Os avanços tecnológicos no setor de Tecnologia de Informações (TI) têm revolucionando a relação entre pessoas e o mundo dos negócios através da conectividade. Esta conectividade agora avança para comunicação entre coisas, dotadas de capacidade de processamento, através daquilo que é chamado de Internet das Coisas (IoT). A IoT avança também na área de manufatura, incluindo máquinas, dispositivos, sensores e o próprio produto em processamento, possibilitando uma comunicação autônoma entre máquinas (M2M), produtos e sistemas. Conectada através da internet, esta comunicação não se limita apenas à fábrica, mas integra toda a cadeia produtiva através de redes colaborativas. É neste contexto que se desenha a mudança radical de paradigma para o conceito de Indústria 4.0 (I4.0). Diante desta mudança, os atores que participam da Cadeia de Fornecimento de Sistemas para Automação da Manufatura (CFSAM) também precisam rever suas estratégias e estar atentos às novas oportunidades e ameaças que surgem neste novo cenário. O objetivo deste estudo é compreender, do ponto de vista de gestão, a reação das indústrias de manufatura no Brasil aos paradigmas da I4.0, e os potenciais impactos e oportunidades que a I4.0 traz para estes atores. Este trabalho mostra, através de Estudo de Múltiplos Casos em onze empresas brasileiras, a reação a esta mudança na automação da manufatura e analisa os potenciais impactos e oportunidades para estes atores. A escolha das unidades de estudo foi feita por conveniência e focada principalmente no grupo de provedores de tecnologia e infraestrutura para a implantação da plataforma I4.0. O resultado deste estudo revelou que há uma baixa compreensão do que realmente é a I4.0 entre as empresas de manufatura no Brasil e que ainda estão pouco engajadas na implantação prática dos conceitos da I4.0, adotando uma estratégia de seguidores de tecnologia. A contribuição deste trabalho inclui o esclarecimento do que realmente é a I4.0 fazendo distinção entre conceitos básicos da I4.0 e suas possibilidades tecnológicas. Inclui ainda a identificação das principais reações ao paradigma I4.0 e a análise de oportunidades para os atores da CFSAM com base nas mesmas. O estudo conclui que apesar da I4.0 não dispor comercialmente da padronização das duas tecnologias básicas (arquitetura orientada a serviços e semântica), que não permitem o aproveitamento pleno de suas potencialidades ao longo de todas as camadas da ISA-95, os conceitos já estão sendo praticados parcial e gradativamente e estão mais avançados nas atividades de negócios. / Advances in Information Technology (IT) have revolutionized the relationship between people and the business world through connectivity. This connectivity now advances to communication between things, endowed with processing capacity, through the Internet of Things (IoT). IoT also advances in the manufacturing industry, including machines, devices, sensors and the product in process, enabling autonomous communication between machines (M2M), products and systems. This communication of things through internet is not limited to the factory, but integrates the entire production chain through collaborative networks. It is in this context that the radical paradigm shift is devised for the concept of Industry 4.0 (I4.0). Facing this change, actors in the Manufacturing Automation Systems Supply Chain (CFSAM) also need to review their strategies and be aware of the new opportunities and threats that arise in this new scenario. The objective of this study is to understand, from the management point of view, the reaction of the manufacturing industries in Brazil to the paradigms of I4.0, and the potential impacts and opportunities that I4.0 brings to these actors. This work shows, through a Multiple Case Study, in eleven Brazilian companies, the reaction to this change in manufacturing automation and analyzes the potential impacts and opportunities for these actors. The study units were chosen purposefully and focused mainly on the group of technology and infrastructure providers for the implementation of the I4.0 platform. The result of this study revealed that there is a poor understanding of what is really the I4.0 among manufacturing companies in Brazil and that they are still little engaged in the practical implementation of the concepts of I4.0, adopting a strategy of technology followers. The contribution of this work includes the clarification of what really I4.0 is, distinguishing between basic concepts of I4.0 and its technological possibilities. It also includes the identification of the main reactions to the I4.0 paradigm and the analysis of opportunities for CFSAM actors based on them. The study concludes that although I4.0 does not commercially dispose of the standardization of the two basic technologies (service oriented architecture and semantics), which do not allow the full use of its potentialities across all ISA-95 layers, concepts already are being practiced partially and gradually, and are more advanced in the upper business layers.

