for process control based on microservices, describing the steps of the Plug process. Assets were composed to create process control loops, presenting the steps of the Produce process. Experiments in the pilot plant demonstrated the ease of deploying assets and the capability for dynamic reconfiguration of industrial control and automation appli- cations. The PnPr architecture enables the universalization of access to industrial assets and the creation of Digital Twins, as well as compatibility with the emerging Open-Process Automation Standard (O-PAS), reinforcing its alignment with the pillars of Industry 4.0. Keywords: automation architectures; services; information models; orchestration; process con- trol. Lista de ilustrações Figura 1 – Convergência de arquiteturas de Operational Technology e Information Te- chnology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Figura 2 – NAMUROpen Architecture (a), serviço deMonitoring and Optimization (b) e extensão de um dispositivo de campo pelo canal paralelo. . . . . . . . . . 39 Figura 3 – Migração da tradicional arquitetura em camadas ISA-95 (a) para uma arqui- tetura plana com composição de serviços e aplicações (b). . . . . . . . . . . 41 Figura 4 – Microservice-Oriented Architecture for Industry 4.0, estrutura modular e es- calável para aplicações industriais baseadas em microsserviços. . . . . . . 43 Figura 5 – Visão geral da arquitetura do historiador de big data semântico: (a) Arquite- tura SBDH; (b) Dispositivos PnP na SBDH. . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Figura 6 – Processo de design para componentes de software baseados em serviços PnP (a) e Exemplo de estudo de caso de linha de montagem (b). . . . . . . . . . 48 Figura 7 – OpenPnP, uma arquitetura Plug-and-Produce para internet das coisas indus- trial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Figura 8 – Arquitetura de sistema para a realização de PnPr com habilidades genéricas de dispositivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Figura 9 – Estrutura do sistema Plug-and-Produce baseado em Asset Administration Shell e comunicação OPC UA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Figura 10 – EDD de um sensor de corrente e temperatura (a) UaExpert (Cliente OPC UA) mostrando os nós do servidor OPC UA (b). . . . . . . . . . . . . . . . 65 Figura 11 – Cronologia e visão geral da tecnologia FDI: evolução e marcos importantes no desenvolvimento e implementação dessa tecnologia. . . . . . . . . . . . 66 Figura 12 – PA-DIM como parte de um servidor FDI com modelos da informação com- binados ou em um dispositivo OPC UA nativo. . . . . . . . . . . . . . . . 69 Figura 13 – Visão geral do formato de troca de dados de engenharia AML (a) e submo- delos de um componente AML (b). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Figura 14 – Identificador único (ID) para o Administration Shell na cor em azul e o seu respectivo Asset na cor em cinza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Figura 15 – Tipos de interações possíveis dos componentes industriais que utilizam o AAS, sendo (a) passiva, (b) reativa e (c) proativa. . . . . . . . . . . . . . . 75 Figura 16 – Implementação de interação passiva e ativa utilizando o Asset Administra- tion Shell. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Figura 17 – Asset Administration Shell (a e b) e sua relação com Reference Architectural Model for Industrie 4.0 (c). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Figura 18 – Software representado como um Asset Administration Shell de um ativo in- dustrial, neste caso um sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Figura 19 – Software representado como um Asset Administration Shell distribuído nas principais camadas industriais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Figura 20 – Modelos de simulação a esquerda e Arquitetura AAS com exemplo de sub- modelo de simulação a direta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Figura 21 – Arquitetura Plug-and-Produce, estrutura que descreve o processo do Plug e interação entre seus componentes principais. . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Figura 22 – Ciclo de vida e formatos do AAS, representa as fases e estruturas do Asset Administration Shell. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Figura 23 – Arquitetura de microsserviços, abordagem modular para desenvolvimento de componentes independentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Figura 24 – ServiceBroker de ummicrosserviço que possui alguns serviços internos para verificar a saúde do nó ou obter algumas informações de registro. . . . . . . 94 Figura 25 – Descoberta e registro dinâmica de serviços doMoleculer utilizando servidor Redis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Figura 26 – Arquitetura Plug-and-Produce, estrutura que descreve o processo do Pro- duce e interação entre seus componentes principais. . . . . . . . . . . . . . 97 Figura 27 – Interface do OpenPLC Editor: ambiente de programação para sistemas de automação baseado na norma IEC 61131-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Figura 28 – Interface da 4diac IDE: ambiente gráfico para modelagem de sistemas de controle distribuído IEC 61499. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Figura 29 – Interface do Node-RED: ambiente de desenvolvimento visual para progra- mação de fluxos em sistemas de automação. . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Figura 30 – Interface do Grafana: plataforma de visualização de dados para monitora- mento e análise em tempo real. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Figura 31 – Node-RED com os respectivos nodes do (a) Moleculer, (b) OPC UA e (c) MQTT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Figura 32 – Planta piloto industrial: (a) Parte frontal com painel aberto; (b) Parte frontal com o painel fechado; (c) Lado direito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Figura 33 – Legenda do P&ID da Planta piloto industrial com descrição dos instrumentos e conexões. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Figura 34 – Planta piloto industrial com P&ID: diagrama detalhado dos processos, equi- pamentos e fluxos de materiais da planta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Figura 35 – Exportação do modelo da informação do ativos em três formatos mapeados de forma equivalente com o AASX Package Explorer. . . . . . . . . . . . 121 Figura 36 – Criação do aasx server contendo omodelo de informação do ativo pit118_daq para interações reativas entre os componentes industriais. . . . . . . . . . . 123 Figura 37 – Acesso através de API REST ao modelo da informação no aasx server para interações entre os componentes industriais de forma reativa. . . . . . . . . 124 Figura 38 – Criação do microsserviço pit118_daq.js contendo seu modelo de informação para interações proativa entre os componentes industriais. . . . . . . . . . . 125 Figura 39 – Diagrama de classe para criação dos microsserviços dos principais ativos da planta como sensores, controladores e atuadores. . . . . . . . . . . . . . . . 128 Figura 40 – Processo de encapsulamento dos microsserviços, registro remoto e criação dos Containers nos ativos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Figura 41 – Diagrama de comissionamento, distribuição e implantação dos microsservi- ços dos ativos relacionados ao processo de Plug. . . . . . . . . . . . . . . . 