BR112019018116A2

BR112019018116A2 - dispositivo e sistema incluindo múltiplos dispositivos para supervisão e controle de máquinas em instalação industrial

Info

Publication number: BR112019018116A2
Application number: BR112019018116A
Authority: BR
Inventors: Díaz Javier; Juan Gabilondo José
Original assignee: Plethora Iiot S L
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2020-04-07
Also published as: JP7125457B2; JP2021015614A; KR102599872B1; GB2573962B; JP6983805B2; DE112018001085T5; JP2020502596A; CN109313423A; CA3054637A1; GB201912333D0; EP3370125A1; CN109313423B; EP3590013A1; SG11201809889PA; GB2573962A; WO2018158404A1; KR20190122125A

Abstract

trata-se de um sistema para supervisionar a operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. o sistema compreende uma rede que compreende um servidor e uma pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação. pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são conectáveis a uma máquina da instalação industrial. cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos compreende: um primeiro processador configurado para computar em tempo real, com dados obteníveis da máquina à qual o dispositivo é conectável, uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta; e um segundo processador configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede e para computar, quando atribuído pelo servidor, pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento para solucionar uma segunda consulta. o servidor é configurado para: controlar o aglomerado de computação; particionar a segunda tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos; e atribuir um ou mais encadeamentos dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. também é revelado um dispositivo para supervisionar a operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial. também é revelada uma instalação industrial que compreende: uma pluralidade de máquinas; e uma rede para supervisionar a operação de pelo menos uma máquina dentre a pluralidade de máquinas ou para supervisionar e atuar a pelo menos uma máquina, em que a rede compreende um servidor e uma pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação.

Description

DISPOSITIVO E SISTEMA INCLUINDO MÚLTIPLOS DISPOSITIVOS PARA SUPERVISÃO E CONTROLE DE MÁQUINAS EM INSTALAÇÃO INDUSTRIAL

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção se refere ao campo de dispositivos para supervisão e controle em instalações industriais. Mais particularmente, a mesma se refere a dispositivos de alta disponibilidade para capturar e processar dados em tempo real em ambientes industriais que geram grandes quantidades de dados. Esses dispositivos podem ser particularmente vantajosos para implementar serviços inteligentes, como eficiência energética e manutenção preditiva em maquinaria industrial. A presente invenção também se refere a redes, sistemas e instalação industrial que incluem esses dispositivos.

ESTADO DA TÉCNICA [0002] Nos anos noventa (1990), o conceito de uma rede composta por dispositivos inteligentes foi desenvolvido e um termo que define tal conceito foi consagrado: a Internet das Coisas (IoT). A loT se refere a objetos ou dispositivos físicos que podem ser conectáveis à Internet e que têm capacidade para se identificarem a outros objetos ou dispositivos com as denominadas comunicações máquina-amáquina ou M2M. A IoT pode ser definida como a rede de objetos físicos integrados com produtos eletrônicos, software, sensores e a conectividade de rede que possibilita que esses objetos coletem e troquem dados. Os objetos que pertencem à IoT podem ser captados e controlados remotamente por toda a infraestrutura de rede

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2/87 existente. Cada Coisa é identificável exclusivamente através de seu sistema de computação integrado e pode ser operada por meio da infraestrutura de Internet existente. Atualmente, a loT une múltiplas tecnologias, abrangendo comunicação tanto sem fio quanto cabeada e redes, sensores e tanto sistemas integrados quanto sistemas microeletromecânicos (MEMS). A loT é aplicável a muitos ambientes diferentes, incluindo residência (residências inteligentes), infraestruturas públicas (como cidades inteligentes, incluindo, por exemplo, supervisão ambiental) e indústria (ou no sentido específico de indústria, como redes elétricas inteligentes, ou no sentido amplo de indústria, abrangendo algumas infraestruturas específicas, como transporte inteligente).

[0003] Quando a loT é aplicada a infraestruturas industriais (em sentido mais amplo), usa-se o termo específico Internet Industrial das Coisas (IIoT), também denominada de Industry 4.0. Quando o equipamento industrial é integrado na IIoT, as máquinas têm capacidade para informar sobre seu estado de trabalho a sistemas de supervisão de nível superior, desse modo, possibilitando serviços inteligentes preditivos, como controle de qualidade em tempo real (RT), como nomeado por Acatech (National Academy of Science e Engineering) , Smart Service Welt, março de 2014. Isso, por sua vez, possibilitará que fabricantes do equipamento industrial se tornem fornecedores de serviços avançados.