A dissertação de mestrado apresenta as metodologias utilizadas com a integração de sistemas dos equipamentos de campo ao Centro de Controle, Comunicação, Operações e Segurança - CCCOS, visto ser o concentrador que recebe, gerencia, armazena e envia todas as informações dos equipamentos, seja do sistema de controle de acesso, através dos dados enviados e recebidos pelas placas de comunicação das leitoras das catracas, cancelas, torniquetes, sensores, sistema OCR, leitura automática de placas, contêineres, biometria facial, etc, ou do sistema de CFTV, através das imagens enviadas pelas câmeras fixas e móveis, via encoders e switches ou do sistema de comunicação VOIP, rádio ou telefonia. O sistema de segurança, preferencialmente, deverá estar com todos os subsistemas integrados e, na medida do possível, com um sistema de acesso especial e restrito para entrada de pessoas não autorizadas na área do centro de controle, com níveis de permissões em cada terminal de computador, acesso ou servidor, e neste trabalho, se descreve as tecnologias aplicadas dos equipamentos e dos subsistemas utilizados no sistema de segurança integrada e, como resultado, demonstra melhoria substancial da gestão, quando utilizados gerenciadores integrados, visto que o processo de entrada e saída para atender o sistema de segurança ou ISPS Code é otimizado e auxilia na gestão operacional e de segurança dos terminais e portos. Como proposta de customização, se terá vários Centros de Controles integrados, em portos públicos e privados de cada unidade da federação, com política de segurança criptografada, com confidencialidade, integridade e disponibilidade, tornando possível integrar todas as autoridades portuárias, alfandegárias e demais autoridades federais, estaduais e municipais, respeitando suas atribuições legais, em um único centro de controle global virtual, que permitirá inclusive se comunicar on line com demais sistemas portuários do mundo, que tenha o mesmo sistema de segurança aplicado. Como caso de estudo, foi elaborado um estudo sobre o Porto de Santos, junto à autoridade portuária e demais terminais portuários, do ISPS Code implantado com os seus respectivos sistemas e centros de controles objetivando a gestão integrada de segurança eletrônica para o controle de pessoas, veículos e cargas, na interface cais-navio, para atração de navios, logística de cargas, sinalização e tráfego de caminhões e demais veículos pelas vias principais e secundárias de acesso ao porto. / The dissertation presents the methodologies used by integrating systems equipment field to control center, communications, Operations and safety-CCCOS, because it is the hub that receives, manages, stores, and sends all the information from the equipment, either from the access control system, through the data sent and received by boards of communication for the readers of ratchets, wickets, enclosures, sensors, OCR system, automatic reading of plates, containers, biometrics, facial, etc or CCTV system, through photographs sent by fixed and mobile cameras, encoders and switches or via the communication system, radio or VOIP Telephony. The security system, preferably, should be integrated with all subsystems and where possible, with a special access system and restricted to entry of unauthorized persons in the area control centre, with levels of permissions on each computer terminal, access or server, and in this work, describing the technologies applied in the equipment and subsystems used in integrated security system and, as a result, demonstrates substantial improvement of management, when used integrated managers, since the process of input and output to meet the security system or ISPS Code is optimized and assists with the operational management and security of the terminals and ports. As proposed, if customization has several integrated Controls Centers, public and private ports of each unit of the Federation, with encrypted security policy, with confidentiality, integrity, and availability, making it possible to integrate all port authorities, customs and other federal, State and municipal, respecting statutory duties, into a single global virtual control center, which will also communicate online with other port systems in the world, that has the same security system applied. As case study, a study was prepared on the port of Santos, next to the port authority and port terminals, the ISPS Code deployed with their systems and aiming controls centers integrated electronic security for the control of persons, vehicles and loads in pier-ship, interface to lure ships, cargo logistics, signalling and traffic of trucks and other vehicles by major and minor routes of access to the port.