134 Figura 42 – Ambientes dos ativos da planta industrial gerenciáveis pela interface gráfica do Portainer através do navegador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Figura 43 – Lista de containers instanciados em um ativo industrial, que é gerenciável pelo Portainer através do navegador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Figura 44 – Diagrama de sequência ilustrando o registro e descoberta dos serviços dos ativos, com seu respectivo batimento cardíaco. . . . . . . . . . . . . . . . . 141 Figura 45 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre o processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Figura 46 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre a etapa de comunicação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Figura 47 – Diagrama de sequência do fluxo de comunicação e atualização dinâmica dos serviços de ativos na User Interface (UI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Figura 48 – Monitoramento de nós: Status, métricas de CPU e últimos heartbeats refle- tem a saúde dos ativos em tempo real. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Figura 49 – Inventário de serviços: visão geral dos serviços oferecidos pelos assets e suas capacidades (ações/eventos). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Figura 50 – Mapeamento de ações: visão técnica das operações suportadas pelos assets, com parâmetros essenciais para integração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Figura 51 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre a etapa de seleção. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Figura 52 – Diagrama de sequência do fluxo de interação entre UI e backend para seleção e atualização de ativos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Figura 53 – Menus de seleção de ativos na UI do Node-RED, com opções dinâmicas fornecidas pelo backend. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Figura 54 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre a etapa de análise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Figura 55 – Diagrama de sequência da análise e configuração dos ativos da planta indus- trial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Figura 56 – Diagrama de sequência da análise e configuração do gerador de função para geração de perfil de controle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Figura 57 – Análise e configuração do ativo sensor na interface do usuário no processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Figura 58 – Análise e configuração do ativo controlador PID na interface do usuário no processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Figura 59 – Análise e configuração do ativo atuador na interface do usuário no processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Figura 60 – Análise e configuração do ativo gerador de função na interface do usuário no processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Figura 61 – Análise e configuração do ativo válvula na interface do usuário no processo de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Figura 62 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre a etapa de composição. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 Figura 63 – Sequência de seleção da aplicação industrial: Nível do tanque, Pressão do reservatório ou tubulação e vazão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Figura 64 – Diagrama de sequência do fluxo de execução damalha de controle dos ativos da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Figura 65 – Seleção de aplicações industriais pré-definidas na interface do usuário: Nível do tanque, Pressão do reservatório ou tubulação e vazão. . . . . . . . . . . 164 Figura 66 – Aba da interface do usuário com instruções e informações sobre a etapa de gerenciamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Figura 67 – Sequência de ativação/desativação do controle de processo industrial na etapa de gerenciamento do Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Figura 68 – Monitoramento de métricas de controle e armazenamento de dados caso gra- vação esteja ativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Figura 69 – Sistema de log de dados industriais com ativação manual de gravação e ex- portação sob demanda para análise offline. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Figura 70 – Interface do usuário para gerenciamento de uma aplicação industrial no pro- cesso de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Figura 71 – Interface do usuário para monitoramento de uma aplicação industrial no pro- cesso de Produce. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Figura 72 – Caracterização da resposta de controle em malha fechada da pressão na tu- bulação da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Figura 73 – Caracterização da resposta de controle em malha fechada do nível do tanque da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Figura 74 – Caracterização da resposta de controle em malha fechada da pressão no re- servatório da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Figura 75 – Caracterização da resposta de controle em malha fechada da vazão na tubu- lação da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Figura 76 – Painel frontal da planta piloto industrial para habilitar a sua operação de con- trole de processos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Lista de listagens Listagem 1 – Descoberta e registro dinâmica de serviços doMoleculer utilizando servi- dor Redis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Listagem 2 – Descoberta e registro dinâmica de serviços doMoleculer utilizando servi- dor Redis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Listagem 3 – Criação do modelo da informação de um ativo da planta industrial, sensor PIT118, utilizando o AASX Package Explorer como editor. . . . . . . . 120 Listagem 4 – Arquivo de configuração e execução, docker compose, necessario para a implantação do aasx server. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Listagem 5 – Microsserviço genérico de um ativo carregando o AAS mapeado para JSON para interações proativa utilizando o transporter. . . . . . . . . . . 125 Listagem 6 – Microsserviço de um ativo carregando o AAS que foi mapeado para No- deSet para comunicação proativa utilizando OPC UA. . . . . . . . . . . 125 Listagem 7 – Esquema do microsserviço de matematica que utiliza o Framework Mo- leculer para definir duas ações de soma e subtração. . . . . . . . . . . . 127 Listagem 8 – Trecho da estrutura de um microsserviço de ativo genérico, mostrando o seu nome e suas ações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Listagem 9 – Log domicrosserviço do ativo sensor da planta industrial no terminal mos- trando sua inicialização, registro e conexão com o transporter. . . . . . . 130 Listagem 10 – Arquivo de configuração e execução, Docker compose, necessario para a implantação do microsserviço do ativo sensor da planta industrial. . . . . 132 Listagem 11 – Arquivo de configuração e execução, Docker compose, necessario para a implantação do Portainer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Listagem 12 – Arquivo de configuração e execução, Docker compose, necessario para a implantação do Portainer Edge Agent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Listagem 13 – Configuração do registro e descoberta do microsserviço do ativo disponí- vel no ServiceBroker dentro de cada ativo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Listagem 14 – Configuração do nóOpcUa-Browser para realização da comunicação dos ativos atraves do OPC UA utilizando o Node-RED. . . . . . . . . . . . . 