[0004] A diferença principal entre IIoT e loT é o fato de que os dispositivos e máquinas que abrangem a IIoT podem ser (ou ser parte) sistemas cuja falha ou defeito pode

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3/87 resultar em pelo menos um dentre perda ou danos graves de equipamento/propriedade, pode prejudicar o meio-ambiente e/ou perda grave de produção entre outros. Nesse sentido, os sistemas de uma instalação industrial exigem soluções que forneçam resposta em tempo real e sincronização entre máquinas diferentes de modo que sejam atuados quando há qualquer defeito potencial que possa causar quaisquer eventos anteriores. Os exemplos não limitativos de tais sistemas são usinas de geração de energia como usinas de energia nuclear, transmissão e transporte de energia elétrica, refinarias de óleo, usinas de processamento de gás natural, usinas de tratamento químico e produção de fabricação e linhas de montagem.

[0005] Referindo-se, em particular, ao exemplo de linhas de produção de fabricação, um defeito exemplificativo que causa um evento crítico pode ser a falha de uma esfera em um dentre os mancais compreendidos em uma máquina usada em um processo de usinagem. A máquina pode compreender muitos elementos e/ou montagens mecânicas de alta complexidade, no entanto, a falha da esfera (isto é, a esfera danificada) em um mancai pode tirar a máquina de operação, desse modo, causando a interrupção de toda a linha de produção. Nesse sentido, uma única esfera desgastada pode disparar uma cadeia de eventos que acaba por arruinar toda a máquina. Em outros casos, a máquina ainda é operativa mesmo após a esfera ter sido danificada, porém, em contrapartida, esse evento causa a falha de elementos adicionais dentro da mesma máquina, o que pode eventualmente quebrar a máquina. Nessas situações, o tempo necessário do momento exato da falha do componente (por exemplo, esfera) até a instrução

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4/87 para parar a máquina ser fornecida e efetuada é o aspecto mais crucial para evitar falhas ou até mesmo desastres. Outro exemplo de um evento crucial no campo de processos de usinagem é a quebra de uma única borda cortante de uma ferramenta (ou até mesmo a mesma esfera danificada), o que pode causar graves problemas de qualidade e envolver perdas de produção: os bens processados pela máquina são processados incorretamente e, portanto, tornam-se defeituosos e não atendem às exigências mínimas de qualidade; pode acontecer de ninguém detectar que os bens estão com defeitos, ou estes podem detectados, porém muito após terem sido entregues aos distribuidores ou clientes finais. Portanto, tais falhas precisam ser detectadas em tempo real, para que uma detecção rápida e uma reação (dependendo da natureza da máquina e da falha, isso pode levar alguns milissegundos) à falha dos componentes sejam uma obrigação em ambientes industriais. Além disso, é preferencial que sistemas industriais possam de alguma maneira predizer quando os componentes dentro das máquinas estão prestes a sofrerem uma falha de modo que possam ser substituídos antes da falha.

[0006] Quando máquinas de instalações industriais abrangem a IIoT, estas tendem a gerar grandes quantidades de dados (uma única máquina pode incluir dezenas, centenas ou até mesmo milhares de sensores), desse modo, criando novas oportunidades desafiadoras de negócios. Tais quantidades de dados propiciam a necessidade consequente de tempo de processamento rápido dos dados, e um aumento na necessidade de indexar, armazenar e processar rapidamente tais dados visto que, de outro modo, os dados gerados podem

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5/87 se tornar insignificantes. Por meio de exemplo, uma ferramenta de máquina que pode emitir milhares de variáveis, isto é, milhares de peças diferentes de potenciais informações fornecidas por sensores e/ou dispositivos que controlam a operação da ferramenta de máquina, pode ser interrompida antes da falha ou alguns instantes após a falha ter ocorrido caso essas variáveis (ou um subconjunto dessas variáveis) sejam processadas rápido e um significado seja extraído da combinação de algumas ou de todas elas. Considerando o caso particular de uma ferramenta de máquina que tem 3 servomotores e um fuso de usinagem, a quantidade de variáveis emitidas é 78. Caso o rendimento por amostra seja 2,8 MB/ciclo, a quantidade de dados capturada por ano é aproximadamente 1 TB. 0 atraso no processamento das variáveis e na reação à extração subsequente de conhecimento das variáveis determina se a falha é impedida com eficácia ou não, nesse caso, isso determina qual será o custo da ocorrência da falha. Como descrito nos exemplos acima, quanto mais tarde a falha for detectada, maior será o custo incorrido na solução dos problemas resultantes.