A motivação para o presente trabalho foi o desejo de investigar métodos e ferramentas que fossem capazes de auxiliar engenheiros a desenvolver melhores projetos de sistemas de automação. Investigaram-se então quais seriam as contribuições da engenharia de software e da engenharia de controle para alcançar esse objetivo: a primeira destacou-se pelos métodos e ferramentas aplicáveis às fases de levantamento de requisitos e análise, em que os sistemas podem ser expressos através da UML; a segunda contribuiu com blocos funcionais, especialmente os orientados a eventos da norma IEC 61499, e ferramentas para implementação e testes. Diversos autores sugerem a unificação entre as técnicas de orientação a objetos expressas através da UML e o projeto de sistemas por meio de blocos funcionais orientados a eventos da norma IEC 61499, para que os engenheiros de cada uma das áreas citadas continuassem trabalhando com técnicas e ferramentas próprias no desenvolvimento de sistemas de automação, mas de maneira colaborativa. Nesta pesquisa estudou-se a maneira pela qual vêm sendo feitos os mapeamentos entre a UML e a norma IEC 61499 do ponto de vista teórico, embora com intenção de implementação de ferramentas para ajudar nessa conversão. Estudaram-se também as ferramentas criadas para automatizar essa transformação e para auxiliar no projeto de sistemas de automação distribuídos, principalmente segundo a visão da norma IEC 61499. A partir daí, pôde-se oferecer as seguintes contribuições: quanto aos métodos, sugerir um novo método de mapeamento UML-IEC 61499 simplificado, com o uso, em UML, de um vocabulário menos atrelado à norma IEC 61499 (ao contrário do que acontecia com os métodos estudados); e sugerir a expressão de requisitos temporais quanto aos sistemas de automação (também considerados no contexto da conversão UML-IEC61499); quanto às ferramentas, comparar o modelo lógico da IEC 61499 com o da tecnologia LonWorks; e, a partir daí, demonstrar a viabilidade de criação de uma ferramenta para implementar sistemas de automação LonWorks expressados primeiramente em abstrações da IEC 61499 (obtidas a partir das ferramentas vistas anteriormente). Concluiu-se que é possível, teoricamente, criar uma ferramenta para cobrir todo o ciclo de vida de desenvolvimento de um sistema de automação distribuído, com a implementação deste sendo feita em uma tecnologia de controle de grande aceitação no mercado. Apesar disso, identificou-se ainda que há várias oportunidades de estudo em continuidade a essa pesquisa, como aprofundamento da expressão dos requisitos de QoS e implementação da ferramenta idealizada. / The main motivation of this research was to investigate tools and methods which could help engineers to develop better automation system projects. So, with this aim, the contributions of both software engineering and control engineering areas were investigated: the first offered methods and tools to be used in the requisite elicitation and system analysis project phases, in which the system could be designed in terms of UML models; the latter contributed mainly through implementation and test tools, related to the usage of function blocks, especially the IEC 61499 standard eventoriented ones. Many authors suggest the unification between object-orientation techniques expressed through UML and project methods done with the IEC 61499 event-driven function blocks, so that software engineers and control engineers could keep working with their own area techniques and tools, in the context of an automation system design, but in a collaborative sense. In this work, the mapping between UML and IEC 61499 standard concepts was investigated from a theoretical point of view, even though the intention behind that was to find or generate tools which could automate this kind of conversion. Additionally, other tools related to help engineers in the development of automation systems (particularly those which used IEC 61499 standard abstractions) were also analyzed. After all that, some contributions to this area could be proposed: as for the methods, a new simplified UML-IEC61499 mapping, whose main features are the usage, in UML, of a less IEC 61499-constrained vocabulary (opposite to what happened in the other studied techniques), and the way of expressing automation systems temporal requisites (still related to the UML-IEC61499 conversion context); as for the tools, a comparison between IEC 61499 and the LonWorks technology logical models, which led to the conclusion that it would be possible to implement LonWorks automation systems whose models were expressed at first through IEC 61499 abstractions (mainly those resultant from the usage of UML-IEC61499 conversion tools). The conclusion of this work is that with the development of all these tools and techniques it would be possible to aid engineers through all automation system development phases, and the implementation of such systems could be done with a broadly-accepted control system technology. It was also identified that many other study opportunities were raised by this research, such as discovering ways of expressing other QoS requisites in automation system models, and trying to implement more complete engineering project tools.