145 Listagem 15 – Configuração do nó http request para realização da comunicação dos ati- vos atraves da API Gateway utilizando o Node-RED. . . . . . . . . . . . 145 Listagem 16 – Configuração do nó call para realização da comunicação dos ativos atra- ves do transporter utilizando o Node-RED. . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Lista de tabelas Tabela 1 – Matriz de decisão comparativa entre arquiteturas industriais frente aos requi- sitos da Indústria 4.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Tabela 2 – Matriz de decisão para escolha da plataforma de orquestração dos ativos para criação de aplicações industriais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Tabela 3 – Padronização dos nomes de arquivos e identificador do AAS para os ativos da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Tabela 4 – Padronização dos nomes e ações dos serviços criados com o Framework Moleculer para os ativos da planta industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Tabela 5 – Padronização dos nomes das imagens dos serviços dos ativos para publica- ção no DockerHub e posterior criação dos nomes dos Containers. . . . . . . 132 Tabela 6 – Service Registry contido dentro do ServiceBroker de cada serviço do ativo disponíveis para interações de consulta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Tabela 7 – Visualização tabelada através do terminal, dos microsserviços descobertos utilizando oMoleculer REPL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Tabela 8 – Parâmetros, Identificação dos Ativos, Gráficos de controle e Estado Opera- cional dos Componentes do Sistema de Controle. . . . . . . . . . . . . . . 175 Lista de abreviaturas e siglas ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas AAS Asset Administration Shell AASX Asset Administration Shell eXchange ABB Asea Brown Boveri AGV Automated Guided Vehicle AML AutomationML AMLX Automation Markup Language eXchange AMQP Advanced Message Queuing Protocol APL Advanced Physical Layer API Application Programming Interface BL Business Logic BSON Binary JSON CAD Computer Aided Design CAEX Computer Aided Engineering Exchange CDD Common Data Dictionary CF Capability File CFF Common File Format CoAP Constrained Application Protocol COLLADA Collaborative Design Activity CPS Cyber-Physical System CPU Central Processing Unit CRM Customer Relationship Management DAQ Data Acquisition DB Data Base DCS Distributed Control Systems DD Device Definition DTM Device Type Manager EDD Electronic Device Description EDDL Electronic Device Description Language ENV Environment Variables ERP Enterprise Resource Planning FB Function Blocks FBB Function Block Builder FBSRT Function Block Service Runtime FDCML Field Device Configuration Markup Language FDI Field Device Integration FDT Field Device Tool FDT UE FDT Unified Environment GASI Grupo de Automação e Sistemas Integráveis GSD General Station Description GSDML General Station Description Markup Language HART Highway Addressable Remote Transducer HMI Human-Machine Interface HTTP Hypertext Transfer Protocol HTTPS Hyper Text Transfer Protocol Secure I4.0 Indústria 4.0 I/O Input/Output IAE Integral Absolute Error IAS Industrial Automation Systems IDE Integrated Development Environment IDTA Industrial Digital Twin Association IEC International Electrotechnical Commission IIoT Industrial Internet of Things IIRA Industrial Internet Reference Architecture IoT Internet of Things IP Internet Protocol IPC Inter-Process Communication IPv6 Internet Protocol version 6 ISA International Society of Automation IT Information Technology ITAE Integral Time-weighted Absolute Error IVRA Industrial Value Chain Reference Architecture JSON JavaScript Object Notation KB Knowledge Base KPIs Key Performance Indicators LASFA LAsim Smart FActory LDS Local Discovery Server LDS-ME Local Discovery Server with Multicast Extension LLC Limited Liability Company M+O Monitoring and Optimization MAYA Multi-disciplinArY integrated simulAtion and forecasting tools MAPE-K Monitor Analyze Plan Execute Knowledge M2M Machine to Machine MES Manufacturing Execution MOA Microservice-Oriented Architecture MOAI Microservice-Oriented Architecture for Industry 4.0 MOM Manufacturing Operation Management MQTT Message Queuing Telemetry Transport MSB Manufacturing Service Bus MS-UDDI Manufacturing Service for Universal Description Discovery and Integra- tion MV Manipulated Variable NAMUR Normenarbeitsgemeinschaft für Mess - und Regeltechnik in der chemischen Industrie NATS Neural Autonomic Transport System NOA NAMUR Open Architecture OCF Open Connectivity Foundation O-PAS Open-Process Automation Standard OPC UA Open Platform Communications Unified Architecture openMOS Open dynamic Manufacturing Operating System OT Operational Technology OWL Ontology Web Language OWL-S Ontology Web Language for Services PC Personal Computer PID4.0 Proportional-Integral-Derivative for Industry 4.0 PIMS Plant Information Management System PLC Programmable Logic Controller PnP Plug-and-Play PnPr Plug-and-Produce PPR Product, Process e Resource PROFIBUS Process Field Bus PROFINET Process Field Net PV Process Variable RAMI 4.0 Reference Architectural Model for Industrie 4.0 RDF Resource Description Framework REPL Read-Eval-Print-Loop REST Representational State Transfer RFID Radio Frequency Identification SBDH Semantic Big Data Historian SCADA Supervisory Control and Data Acquisition SCM Supply Chain Management SDK Software Development Kit SDN Software-Defined Networking SITAM Stuttgart IT Architecture for Manufacturing SM Submodel SMS Smart Manufacturing Services SOA Service-Oriented Architecture SPARQL Simple Protocol And RDF Query Language SQWRL Semantic Query-Enhanced Web Rule Language SSH Secure Shell TCP Transmission Control Protocol TSN Time Sensitive Networking UDA UPnP Device Architecture UID User Interface Description UIP User Interface Plug-in UNESP Universidade Estadual Paulista UPnP Universal Plug-and-Play URLs Uniform Resource Locators USB Universal Serial Bus XML Extensible Markup Language Sumário 1 INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.1 Tese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.2.1 Gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.2.2 Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.3 Resumo da proposta do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.4 Contribuições . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.4.1 Científicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.4.2 Tecnológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.5 Estrutura e conteúdo do trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2 EVOLUÇÃO DAS ARQUITETURAS NA INDÚSTRIA 4.0 . . . . . . . 37 2.1 NAMUR Open Architecture (NOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2 Service-Oriented Architecture (SOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.3 Microservice-Oriented Architecture (MOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.4 Plug-and-Play Architectures (PnP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.5 Plug-and-Produce Architectures (PnPr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.6 Considerações finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3 MODELOS DA INFORMAÇÃO NA INDÚSTRIA DE PROCESSOS . 63 3.1 Field Device Integration (FDI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2 Process Automation - Device Information Model (PA-DIM) . . . . . . . . 68 3.3 Automation Markup Language (AML) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.4 Asset Administration Shell (AAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.5 Considerações finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4 ARQUITETURA PLUG-AND-PRODUCE . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.1 Plug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.1.1 Modelar (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.1.2 Agregar (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4.1.3 Servitizar (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.1.4 Instalar (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.1.5 Descobrir (5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.2 Produce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.2.1 Comunicar (6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.2.2 Selecionar (7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.2.3 Analisar (8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.2.4 Compor (9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.2.5 Gerenciar (10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.3 Considerações finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 5 DESENVOLVIMENTO E RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.1 Plug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.1.1 Modelar (1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.1.2 Agregar (2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.1.3 Servitizar (3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.1.4 Instalar (4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 5.1.5 Descobrir (5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5.2 Produce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.2.1 Comunicar (6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 5.2.2 Selecionar (7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.2.3 Analisar (8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 5.2.4 Compor (9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 5.2.5 Gerenciar (10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 5.3 Considerações finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 6 CONCLUSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 APÊNDICE A – PROCEDIMENTO DE OPERAÇÃO DA PLANTA PILOTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 26 1 Introdução e justificativa A convergência de Operational Technology (OT) e Information Technology (IT) no In- dustrial Automation Systems (IAS) não era possível décadas atrás, começando com os mainfra- mes e controle digital direto na Figura 1. O desenvolvimento de redes industriais e controlado- res programáveis possibilitou a convergência OT-IT através de arquiteturas hierárquicas como o modelo de pirâmide ISA-95. Figura 1 – Convergência de arquiteturas de Operational Technology e Information Technology. 2017 4th industrial revolution 2025 ISA-95 NOA MOA In du str ial In te ro pe ra bi lit y IT OT 1970s 3rd industrial revolution 2015 Fonte: Adaptado de ISA (2021). A necessidade de interoperabilidade de dados entre camadas verticais foi fornecida atra- vés de uma ligação paralela na Figura 1 com o NAMUROpen Architecture (NOA). Hoje em dia, maior escalabilidade e integração total podem ser alcançadas usando asMicroservice-Oriented Architectures (MOA) ou serviços baseado em nuvem (BORANGIU et al., 2019; IBP, 2022; ISA, 2021; SISINNI et al., 2018). Na NOA o núcleo de controle de processo permanece inalterado, onde a ideia central é uma interface aberta, como OPC UA, integrando camadas do domínio de controle principal e monitoramento de otimização. Um canal de comunicação adicional, Figura 1 (Industrial Intero- perability), proporciona acesso direto e padronizado a soluções pré-existentes. Essa abordagem amplia a integração tecnológica e facilita a adoção de práticas inovadoras, atendendo às deman- das modernas de processos industriais (CAIGNY et al., 2019; KLETTNER et al., 2017; OPC Foundation, 2022a). Com aIndústria 4.0, empresas utilizam tecnologia para criar sistemas interconectados, processos digitalizados e decisões baseadas em dados. Esses sistemas integram aplicativos e dispositivos que devem comunicar-se de forma adequada. Nesse contexto, a Service Oriented Architecture (SOA) facilita o desenvolvimento de serviços modulares, fracamente acoplados, permitindo sua combinação para formar sistemas complexos e eficientes. Capítulo 1. Introdução e justificativa 27 A abordagem da SOA reduz a complexidade e aumenta a flexibilidade, facilitando a adaptação às mudanças nas necessidades dos negócios. A SOA permite a integração e interope- rabilidade entre camadas para sistemas descentralizados, fornecendo serviços em nuvem para vários dispositivos, gateways ou sistemas e padronizando a comunicação entre eles (LEITÃO; COLOMBO; KARNOUSKOS, 2016). Considerando a aplicação SOA naIndústria 4.0, surge a tendência do uso de micros- serviços. A Microservice-Oriented Architecture (MOA) é uma evolução da SOA, dividindo o aplicativo tradicional em serviços menores e independentes, que trabalham em conjunto para manter a funcionalidade original de maneira eficiente (XU; XU; LI, 2018). Microsserviços são serviços mais simples, leves e independentes, com comunicação de rede aprimorada e maior granularidade funcional do que a SOA. Isso aumenta a modularidade e escalabilidade das aplicações, permitindo maior flexibilidade e eficiência no desenvolvimento (FRANCESCO; MALAVOLTA; LAGO, 2017; XIAO; WIJEGUNARATNE; QIANG, 2017). A MOA também facilita a reutilização, redundância e composição de serviços, o que pode reduzir o tempo e o custo de desenvolvimento. No geral, é um facilitador crítico dos prin- cípios no núcleo da Indústria 4.0. Os principais princípios da Indústria 4.0 são interoperabili- dade, virtualização, descentralização, orientação a serviços e modularidade (XU; XU; LI, 2018; MRUGALSKA; WYRWICKA, 2017). O abundante número de objetos e softwares OT-IT na MOA na Figura 1, conectados constantemente para pesquisar e descobrir serviços oferecidos e distribuídos, cria uma ampla gama de serviços. Esse cenário apresenta desafios significativos, exigindo esforços para geren- ciar e integrar essas interações de maneira eficiente e organizada em um ambiente dinâmico. Para enfrentar essa complexidade da MOA, é necessária uma nova arquitetura capaz de implantar e suportar todos esses serviços de forma padronizada em todas as camadas industriais OT-IT. Isso inclui camadas ISA-95 como ERP, MES, I/O, PLC ou SCADA, Figura 1, indo além das camadas de base industrial. Quando se imagina um ambiente de conexão e desconexão de dispositivos e serviços em redes, um dos termos que surge é o Plug-and-Play (PnP) que provém da área de IT e em alguns trabalhos na área de OT-IT que utiliza soluções da web semântica para descoberta e reco- nhecimento automático do dispositivo quando conectado ao computador ou à rede (ZORGATI; DJEMAA; AMOR, 2019). Pode-se genericamente definir PnP em IT como um sistema que possibilita que um equipamento seja conectado a uma rede ou dispositivo e funcione imediatamente sem que o usuário precise fazer nada. Esse termo tem algumas variações quando introduzido no contexto industrial como o termo Plug-and-Produce (PnPr). Madiwalar, Schneider e Profanter (2019) propõem quatro requerimentos para sistemas PnPr de dispositivos. O primeiro é a habilidade como serviço, em que um dispositivo na insta- Capítulo 1. Introdução e justificativa 28 lação de fabricação flexível deve oferecer sua habilidade como serviço para outros dispositivos. O segundo é a descoberta automática, permitindo que dispositivos identifiquem outros e seus serviços sem pré-configurações específicas. O terceiro requerimento proposto por Madiwalar, Schneider e Profanter (2019) é o uso de protocolos de comunicação