[0007] A abordagem atual para lidar com grandes quantidades de dados se baseia em uma pilha de computação piramidal 190, como retratado na Figura 1. Em um primeiro nível, os sensores capturam continuamente dados de um dispositivo ou máquina de uma instalação industrial (sistema crítico, em geral) sob controle de supervisão/qualidade. Um segundo nível é o nível de controle local implementado, por exemplo, com ferramentas PLCs (Controladores Lógicos Programáveis) ou Controle

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Numéricos de Computador (CNC), em que os sinais do sensor são convertidos em dados digitais. Os dados obtidos dos sensores são comunicados a um Sistema de Controle Industrial (ICS), como SCADA (Controle de Supervisão e Obtenção de Dados), por meio do nível de PLC/CNC. 0 SCADA é um sistema com base em computador centralizado para monitoramento remoto e controle de processos industriais (que também podem ser difundidos em grandes áreas), como fabricação, geração de energia, processos de infraestrutura, transmissão e transporte de energia elétrica entre outras. As ações de controle local são realizadas pelo PLC/CNC, ao passo que o SCADA está no comando das ações de controle global que afetam todo o sistema. A camada de SCADA lida com informações, ao passo que a camada inferior (PLC/CNC) lida diretamente com dados. Nesse contexto, o termo dados se refere a valores brutos (como um valor de tensão ou outros), como fornecido pela fonte correspondente dos mesmos (por exemplo, sensor, PLC/CNC ou dispositivo de modo geral), embora o termo informações também se refira a dados, porém em uma forma contextualizada. Por exemplo, a tensão resultante de um termistor são dados (particularmente, dados brutos), e a tensão, uma vez que recebe um significado (isto é, qual é a temperatura para essa tensão particular) também são informações.

[0008] Os níveis superiores da pirâmide são MES (Sistema de Execução de Fabricação) e ERP (Planejamento de Recurso Empresarial). MES são sistemas responsáveis por gerenciar as definições de produto, gerenciar recursos, agendamento, despache e executar ordens de produção, coletar dados de

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7/87 produção e realizar análise sobre a produção entre outros, ao passo que o ERP se refere a software de gerenciamento de negócios que fornecem uma vista integrada de processos de núcleo empresarial. São usados, por exemplo, para coletar, armazenar, gerenciar e interpretar dados de diferentes atividades empresariais, como planejamento de produto, comercialização e vendas, gerenciamento de inventário e remessa e pagamento. As camadas superiores (MES e ERP) não lidam mais com esse tipo de informações, mas em vez disso, trabalham com informações de cunho empresarial (também denominadas de conhecimento) que podem ser extraídas de tais informações quando essas são processadas.

[0009] Os sistemas SOADA da técnica anterior têm que gerenciar baixas quantidades de informações que refletem a situação atual das máquinas supervisionadas (por exemplo, dispositivos ativos/inativos em geral, estados abertos/fechados de válvulas, nível de pressão em tanques, etc.); esses valores de situação podem ser recuperáveis e uma PLC/CNC, por exemplo. Quando tarefas diferentes de uma simples supervisão são pretendidas (por exemplo, realizar manutenção preditiva ou avaliar se um dispositivo ou máquina está operando corretamente apesar de um desempenho geral corretor evidente), é necessário considerar todos ou a maioria dos dados fornecidos pelos sensores e dispositivos relacionados da máquina industrial. Uma única máquina pode incluir centenas ou até mesmo milhares de sensores, dentre os quais cada um pode fornecer mais de uma variável (por exemplo, uma foto de uma câmera digital tem a quantidade de variáveis igual à de pixels que a foto apresenta). Consequentemente, é fornecida uma grande