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

A motivação para o presente trabalho foi o desejo de investigar métodos e ferramentas que fossem capazes de auxiliar engenheiros a desenvolver melhores projetos de sistemas de automação. Investigaram-se então quais seriam as contribuições da engenharia de software e da engenharia de controle para alcançar esse objetivo: a primeira destacou-se pelos métodos e ferramentas aplicáveis às fases de levantamento de requisitos e análise, em que os sistemas podem ser expressos através da UML; a segunda contribuiu com blocos funcionais, especialmente os orientados a eventos da norma IEC 61499, e ferramentas para implementação e testes. Diversos autores sugerem a unificação entre as técnicas de orientação a objetos expressas através da UML e o projeto de sistemas por meio de blocos funcionais orientados a eventos da norma IEC 61499, para que os engenheiros de cada uma das áreas citadas continuassem trabalhando com técnicas e ferramentas próprias no desenvolvimento de sistemas de automação, mas de maneira colaborativa. Nesta pesquisa estudou-se a maneira pela qual vêm sendo feitos os mapeamentos entre a UML e a norma IEC 61499 do ponto de vista teórico, embora com intenção de implementação de ferramentas para ajudar nessa conversão. Estudaram-se também as ferramentas criadas para automatizar essa transformação e para auxiliar no projeto de sistemas de automação distribuídos, principalmente segundo a visão da norma IEC 61499. A partir daí, pôde-se oferecer as seguintes contribuições: quanto aos métodos, sugerir um novo método de mapeamento UML-IEC 61499 simplificado, com o uso, em UML, de um vocabulário menos atrelado à norma IEC 61499 (ao contrário do que acontecia com os métodos estudados); e sugerir a expressão de requisitos temporais quanto aos sistemas de automação (também considerados no contexto da conversão UML-IEC61499); quanto às ferramentas, comparar o modelo lógico da IEC 61499 com o da tecnologia LonWorks; e, a partir daí, demonstrar a viabilidade de criação de uma ferramenta para implementar sistemas de automação LonWorks expressados primeiramente em abstrações da IEC 61499 (obtidas a partir das ferramentas vistas anteriormente). Concluiu-se que é possível, teoricamente, criar uma ferramenta para cobrir todo o ciclo de vida de desenvolvimento de um sistema de automação distribuído, com a implementação deste sendo feita em uma tecnologia de controle de grande aceitação no mercado. Apesar disso, identificou-se ainda que há várias oportunidades de estudo em continuidade a essa pesquisa, como aprofundamento da expressão dos requisitos de QoS e implementação da ferramenta idealizada. / The main motivation of this research was to investigate tools and methods which could help engineers to develop better automation system projects. So, with this aim, the contributions of both software engineering and control engineering areas were investigated: the first offered methods and tools to be used in the requisite elicitation and system analysis project phases, in which the system could be designed in terms of UML models; the latter contributed mainly through implementation and test tools, related to the usage of function blocks, especially the IEC 61499 standard eventoriented ones. Many authors suggest the unification between object-orientation techniques expressed through UML and project methods done with the IEC 61499 event-driven function blocks, so that software engineers and control engineers could keep working with their own area techniques and tools, in the context of an automation system design, but in a collaborative sense. In this work, the mapping between UML and IEC 61499 standard concepts was investigated from a theoretical point of view, even though the intention behind that was to find or generate tools which could automate this kind of conversion. Additionally, other tools related to help engineers in the development of automation systems (particularly those which used IEC 61499 standard abstractions) were also analyzed. After all that, some contributions to this area could be proposed: as for the methods, a new simplified UML-IEC61499 mapping, whose main features are the usage, in UML, of a less IEC 61499-constrained vocabulary (opposite to what happened in the other studied techniques), and the way of expressing automation systems temporal requisites (still related to the UML-IEC61499 conversion context); as for the tools, a comparison between IEC 61499 and the LonWorks technology logical models, which led to the conclusion that it would be possible to implement LonWorks automation systems whose models were expressed at first through IEC 61499 abstractions (mainly those resultant from the usage of UML-IEC61499 conversion tools). The conclusion of this work is that with the development of all these tools and techniques it would be possible to aid engineers through all automation system development phases, and the implementation of such systems could be done with a broadly-accepted control system technology. It was also identified that many other study opportunities were raised by this research, such as discovering ways of expressing other QoS requisites in automation system models, and trying to implement more complete engineering project tools.