padrão, garantindo que dispositivos de diferentes fornecedores possam interoperar. Por fim, uma infraestrutura de rede flexível deve ser capaz de acomodar novos dispositivos ou alterações na topologia sem a necessidade de configuração manual de dispositivos de rede, promovendo maior adaptabilidade. O termo PnPr está relacionado a protocolos industriais de rede, ao planejamento dos pro- cessos (Process) para a construção de produtos (Product) e aos recursos (Resources) disponíveis. Nesse contexto, a sigla Product, Process e Resource (PPR) simplifica a integração de disposi- tivos e serviços em ambientes de produção industriais flexíveis e interconectados (DANNY et al., 2018). Além de se conectar à rede e ser descoberto, o dispositivo ou serviço pode ser reconfi- gurado de acordo com o produto em produção. Esse dispositivo colabora com outros serviços para criar uma aplicação que viabiliza a confecção do produto desejado, atendendo às demandas dinâmicas da linha de produção. Os sistemas de controle industrial apresentam uma complexidade significativa, necessi- tando de uma variedade de softwares voltados para a gestão de processos críticos de produção. O comissionamento desses sistemas envolve a instalação, configuração e integração de inúmeros ativos, sensores, atuadores e controladores, e, atualmente, ainda é um processo predominante- mente manual e dispendioso. Diferentemente do PnP da computação, que já conta com uma norma de padronização (UPnP), o PnPr ainda não estabeleceu procedimentos normativos, ainda em fase de desenvolvi- mento, o conceito apresenta diversas lacunas para sua concretização, especialmente no que diz respeito à criação e gerenciamento de serviços e tecnologias de comunicação. Tecnologias de modelagem da informação, ferramentas de configuração e simulação, além da criação de aplicações utilizam padrões legados, exigindo investigações para verificar sua compatibilidade e capacidade de integração no contexto do PnPr, essencial para avançar rumo à padronização e adoção em larga escala. Jirkovskỳ et al. (2018), para resolverem a questão da implementação de alterações em componentes industriais, sugerem a introdução do recurso PnP para componentes do Cyber- Physical System (CPS). Esse recurso permite que os componentes se auto descrevam, incluindo os dados que produzem, permitindo que sejam perfeitamente integrados a um sistema existente sem a necessidade de etapas adicionais. Dai et al. (2019) encapsulam cada serviço em uma instância dos Function Blocks (FBs) IEC 61499. Durante a execução do sistema, o PnP serve para criar, modificar, excluir e invocar Capítulo 1. Introdução e justificativa 29 os serviços. Esses FBs IEC 61499 baseados em serviços são publicados e descobertos através do padrão de design de microsserviços através da rede e acessados via API Gateway. Profanter et al. (2021) propõem uma arquitetura de sistema genérica PnPr, baseada em modelos padronizados de habilidades. Essa abordagem permite sua aplicação em qualquer tipo de componente do sistema, abrangendo tanto hardware quanto software, promovendo maior fle- xibilidade, interoperabilidade e eficiência na integração de dispositivos e serviços em ambientes industriais. Koziolek et al. (2019) mostram como um dispositivo industrial pode melhorar seu tempo de configuração com essa nova funcionalidade PnPr independente do fabricante. Sugerem uma arquitetura de referência OpenPnP neutra em relação ao fornecedor que pode automatizar em grande parte as tarefas de configuração e integração para comissionamento. Ye et al. (2020) utilizam um modelo de informação amplo (IEC 63278-1), para realizar o PnP de dispositivos de campo industriais, que encapsula ativos de fabricação com recursos de autogerenciamento. Um protótipo deste modelo primeiro criado e, em seguida, usado como instância. Esse modelo de informação permite que um ativo opere de forma independente com base em habilidades de informação e comunicação. Observou-se nas pesquisas mencionadas nesta seção, uma lacuna na área do Plug, rela- cionada à investigação e definição de um modelo de informação universal. Esse modelo deve ser capaz de suportar a modelagem de dispositivos, equipamentos, softwares, serviços ou outros ativos, promovendo a padronização do acesso e organização de dados na aplicação industrial. Além disso, é essencial estruturar e organizar os dados digitais de ativos reais em apli- cações de Digital Twin. Essa abordagem conecta o mundo físico ao virtual, otimizando o mo- nitoramento e a simulação de processos industriais. Tecnologias de comunicação padronizadas, como OPC UA e HTTP, desempenham um papel central nesse cenário, facilitando a interope- rabilidade. A interconexão entre camadas industriais porEthernet e a comunicação externa via inter- net têm ampliado a eficiência nos processos. Essa integração também abrange a comunicação de microsserviços, adicionando maior agilidade e flexibilidade às operações industriais, alinhando- se às demandas da Indústria 4.0. Observou-se também nas pesquisas mencionadas nesta seção, lacunas na área do Pro- duce, onde grande parte da literatura sobre as arquiteturas concentram-se em aplicações de ma- nufatura, deixando descobertas significativas em arquiteturas voltadas para automação e con- trole de processos. Essa limitação reflete a necessidade de ampliar o escopo das pesquisas nesse campo. Além disso, as interfaces de programação apresentadas nos estudos são específicas para processos de produção abordados, não sendo facilmente customizáveis ou flexíveis para atender qualquer aplicação industrial. Essa tarefa de flexibilidade de programação para aplicações dis- Capítulo 1. Introdução e justificativa 30 tintas é desafiadora, pois muitos softwares de implementação foram desenvolvidos para padrões de OT ou IT separadamente, sem considerar sua convergência nas arquiteturas PnPr. Portanto, é crucial abordar esses desafios na construção de arquiteturas PnPr, conside- rando tanto a flexibilidade quanto a integração entre OT e IT, demonstrando que novas contribui- ções devem focar em soluções que detalhem esses aspectos e promovam avanços em automação e controle de processos dentro do contexto da Indústria 4.0. 1.1 Tese Minha tese é que novas plantas e a integração de sistemas legados em ambientes indus- triais rumo à Indústria 4.0 pode ser viabilizada por meio de uma arquitetura Plug-and-Produce orientada a microsserviços, fundamentada no Asset Administration Shell (AAS). O problema central abordado é a dificuldade de interoperabilidade semântica e comunicacional entre ativos heterogêneos, especialmente em cenários de plantas legadas. A hipótese sustentada é que, ao modelar a informação dos ativos de forma padronizada e encapsular suas funções em micros- serviços interoperáveis, é possível alcançar flexibilidade e escalabilidade sem comprometer os requisitos de tempo de resposta. Para validar essa hipótese, foi concebida, implementada e testada uma arquitetura Plug- and-Produce aplicada a uma planta piloto de controle de processos, envolvendo ativos como sensores, atuadores, controladores e sistemas de supervisão. Os resultados demonstraram a via- bilidade da composição automática de ativos industriais e a redução das barreiras de integração em cenários legados. Ao final, foi possível comprovar que a tese proposta resolve o problema identificado, permitindo a modernização gradual de ambientes industriais com interoperabili- dade, baixo acoplamento e confiabilidade nos fluxos de controle. 