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8/87 quantidade de dados (isto é, dados, que podem, em seguida, fornecer informações e conhecimento). Na técnica anterior, os dados têm que ser armazenados na nuvem onde podem ser processados por meio da assim chamada computação em nuvem. A computação em nuvem é um modelo que possibilita acesso de rede sob demanda onipresente normalmente através da Internet a um agrupamento compartilhado de recursos de computação/processamento configurável, como servidores, redes e bancos de dados. Devido à natureza da Internet, problemas como latência de rede, segurança e privacidade são inerentes a sistemas de nuvem. Em geral, segurança e privacidade são questões problemáticas quando informações e dados sensíveis são armazenados na nuvem. No entanto, até mesmo caso essas duas questões não devessem ser um problema, a computação em nuvem não pode fornecer a resposta apropriada às condições de demanda de controlar ambientes industriais. Primeiramente, o simples armazenamento dos dados geralmente não é viável: há grande produtividade de dados por cada máquina de uma instalação industrial, então, a largura de banda necessária para transferir os dados à nuvem geralmente é insuficiente; Além disso, o sistema não se limita apenas ao canal de comunicação como também por todos os dispositivos que possibilitam transmitir os dados à nuvem, por exemplo, comutadores, roteadores, etc. Isso é especificamente problemático em sistemas como aqueles exemplificados acima, o que precisa ser controlado em resposta a um comportamento anormal que pode ser detectado apenas com o uso dos dados brutos fornecidos pela própria máquina e realizando a detecção em um período de tempo extremamente curto, e em

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9/87 segundo lugar, devido ao fato de que para detectar tal comportamento anormal, é necessário processar todos os dados armazenados e, apesar das capacidades de computação em nuvem, isso pode não ser suficiente para fornecer uma resposta, muito menos em curtos períodos de tempo.

[0010] A fim de aliviar essas desvantagens, um novo paradigma denominado normalmente de computação em neblina ou computação de borda foi desenvolvido com a intenção de aproximar a nuvem da instalação industrial. A computação em neblina/borda estende a computação em nuvem até a localização física das máquinas que pertencem à rede, garantindo proximidade a usuários finais e agrupamento de recursos locais, desse modo, reduzindo a latência de rede, como relatado, por exemplo, por Pranali More in Review of implementing Fog computing, IJT: International Journal of Research in Engineering and Technology, Volume 04, Edição 06, junho de 2015. A computação em neblina/borda trata alguns dos problemas ou preocupações de segurança e de privacidade associados à computação em nuvem até o ponto que dados ou informações podem não ter sido armazenados na nuvem. No entanto, uma computação em neblina/borda exige implementar uma infraestrutura grande que pode ser extremamente dispendiosa e que, de todo modo, não soluciona todos os problemas da computação em nuvem. Particularmente, os mesmos problemas de largura de banda e de computação também estão presentes na computação em neblina/borda. Contudo, é verdade que a latência de rede pode ser inferior para computação em nuvem, ainda assim a largura de banda do canal de comunicação pode se mostrar não suficiente para as produtividades geradas em uma instalação industrial. Caso a

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10/87 rede possa, de algum modo, cooperar com a quantidade de dados gerada por toda a instalação industrial, novamente, essa quantidade de dados teria que ser processada em tempo de modo a detectar qualquer comportamento anormal das máquinas.

[0011] Por meio de exemplo, a Figura 2 mostra um esquema da arquitetura atual que conecta as redes industriais e a nuvem. Por meio de exemplo, são mostrados quatro pontos finais, cada um representando um exemplo diferente de redes industriais: um parque de turbinas eólicas, uma locomotiva, uma ferramenta de máquina e uma célula para inserir componentes em uma peça de trabalho com o uso de um robô. Cada ponto final é conectado a um sistema de produção Ciber-Fisico (CPPS) responsável por capturar dados dos pontos finais e realizar um pré-processamento local dos dados capturados. Os exemplos do pré-processamento realizado por CPPSs convencionais são eliminar dados errôneos para economizar espaço e transformações de amostra simples (aplicação de processamento de sinal, por exemplo, valores médios, valores medianos, desvios padrão, mudanças de domínio como, por exemplo, Transformada de Fourier Rápida de domínio de tempo para domínio de frequência, FFT) . A comunicação segura é fornecida entre o CPPS e a nuvem, a fim de enviar os dados pré-processados à nuvem para armazenamento adicionais e processamento. Em muitas aplicações, exige-se que diversos CPPSs sejam conectados entre si, por exemplo, por uma rede Ethernet. Estes são atualmente empresas que oferecem dispositivos trabalhando de acordo com o CPPS ilustrado e com capacidade para se conectarem a dispositivos vizinhos. Os exemplos de tais

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11/87 dispositivos são ^DESwitch Akro 6/0 TSN desenvolvido pela TTTech, CPPS-Gate40 desenvolvido pela SoCe e eWON Flexy desenvolvido pela eWON.