A dissertação de mestrado apresenta as metodologias utilizadas com a integração de sistemas dos equipamentos de campo ao Centro de Controle, Comunicação, Operações e Segurança - CCCOS, visto ser o concentrador que recebe, gerencia, armazena e envia todas as informações dos equipamentos, seja do sistema de controle de acesso, através dos dados enviados e recebidos pelas placas de comunicação das leitoras das catracas, cancelas, torniquetes, sensores, sistema OCR, leitura automática de placas, contêineres, biometria facial, etc, ou do sistema de CFTV, através das imagens enviadas pelas câmeras fixas e móveis, via encoders e switches ou do sistema de comunicação VOIP, rádio ou telefonia. O sistema de segurança, preferencialmente, deverá estar com todos os subsistemas integrados e, na medida do possível, com um sistema de acesso especial e restrito para entrada de pessoas não autorizadas na área do centro de controle, com níveis de permissões em cada terminal de computador, acesso ou servidor, e neste trabalho, se descreve as tecnologias aplicadas dos equipamentos e dos subsistemas utilizados no sistema de segurança integrada e, como resultado, demonstra melhoria substancial da gestão, quando utilizados gerenciadores integrados, visto que o processo de entrada e saída para atender o sistema de segurança ou ISPS Code é otimizado e auxilia na gestão operacional e de segurança dos terminais e portos. Como proposta de customização, se terá vários Centros de Controles integrados, em portos públicos e privados de cada unidade da federação, com política de segurança criptografada, com confidencialidade, integridade e disponibilidade, tornando possível integrar todas as autoridades portuárias, alfandegárias e demais autoridades federais, estaduais e municipais, respeitando suas atribuições legais, em um único centro de controle global virtual, que permitirá inclusive se comunicar on line com demais sistemas portuários do mundo, que tenha o mesmo sistema de segurança aplicado. Como caso de estudo, foi elaborado um estudo sobre o Porto de Santos, junto à autoridade portuária e demais terminais portuários, do ISPS Code implantado com os seus respectivos sistemas e centros de controles objetivando a gestão integrada de segurança eletrônica para o controle de pessoas, veículos e cargas, na interface cais-navio, para atração de navios, logística de cargas, sinalização e tráfego de caminhões e demais veículos pelas vias principais e secundárias de acesso ao porto. / The dissertation presents the methodologies used by integrating systems equipment field to control center, communications, Operations and safety-CCCOS, because it is the hub that receives, manages, stores, and sends all the information from the equipment, either from the access control system, through the data sent and received by boards of communication for the readers of ratchets, wickets, enclosures, sensors, OCR system, automatic reading of plates, containers, biometrics, facial, etc or CCTV system, through photographs sent by fixed and mobile cameras, encoders and switches or via the communication system, radio or VOIP Telephony. The security system, preferably, should be integrated with all subsystems and where possible, with a special access system and restricted to entry of unauthorized persons in the area control centre, with levels of permissions on each computer terminal, access or server, and in this work, describing the technologies applied in the equipment and subsystems used in integrated security system and, as a result, demonstrates substantial improvement of management, when used integrated managers, since the process of input and output to meet the security system or ISPS Code is optimized and assists with the operational management and security of the terminals and ports. As proposed, if customization has several integrated Controls Centers, public and private ports of each unit of the Federation, with encrypted security policy, with confidentiality, integrity, and availability, making it possible to integrate all port authorities, customs and other federal, State and municipal, respecting statutory duties, into a single global virtual control center, which will also communicate online with other port systems in the world, that has the same security system applied. As case study, a study was prepared on the port of Santos, next to the port authority and port terminals, the ISPS Code deployed with their systems and aiming controls centers integrated electronic security for the control of persons, vehicles and loads in pier-ship, interface to lure ships, cargo logistics, signalling and traffic of trucks and other vehicles by major and minor routes of access to the port.