1.2 Objetivos Antes de detalhar os objetivos específicos, apresenta-se a formulação geral da pesquisa. Essa formulação busca alinhar a tese e a hipótese previamente discutidas com a definição clara das metas a serem atingidas. Assim, estabelece-se a conexão entre os desafios identificados no contexto da Indústria 4.0 e a proposta de uma arquitetura Plug-and-Produce, servindo como guia para o desenvolvimento deste trabalho. 1.2.1 Gerais Esta pesquisa concentrou-se na criação de uma arquitetura de automação na Indústria 4.0 baseada em PnPr sistematizada em dois processos, o Plug e o Produce. Essa arquitetura tem como objetivo integrar e suportar diversos ativos industriais relacionados ao controle de processos, incluindo serviços, não se limitando apenas a dispositivos industriais. Capítulo 1. Introdução e justificativa 31 A arquitetura PnPr abrangeu todas as etapas que um ativo deve seguir para permitir o processo dePlug: modelar, agregar, servitizar, instalar e descobrir. Além disso, abordou as etapas necessárias para a integração e composição com outras aplicações no processo de Produce, que inclui as etapas comunicar, selecionar, analisar, compor e gerenciar. Essa arquitetura permite automatizar a implantação de serviços em ativos distribuídos de maneira granular, bem como a configuração e o comissionamento, que seja modular e de código aberto no contexto de controle de processos industriais. Além disso, visa criar mecanismos que facilitem e padronizem a criação de aplicações de controle de processos no contexto do PnPr. Isso é alcançado através da descoberta de ativos na rede e da utilização de um modelo de informação padronizado, garantindo a identificação e o reconhecimento de suas funciona- lidades. Isso possibilita a composição dos ativos de forma monolítica ou distribuída (usando microsserviços) na construção de aplicações para o controle de processos industriais. 1.2.2 Específicos 1. Definir ummodelo de informação universal para ativos industriais (dispositivos, serviços, softwares), contemplando funcionalidades, manuais, esquemáticos e habilidades, compa- tível com padrões da Indústria 4.0 (Ex.: OPC UA, IEC 61499). 2. Projetar e validar o processo de Plug, abrangendo: a. modelagem e servitização de ativos (físicos e virtuais); b. agregação e disponibilização automatizada via protocolos industriais (OPCUA,HTTP/- REST) e microsserviços; c. mecanismos de descoberta automática em redes heterogêneas. 3. Implementar o processo de Produce, incluindo: a. composição de serviços distribuídos para aplicações de controle; b. ferramentas de análise e orquestração baseadas em modelos de informação; c. gerenciamento dinâmico via dashboard e integração com Digital Twins. 4. Avaliar a arquitetura PnPr quanto aos quatro requisitos-chave: a. habilidade como serviço; b. descoberta automática de dispositivos; c. uso de protocolos padrão (Ex.: OPC UA, MQTT); d. infraestrutura de rede flexível. 5. Validar a abordagem em cenários reais ou simulados de automação industrial, comparando com soluções existentes (Ex.: NOA, SOA) em termos de tempo de comissionamento, es- calabilidade e interoperabilidade. Capítulo 1. Introdução e justificativa 32 1.3 Resumo da proposta do trabalho A proposta de Arquitetura PnPr deste trabalho divide-se em dois processos, sendo o pri- meiro o Plug e o segundo o Produce, que visam facilitar o desenvolvimento da arquitetura PnPr, deixando claras as etapas para sua criação, independentemente da tecnologia ou linguagem de sua implementação. O processo do Plug é essencial para habilitar ativos industriais em uma arquitetura PnPr, permitindo que dispositivos físicos e serviços sejam integrados de forma modular, garantindo interoperabilidade, automação e facilidade de gerenciamento em redes industriais heterogêneas. O processo de Plug consiste em cinco etapas: 1. Modelagem: inicialmente, é utilizado um software para modelar as informações do ativo alvo, que pode ser um dispositivo físico ou um serviço. Essas informações são estruturadas de forma a abranger diversos tipos de ativos e seus respectivos modelos de informação; 2. Agregação: o modelo de informação gerado é disponibilizado através de um servidor im- plantado no dispositivo hospedeiro, utilizando diversos meios de comunicação para fa- cilitar a interoperabilidade com outros ativos. Essa etapa é essencial para garantir que o ativo possa se comunicar com outros dispositivos da rede, atendendo aos requisitos de compatibilidade e padronização na infraestrutura industrial; 3. Servitização: a parte lógica do ativo é desenvolvida utilizando Framework de desenvolvi- mento de serviços, criando ações e configurações padrão para o ativo. Isso inclui a criação de microsserviços adaptados tanto para áreas de IT e OT. Esses microsserviços permitem que os ativos se integrem facilmente em arquiteturas complexas, aumentando a modulari- dade e escalabilidade; 4. Instalação: o dispositivo físico é conectado e configurado, enquanto o modelo de informa- ção, servidor, comunicação e serviços são implementados de forma modular e automati- zada. Isso é realizado por meio de containers que encapsulam os microsserviços, facili- tando a gestão e a disponibilização dos ativos; 5. Descoberta: o ativo é integrado a sistemas maiores, anunciando sua presença na infraes- trutura de comunicação comum. Métodos de descoberta de rede são utilizados para que outros ativos ou aplicativos detectem sua presença. O gerenciamento e monitoramento dos ativos encapsulados também são realizados nesta etapa. O processo de Produce visa facilitar a integração e composição de ativos industriais, permitindo a criação rápida e eficiente de aplicações de automação em ambientes industriais. Busca-se otimizar o uso dos recursos disponíveis e padronizar a interação entre dispositivos. O processo de Produce consiste em cinco etapas: Capítulo 1. Introdução e justificativa 33 1. Comunicação: os compositores de serviços abrem canais de comunicação para criar apli- cações na automação, utilizando linguagens e protocolos compatíveis com os ativos e mo- delos de informação da arquitetura PnPr, garantindo a interoperabilidade e a consistência na troca de informações entre os sistemas. 2. Seleção: os compositores realizam uma requisição de scanner para detectar todos os ativos na rede, recebendo informações estruturadas conforme o modelo de informação. A partir dessa listagem, os ativos desejados são selecionados para a composição da aplicação. 3. Análise: o compositor analisa a identidade, funcionalidades e requisitos dos dispositivos, interpretando suas descrições e configurando-os conforme as necessidades de produção. Os dados do administrador do ativo permitem a representação do mundo físico e da infor- mação, habilitando a criação de Digital Twins e análises de desempenho. 4. Composição: os ativos são dispostos em uma sequência de execução, como em uma or- questra, para compor uma aplicação de controle de processo ou automação. A escolha da ordem de execução dos ativos é realizada para garantir o funcionamento correto da aplicação. 5. Gerenciamento: após a definição da ordem de execução, o compositor de serviços é com- pilado ou executado, concentrando toda a lógica de programação em um único dispositivo ou distribuindo-a pela rede. Durante e após a execução, os dados são monitorados através de um dashboard para correlacioná-los com os recursos disponíveis e o produto almejado. 1.4 Contribuições As contribuições deste trabalho podem ser organizadas em dois eixos complementares. O primeiro refere-se às contribuições científicas, relacionadas à produção de conhecimento, à fundamentação teórica e à proposição de uma arquitetura Plug-and-Produce voltada à Indús- tria 4.0. O segundo contempla as contribuições tecnológicas, materializadas na implementação prática da arquitetura e no desenvolvimento de soluções aplicadas. 