[0012] Armando Astarloa et. ai. propuseram um CPPS que integra o protocolo de alta disponibilidade IEEE 1588, composto por nós inteligentes que podem capturar e processar dados de múltiplos sensores, em que os nós estão em uma rede de anel de alta disponibilidade para suportar sincronização em submicrossegundo (1588-aware HighAvailability Cyber-Physical Production Systems, Precision Clock Synchronization for Measurement, Control, and Communication (ISPCS), 2015 IEEE International Symposium on, Pequim, 2015, pp. 25-30). A rede atende a exigências de sincronização de demanda extremamente alta. Cada nó inteligente envia uma grande quantidade de dados de sensor combinados com valores de carimbo data/hora a um servidor na nuvem, onde são processados e gerenciados.

[0013] 0 problema de tal sistema é o fato de que a quantidade de dados gerados dentro de cada nó inteligente (CPPS) pode fazer com que o enlace de comunicações entre nós inteligentes e o servidor não possam funciona como esperado. Referindo-se novamente ao exemplo de uma máquina industrial representada por milhares de variáveis por segundo (amostras por submilissegundo), até após o préprocessamento dos dados associados a essas variáveis em um CPPS, o servidor pode não ter capacidade para processar esses dados dentro das premissas de tempo de demanda de ambientes industriais, desse modo, tornando determinados serviços inteligentes, como serviços para aprimorar a eficiência geral e manutenção preditiva do equipamento, não

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12/87 possíveis .

[0014] Esse problema pode ser solucionado implementandose uma vasta infraestrutura de canais de comunicação e comutadores fornecendo capacidade o suficiente para lidar com a enorme quantidade de dados a ser entregue à nuvem (incluindo dados obteníveis de sensores, como retratado na Figura 1) e garantindo-se tempos curtos para processar dados e extrar conhecimento dos dados (isso significa que recursos computacionais suficiente precisam sempre estar disponíveis e que a latência de rede é baixa e estável). No entanto, além do grande investimento econômico necessário em equipamento e manutenção, isso é apenas uma solução a curto prazo que se quer é de custo-benefleio, uma vez que as exigências na largura de banda do canal e potência de processamento crescem continuamente à medida que novas máquinas industriais são adicionadas à instalação industrial, portanto, o sistema não é escalonável.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0015] 0 dispositivo, rede e sistema descritos na presente revelação estão destinados a solucionar as deficiências de dispositivos inteligentes da técnica anterior e redes dos mesmos. 0 dispositivo, rede e sistema são um dispositivo, rede e sistema para supervisionar operação de pelo menos uma máquina em uma instalação industrial. 0 dispositivo, rede e sistema da invenção também podem predizer o comportamento da pelo menos uma máquina ou atuar a pelo menos uma máquina, por exemplo, ao fornecer uma instrução ou comando a pelo menos uma máquina ou um componente da mesma a fim de reagir a qualquer defeito que possa ter sido detectado ou diagnosticado. Cada

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13/87 um dentre os dispositivo, rede e sistema são particularmente aplicáveis para uso em ambientes industriais que exigem serviços inteligentes, como serviços para aprimorar a eficiência geral do equipamento e manutenção preditiva, de maneira não dispendiosa, como ficará evidente a partir da presente descrição.

[0016] No contexto da presente revelação, a expressão supervisar a operação deve ser interpretada amplamente, abrangendo não apenas vigilância passiva das uma ou mais máquinas em uma instalação industrial, como também reação, ativação predição, controle ou gerenciamento ativo na uma ou mais máguinas.

[0017] No contexto da presente revelação, o termo máquina se refere a qualquer máquina, maquinaria, estação, célula, componente ou equipamento periférico conectado a uma máquina, maquinaria, estação ou célula de um ambiente industrial. Nesse texto, o termo sensor está destinado a abranger não apenas sensores em um sentido literal como também equipamento para interagir uma pluralidade de sensores, como PLC e CNC fornecendo quaisquer dados que possam ser emitidos por essas máquinas, incluindo dados de sensor que podem ser capturados pelo equipamento para integração de sensores. Em outras palavras, os sensores pertencem a um estágio de obtenção de dados em campo e abrangem quaisquer meios de obtenção de dados. No contexto da presente revelação, o termo dados se refere a valores brutos (como um valor de tensão ou outros), como fornecido pela fonte correspondente dos mesmos (por exemplo, sensor, PLC/CNC ou dispositivo de modo geral), embora o termo informações também se refira a

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14/87 dados, porém em uma forma contextualizada. Por exemplo, a tensão resultante de um termistor são dados (particularmente, dados brutos), e a tensão, uma vez que recebe um significado (isto é, qual é a temperatura para essa tensão particular) também são informações. Obviamente, o termo dados também abrange uma amostra ou um conjunto de amostras obteníveis de sensores ao se referir a partes digitalizadas de informações, na forma de bits ou bytes, por exemplo.