A model of the accurate harmonic allocation methods is developed to improve the current emission limits of IEEE Std.519. IEC 61000-3-6 and IEEE Std. 519 have by now been accepted as two well known standards for interconnecting the MV and HV-EHV customers to utility systems and widely adopted as standards to many power utilities. It is worth noting that the harmonic current emission limits of both standards have not been compared and justified with analytical proofs because there is still no explanation that discusses the origin of the emission limits in IEEE Std. 519, or the complex feature of IEC 61000-3-6. Two new novel methods of allocating the harmonic current emission limits for MV customers and HV-EHV customers have been proposed. Both methods have been developed in accordance with the principles of IEC 61000-3-6. Task II has compared and investgated the emission limits of both IEC 61000-3-6 and IEEE Std. 519. The difference, inconsistency and inaccuracy have been proven with the perspective of practical evaluations based on their own principles. The investigations focus on the specific numerical proofs of the resulting voltage distortions and the current emission limits in the MV and HV-EHV systems rather than on the philosophies. The proposed methods strongly support IEC 61000-3-6 and IEEE Std. 519, and add to their value; these methods could also help utilities allocate fairly and accurately harmonic emission limits to their MV and HV-EHV customers.

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

Com as evoluções tecnológicas nas áreas de hardware, microeletrônica, sistemas de informação e computação, o conceito de sistemas ciberfísicos (do inglês Cyber-Physical Systems) vem ganhando importância. Este sistemas se referem à junção entre sistemas computacionais distribuídos e processos físicos da natureza e, são base fundamental para a nova revolução industrial que esta sendo introduzida. Esta revolução industrial é marcada pela completa descentralização do controle dos processos produtivos e uma proliferação de dispositivos inteligentes interconectados, ao longo de toda a cadeia de produção e logística. Sistemas de automação, e particularmente os sistemas de automação industrial, nos quais elementos computacionais controlam e automatizam a execução de processos físicos em plantas industriais, são um exemplo de sistemas ciber-físicos. Com isso, percebe-se que é necessário relacionar objetos físicos a informações associadas a este objeto no mundo cibernético. Para isso, destaca-se o conceito e o uso do Digital Twin, que é uma representação virtual de objetos físicos. O Digital Twin possibilita a virtualização e centralização do controle no produto. Este estudo irá explorar uma metodologia de modelagem genérica e flexível para o Digital Twin usando a ferramenta AutomationML e propor uma arquitetura de comunicação para a troca de dados sob a ótica de Cyber Physical Systems. Com a implementação dessa metodologia, pretende-se validar o conceito proposto e oferecer um método de modelagem e configuração para obter dados, extrair conhecimento e proporcionar sistemas de visualização para os usuários. / With technological advances in the fields of hardware, microelectronics and computer systems, Cyber Physical Systems is a new concept that is gaining importance. This systems are integrations of computation, networking, and physical processes. Cyber Physical Systems are one of the pillars for the new industrial revolution, and it is marked by the complete decentralization of the control of production processes and, marked by a proliferation of interconnected intelligent devices throughout the production and logistics chain. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa. A industrial automation system, is an example of cyber physical systems where computational elements control and automate the execution of physical processes in industrial plants. Thus, it is clear the need to relate physical objects to information associated with this object in the cyber world. For this, this work pretends to use the concept of Digital Twin, that is a virtual representation of physical objects. Digital Twin enables the virtualization of physical components and descentralization of control. This study will explore a generic and flexible modeling methodology for Digital Twin using the AutomationML tool. Also this work proposes a communication architecture for the exchange of data from the perspective of Cyber Physical Systems. With the implementation of this methodology, we intend to validate the proposed concept and offer a modeling and configuration method to obtain data, extract knowledge and provide visualization systems for users.