1.4.1 Científicas A arquitetura PnPr pode ser um modelo de referência para profissionais que trabalham na implementação de aplicações OT-IT não só no controle de processo, mas também em di- versos setores da indústria de automação, acelerando os procedimentos de desenvolvimento, gerenciamento, comissionamento em inúmeros sistemas de controle e instalações. Tendo como principais contribuições: a) desenvolvimento de uma arquitetura PnPr para o comissionamento, implantação (Plug) automatizada e gerenciamento de um ou mais serviços relacionados ao ativo, Capítulo 1. Introdução e justificativa 34 permitindo a integração ágil e eficiente de dispositivos e sistemas. Essa arquitetura visa reduzir significativamente o tempo e os custos associados a configurações ma- nuais em ambientes industriais complexos; b) investigação de modelos de informação que contemplem os requisitos de aplicações da automação e controle na Indústria 4.0, desenvolvendo este modelo para os ativos industriais que contemplem as funcionalidades, manuais, esquemáticos, dos disposi- tivos e habilidades dos serviços; c) agregar o modelo de informação através de diversos protocolos de comunicação in- dustrial, além dos protocolos de microsserviços, utilizando o registro e descoberta dos microsserviços no cenário da indústria de processos, sendo uma contribuição para a comunicação da Indústria 4.0; d) verificação de ferramentas que suportem a composição de serviços para a criação de aplicações (Produce) nas indústrias de processo que sejam compatíveis com os principais protocolos de comunicação industrial e com o modelo da informação de- senvolvido para suportar a arquitetura PnPr; e) validação da arquitetura PnPr através da verificação dos quatro requerimentos do PnPr mencionados na introdução deste trabalho: habilidade como serviço; desco- berta automática de dispositivos; protocolo de comunicação padrão e infraestrutura de rede flexível. 1.4.2 Tecnológicas Este trabalho não se restringiu à aplicação direta das tecnologias estudadas, mas envol- veu contribuições tecnológicas significativas, fundamentais para a implementação e validação da arquitetura proposta. Entre as principais contribuições destacam-se: a) modelagem da informação: criação de modelos da informação para sensores, contro- ladores, atuadores e ativos industriais em geral, alinhados à especificação do Asset Administration Shell (AAS), garantindo interoperabilidade semântica; b) implementação da arquitetura: adaptação e aplicação da arquiteturaPlug-and-Produce à planta piloto de controle de processos, abrangendo tanques, bombas, válvulas, in- versores e sensores; c) desenvolvimento de microsserviços: concepção e programação de todos os serviços necessários para representar ativos industriais (sensores, atuadores e controladores PID), assegurando a comunicação bidirecional entre planta física e ambiente digital; d) aplicações de automação: implementação de aplicações de Industrial Automation System (IAS) em malha fechada, utilizadas para validar a arquitetura e demonstrar sua flexibilidade de uso; Capítulo 1. Introdução e justificativa 35 e) integração prática e comissionamento: participação ativa no comissionamento da planta experimental, instalação de dispositivos, incluindo configuração de contro- ladores, integração de protocolos industriais e validação dos fluxos de dados em ambiente real. Essas contribuições evidenciam a efetiva participação em todas as etapas do trabalho, desde a concepção conceitual até a implementação prática e validação experimental, atribuindo caráter aplicado e original à pesquisa. 1.5 Estrutura e conteúdo do trabalho Este trabalho possui mais 6 capítulos, além deste Capítulo 1 que contém a introdução, relevância e justificativa, mostrando as arquiteturas recentes relacionadas com o contexto indus- trial e a inclinação das recentes pesquisas para uma nova arquitetura PnP, o objetivo, o resumo da proposta desta pesquisa e suas respectivas contribuições. No Capítulo 2, Evolução das Arquiteturas na Indústria 4.0, é apresentado o estado da arte sobre o Plug-and-Produce, detalhando o conhecimento, as técnicas, os métodos e as abordagens mais recentes e relevantes. Esse capítulo busca explorar os avanços que permitem entender o impacto dessa abordagem na automação industrial contemporânea. Foi realizada uma revisão sistemática e abrangente da literatura existente, envolvendo a análise de artigos científicos, teses, dissertações e trabalhos publicados em conferências e revis- tas acadêmicas. Esse levantamento identificou tendências, lacunas e contribuições significativas sobre o tema, fornecendo uma base sólida para as discussões e os desenvolvimentos apresenta- dos nos capítulos subsequentes. No Capítulo 3, Modelos da informação na indústria de processos, contém uma revisão dos modelos de informação industriais, que são uma representação estruturada e organizada dos dados e informações relevantes dentro de um determinado domínio, sendo uma forma de descre- ver e organizar o conhecimento para facilitar o armazenamento, a recuperação, a manipulação e a compreensão das informações. Um modelo de informação pode ser construído de várias maneiras, dependendo do con- texto e dos requisitos específicos. Facilitam a comunicação, a análise e o desenvolvimento de sistemas de informação eficientes e precisos. Cada modelo tem suas características e usos espe- cíficos, e a escolha do modelo adequado para o problema da pesquisa é apresentado na síntese do capítulo. No Capítulo 4, Arquitetura Plug-and-Produce, é o principal capítulo desta pesquisa, tem- se a descrição da Arquitetura desta tese de doutorado, ilustrando como será arquitetado cada componente do sistema PnPr, como hardwares, softwares, comunicação e aplicação. Além da descrição dos serviços desenvolvidos tanto para os ativos quanto para a parte de Capítulo 1. Introdução e justificativa 36 comunicação. O capítulo é dividido em dois processos: Plug com as etapas de modelar, agregar, servitizar, instalar e descobrir, e o processo de Produce com as etapas de comunicar, selecionar, analisar, compor e gerenciar. No Capítulo 5, Desenvolvimento e resultados, mostra-se o desenvolvimento das etapas do processo de Plug e o desenvolvimento das etapas do processo de Produce, sendo apresentado os resultados das implementações, discutindo os pontos positivos e as dificuldades encontradas em cada etapa do processo de desenvolvimento. No Capítulo 6, Conclusão, são abordados de forma breve todos os capítulos do trabalho, estabelecendo conexões entre eles para apresentar as conclusões finais. Por fim, são listadas todas as referências utilizadas, destacando os fundamentos teóricos e práticos que embasaram o desenvolvimento deste estudo. 