[0018] Um primeiro aspecto da invenção se refere a um dispositivo para supervisionar operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. 0 dispositivo compreende um primeiro processador configurado para computar uma primeira tarefa de processamento em tempo real com dados obteníveis a partir de uma máquina à qual o dispositivo é conectável, em que a primeira tarefa de processamento é para solucionar uma primeira consulta. 0 dispositivo compreende adicionalmente um segundo processador configurado para compartilhar sua potência de processamento com uma rede à qual o dispositivo é conectável e para computar pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento quando atribuída por outro dispositivo (denominado de servo ou mestre na presente revelação) da rede, em que a segunda tarefa de processamento é para solucionar uma segunda consulta.

[0019] 0 dispositivo tem capacidade para solucionar consultas em relação à operação da pelo menos uma máquina ou pelo menos um componente da mesma. Em modalidades

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15/87 preferenciais, a máquina à qual o dispositivo é conectável é o pelo menos um dispositivo. A rede à qual o dispositivo é conectável é, de preferência, uma rede de aglomerados de computação em um contexto de computação de alto desempenho. [0020] Um segundo aspecto da invenção se refere a um sistema para supervisionar operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. 0 sistema compreende uma rede que compreende, por sua vez, um servidor e uma pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação. Pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são dispositivos de acordo com o primeiro aspecto da invenção. Nesse sentido, cada dispositivo dentre o pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de

dispositivos	é	conectável a	uma	máquina da	instalação
industrial	e	compreende:	um	primeiro	processador
configurado	para computar	uma	primeira	tarefa de

processamento em tempo real com dados obteníveis a partir da máquina à qual o dispositivo é conectável, em que a primeira tarefa de processamento é para solucionar a primeira consulta; e um segundo processador configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede e para computar pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento quando atribuído pelo servidor, em que a segunda tarefa de processamento é para solucionar uma segunda consulta. 0 servidor da rede é configurado para controlar o aglomerado de computação a fim de particionar a segunda tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos; e atribuir pelo menos um encadeamento ao

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16/87 segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. Nesse sentido, o servidor compreende um processador configurado para gerenciar o aglomerado de computação, a fim de particionar a segunda tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos e atribuir e transmitir pelo menos um encadeamento ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. 0 processador compreendido no servidor também pode ser configurado para receber saídas dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos; processar as saídas dos encadeamentos para computar a segunda tarefa de processamento; e fornecer uma solução à segunda consulta.

[0021] Um terceiro aspecto da invenção se refere a uma instalação industrial que compreende: uma pluralidade de máquinas; e uma rede para supervisionar operação de pelo menos uma máquina dentre a pluralidade de máquinas ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão, em que a rede compreende um servidor e uma pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação. Pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são conectáveis a uma máquina dentre a pluralidade de máquinas, em que cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos compreende: um primeiro processador configurado para computar, em tempo real com dados obteníveis da máquina à qual o dispositivo é conectável, uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta; e um segundo processador configurado para compartilhar sua

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17/87 potência de processamento com a rede e para computar, quando atribuído pelo servidor, pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento para solucionar uma segunda consulta. 0 servidor da rede é configurado para: controlar o aglomerado de computação; particionar a segunda tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos; e atribuir um ou mais encadeamentos dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. 0 servidor também pode ser configurado para receber saídas dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos; processar as saídas dos encadeamentos para computar a segunda tarefa de processamento; e fornecer uma solução à segunda consulta. [0022] Em modalidades preferenciais, o pelo menos alguns dispositivos compreendem cada dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos. Além disso, em algumas dessas modalidades preferenciais, cada dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos da rede (do sistema ou a instalação industrial) é um dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da invenção. [0023] 0 dispositivo pode solucionar consultas em tempo real ao mesmo tempo que obtém dados da máquina em tempo real, algo que, por sua vez, possibilita reagir em tempo real ou em quase tempo real, por exemplo, para impedir que um evento crítico aconteça ou impedir que um evento crítico que já tenha ocorrido possa causar danos à instalação industrial ou aos operadores dentro da instalação industrial; Nesse sentido, o dispositivo pode derivar de tais consultas uma instrução para a máquina (por exemplo,