Os avanços tecnológicos no setor de Tecnologia de Informações (TI) têm revolucionando a relação entre pessoas e o mundo dos negócios através da conectividade. Esta conectividade agora avança para comunicação entre coisas, dotadas de capacidade de processamento, através daquilo que é chamado de Internet das Coisas (IoT). A IoT avança também na área de manufatura, incluindo máquinas, dispositivos, sensores e o próprio produto em processamento, possibilitando uma comunicação autônoma entre máquinas (M2M), produtos e sistemas. Conectada através da internet, esta comunicação não se limita apenas à fábrica, mas integra toda a cadeia produtiva através de redes colaborativas. É neste contexto que se desenha a mudança radical de paradigma para o conceito de Indústria 4.0 (I4.0). Diante desta mudança, os atores que participam da Cadeia de Fornecimento de Sistemas para Automação da Manufatura (CFSAM) também precisam rever suas estratégias e estar atentos às novas oportunidades e ameaças que surgem neste novo cenário. O objetivo deste estudo é compreender, do ponto de vista de gestão, a reação das indústrias de manufatura no Brasil aos paradigmas da I4.0, e os potenciais impactos e oportunidades que a I4.0 traz para estes atores. Este trabalho mostra, através de Estudo de Múltiplos Casos em onze empresas brasileiras, a reação a esta mudança na automação da manufatura e analisa os potenciais impactos e oportunidades para estes atores. A escolha das unidades de estudo foi feita por conveniência e focada principalmente no grupo de provedores de tecnologia e infraestrutura para a implantação da plataforma I4.0. O resultado deste estudo revelou que há uma baixa compreensão do que realmente é a I4.0 entre as empresas de manufatura no Brasil e que ainda estão pouco engajadas na implantação prática dos conceitos da I4.0, adotando uma estratégia de seguidores de tecnologia. A contribuição deste trabalho inclui o esclarecimento do que realmente é a I4.0 fazendo distinção entre conceitos básicos da I4.0 e suas possibilidades tecnológicas. Inclui ainda a identificação das principais reações ao paradigma I4.0 e a análise de oportunidades para os atores da CFSAM com base nas mesmas. O estudo conclui que apesar da I4.0 não dispor comercialmente da padronização das duas tecnologias básicas (arquitetura orientada a serviços e semântica), que não permitem o aproveitamento pleno de suas potencialidades ao longo de todas as camadas da ISA-95, os conceitos já estão sendo praticados parcial e gradativamente e estão mais avançados nas atividades de negócios. / Advances in Information Technology (IT) have revolutionized the relationship between people and the business world through connectivity. This connectivity now advances to communication between things, endowed with processing capacity, through the Internet of Things (IoT). IoT also advances in the manufacturing industry, including machines, devices, sensors and the product in process, enabling autonomous communication between machines (M2M), products and systems. This communication of things through internet is not limited to the factory, but integrates the entire production chain through collaborative networks. It is in this context that the radical paradigm shift is devised for the concept of Industry 4.0 (I4.0). Facing this change, actors in the Manufacturing Automation Systems Supply Chain (CFSAM) also need to review their strategies and be aware of the new opportunities and threats that arise in this new scenario. The objective of this study is to understand, from the management point of view, the reaction of the manufacturing industries in Brazil to the paradigms of I4.0, and the potential impacts and opportunities that I4.0 brings to these actors. This work shows, through a Multiple Case Study, in eleven Brazilian companies, the reaction to this change in manufacturing automation and analyzes the potential impacts and opportunities for these actors. The study units were chosen purposefully and focused mainly on the group of technology and infrastructure providers for the implementation of the I4.0 platform. The result of this study revealed that there is a poor understanding of what is really the I4.0 among manufacturing companies in Brazil and that they are still little engaged in the practical implementation of the concepts of I4.0, adopting a strategy of technology followers. The contribution of this work includes the clarification of what really I4.0 is, distinguishing between basic concepts of I4.0 and its technological possibilities. It also includes the identification of the main reactions to the I4.0 paradigm and the analysis of opportunities for CFSAM actors based on them. The study concludes that although I4.0 does not commercially dispose of the standardization of the two basic technologies (service oriented architecture and semantics), which do not allow the full use of its potentialities across all ISA-95 layers, concepts already are being practiced partially and gradually, and are more advanced in the upper business layers.