181 6 Conclusão A evolução das arquiteturas de controle de processos no contexto da Indústria 4.0 re- flete a busca contínua por maior integração e convergência entre as Tecnologias da Informação e Tecnologias Operacionais. Cada abordagem discutida nesta pesquisa como NOA, SOA, MOA e PnPr apresenta características únicas que atendem a necessidades específicas das indústrias, ao mesmo tempo em que enfrentam desafios significativos que limitam sua adoção e implemen- tação prática. A arquitetura NOA destacou-se pela capacidade de integrar dispositivos legados por meio de canais de comunicação paralelos, mas sua limitação ao modelo de informação NE 131 reduz sua aplicabilidade em cenários mais complexos. Por outro lado, a SOA promoveu a fle- xibilidade e a reutilização de serviços, embora enfrente desafios de governança e desempenho, especialmente em ambientes industriais tradicionais e altamente dinâmicos. A introdução da MOA trouxe avanços consideráveis na modularidade e escalabilidade, aproveitando o conceito de microsserviços. Contudo, a complexidade de gerenciar inúmeros microsserviços e a ausência de padronização dificultam sua aplicação em larga escala. Por sua vez, a arquitetura PnPr emerge como uma alternativa promissora para resolver essas limitações, com foco na integração PnPr de ativos industriais. No entanto, ainda carece de padronização robusta e investigações mais amplas sobre suas aplicações em controle de processos. Embora as arquiteturas exploradas apresentem desafios de implementação, evidenciam um progresso significativo rumo à transformação digital nas indústrias. A convergência de IT e OT é fundamental para alcançar os objetivos da Indústria 4.0, promovendo interoperabilidade, modularidade e flexibilidade. Estudos futuros devem se concentrar na superação das lacunas existentes, especialmente no desenvolvimento de padrões universais e na adaptação de disposi- tivos e serviços para ambientes industriais diversos. Essa pesquisa contribui para a compreensão das capacidades e limitações das arquitetu- ras de controle de processos na Indústria 4.0, oferecendo uma base para pesquisas e implemen- tações futuras. O sucesso na adoção dessas tecnologias depende não apenas de avanços técnicos, mas também de esforços colaborativos entre academia, indústria e órgãos reguladores para con- solidar práticas e padrões inovadores. A evolução das arquiteturas industriais na Indústria 4.0 demonstra uma clara transfor- mação tecnológica, desde a ISA-95 até abordagens modernas como NOA e PnPr. Deduz-se que esta transição reflete tanto o avanço tecnológico quanto a necessidade de integrar dispositivos legados com tecnologias emergentes. A análise dessas arquiteturas evidencia como cada uma contribuiu para soluções mais flexíveis e adaptáveis à manufatura moderna e ao controle de processos. Capítulo 6. Conclusão 182 Conclui-se que lacunas significativas persistem, especialmente na ausência de modelos de informação abrangentes que contemplem dispositivos, serviços e ativos em todas as cama- das industriais. Nesse contexto, a arquitetura PnPr surge como promissora para criar sistemas autossuficientes e flexíveis. Percebe-se seu potencial particularmente no controle de processos, embora ainda esteja em fase de pesquisa e enfrentando desafios de padronização. Esta pesquisa buscoumodelos de informação padronizados essenciais para a evolução in- dustrial, investigando abordagens desde tecnologias como FDI até iniciativas mais abrangentes como AML e AAS. Entende-se que enquanto soluções como FDI e PA-DIM resolvem proble- mas específicos, não cobrem integralmente as necessidades da Indústria 4.0. O AAS emerge como solução mais completa, capaz de representar ativos físicos e virtuais. Propôs-se o AAS como base para uma arquitetura PnPr que atenda às camadas inferio- res e superiores da ISA-95. Compreende-se que a adoção de microsserviços e protocolos abertos garante transparência e escalabilidade necessárias. A pesquisa demonstrou que a escolha de um modelo de informação adequado é crucial para o sucesso da integração vertical e horizontal nas indústrias modernas. A modularidade e descentralização são princípios fundamentais, per- mitindo que ativos sejam representados de forma padronizada. Apresentou-se uma arquitetura PnPr dividida em duas partes principais: Plug e Produce. Verifica-se que a principal contribuição técnica está na proposição de uma arquitetura modular que combina microsserviços, contêineres Docker, AAS e Framework de TI adaptados para auto- mação. A integração de diferentes tecnologias demonstrou viabilidade de implementar sistemas que atendam tanto à camada OT quanto à IT. Os resultados práticos validaram a eficácia da arquitetura PnPr proposta, comprovando sua capacidade de reduzir tempo de implantação e simplificar reconfiguração de sistemas. Con- tudo, identificaram-se limitações como sobrecarga de tráfego caso o AAS seja trafegado em sua totalidade sendo sugerido apenas parte dele, além da curva de aprendizado. Esta pesquisa demonstrou a viabilidade de implementação da arquitetura PnPr em apli- cações industriais, como sistemas de controle em malha fechada usando tecnologias modernas como Node-RED, OPC UA, microsserviços e AAS. Observa-se que o sistema desenvolvido mostrou facilidade no comissionamento e gerenciamento de ativos, além de alta capacidade de adaptação, permitindo controle dinâmico e monitoramento contínuo dos processos industriais. Trabalhos futuros devem concentrar-se na utilização do AAS para criação de gêmeos digitais usando a arquitetura PnPr como base. Além de se nortearem no O-PAS que surge como um agregador dessas arquiteturas, combinando seus princípios em um framework unificado ba- seado em padrões abertos. A capacidade de interoperabilidade e portabilidade do O-PAS o posiciona como um can- didato à padronização industrial, promovendo a convergência OT-IT e facilitando a integração de sistemas heterogêneos. A pesquisa conclui que o O-PAS representa um passo significativo Capítulo 6. Conclusão 183 em direção à criação de uma infraestrutura digital unificada para a Indústria 4.0, alinhando-se aos princípios fundamentais de modularidade, interoperabilidade e descentralização. 184 Referências ARAI, T. et al. Agile Assembly System by “Plug and Produce”. CIRP Annals, v. 49, n. 1, p. 1–4, jan. 2000. Disponível em: . Citado na página 50. AutomationML. Best Practice Recommendations: AutomationML Container. 2017. Acesso em: 07 abr. 2025. Disponível em: . Citado na página 72. AutomationML. Interrelation of Asset Administration Shell and AutomationML. 2021. Acesso em: 07 abr. 2025. Versão 2.0. Disponível em: . Citado na página 74. AutomationML. What is AutomationML? 2022. Acesso em: 07 abr. 2025. Disponível em: . Citado 3 vezes nas páginas 63, 71 e 72. BÄR, M. A.; COLOMBO, A. W. Service Composition Solutions Based on an Industry 4.0-Compliant Asset Administration Shell Service Collector. In: IET Conference Proceedings. 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Citado 3 vezes nas páginas 77, 78 e 79. 192 APÊNDICE A – Procedimento de Operação da Planta Piloto A fim de operar a planta piloto, é necessário energizá-la com tensão de alimentação de 220V e acionar a chave geral de energia. Logo após, utilizando-se os botões e lâmpadas indicadoras presentes no painel de controle da planta na Figura 76, deve-se seguir os passos: Figura 76 – Painel frontal da planta piloto industrial para habilitar a sua operação de controle de processos. Fonte: Elaboração do próprio autor. 1. Acionar a chave seletora do painel Desliga/Liga. Com essas configurações selecionadas, os indicadores painel ligado (L1) e intertravamento nível mínimo (L2) devem ficar acesos; 2. O nível mínimo garante que as bombas não sejam acionadas sem uma quantidade mí- nima de água para circular na tubulação. Essa proteção é feita com uma chave de nível. Garantido o nível mínimo, basta pressionar o botão Habilita Operação (S3); 3. O controle individual de Liga/Desliga das duas bombas é feito através das duas chaves seletoras da bomba 1 (S5) e bomba 2 (S4). Acionando ambas as chaves na posição de APÊNDICE A. Procedimento de Operação da Planta Piloto 193 Liga, as bombas irão funcionar em uma frequência de operação baixa (3Hz), estando prontas para rodarem em sua faixa de operação máxima ou mínima (0 a 100%) através de requisições dos microsserviços.