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18/87 ajustar parâmetros de um componente, desligamento da máquina etc.). 0 dispositivo também pode ser integrado dentro de uma rede de aglomerados de computação de modo a contribuir para a solução de consultas que, devido à complexidade ou carga computacional do mesmo, podem não ser solucionadas em tempo real, porém que, devido à rede de aglomerados de computação, podem ser solucionadas em tempo em processo, isto é, ao mesmo tempo que um processo industrial está ocorrendo (um processo de uma máquina da instalação industrial), desse modo, possibilitando uma reação em processo. As consultas podem ser consultas para supervisionar operação de pelo menos uma máquina (ou pelo menos um componente de uma máquina) em uma instalação industrial ou consultas para predizer o comportamento da pelo menos uma máquina/componente ou para atuar a pelo menos uma máquina/componente ou consultas cuja resposta é usada apelo dispositivo ou pelo servidor que controla os dispositivos para reagir a qualquer defeito que possa ter sido detectado ou diagnosticado ou para atuar na máquina/componente ou para prescrever qualquer atuação na máquina/componente. Além disso, visto que os dados da instalação industrial podem ser armazenados dentro da rede de aglomerados de computação, o dispositivo também pode contribuir para solucionar consultas que não exigem uma solução em tempo real ou em tempo em processo, porém que podem fornecer informações de degradação, possíveis falhas ou aprimoramentos potenciais a serem realizadas em um determinado horizonte temporal.

[0024] No contexto da presente revelação, o termo tempo real se refere a um tempo compreendido dentro de uma faixa

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19/87 variável entre um valor mínimo V_min e um valor superior de 100 ms (milissegundos), como uma faixa variável entre um valor mínimo V_min e um valor superior de 50 ms, uma faixa variável entre um valor mínimo V_min e um valor superior de 5 ms ou uma faixa variável entre uma valor mínimo V_min e uma valor superior de 1 ms. Considerando a tecnologia atual, o valor mínimo V_min pode ser, por exemplo, porém sem limitação, 1 ps (microssegundos). No entanto, um elemento versado na técnica entenderá que a evolução da tecnologia pode possibilitar reduzir o valor mínimo V_min a faixa para um valor mínimo menor que 1 ps, como um valor mínimo de 500 ns, um valor mínimo de 100 ns, um valor mínimo de 20 ns ou um valor mínimo de 1 ns.

[0025] No contexto da presente revelação, as consultas que podem ser solucionadas em tempo real por um único dispositivo (de preferência, o dispositivo que obtém os dados exigidos para solucionar as consultas da máquina conectável aos mesmos) são denominadas de primeiras consultas, ao passo que as consultas que podem ser solucionadas em tempo em processo são denominadas de segundas consultas.

[0026] As segundas consultas têm uma tarefa associada às mesmas que podem ser paralelizadas particionando-se as mesmas em uma ou mais partes (isto é, encadeamentos), o que significa que um ou mais encadeamentos da tarefa para solucionar a segunda consulta podem ser fornecidos e atribuídos a diferentes dispositivos de uma rede de aglomerados de computação. Cada um desses encadeamentos pode ser computado de maneira distribuída (por exemplo, em diferentes dispositivos) . Quando um segundo processador de

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20/87 um dispositivo computa um encadeamento, o resultado do encadeamento pode ser integrado com outros encadeamentos (por exemplo, em um dispositivo ou no servidor da rede de aglomerados de computação) da mesma tarefa de modo que a consulta possa ser solucionada. O tempo que leva para solucionar uma consulta paralelizando-se a computação da tarefa da mesma pode ser menor que a solução do mesmo sem nenhuma paralelização.

[0027] 0 segundo processador do dispositivo é configurado para computar pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento quando o servidor (de uma rede à qual o dispositivo é conectável e/ou conectado) atribui tal encadeamento ao dispositivo. A atribuição de encadeamentos pelo servidor é realizada considerando a capacidade computacional disponível dos dispositivos que formam a rede. Visto que o segundo processador contribui para a solução de uma segunda consulta computando-se uma parte da segunda tarefa de processamento correspondente, o segundo processador é configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede de aglomerados de computação à qual o dispositivo é conectável e/ou à qual o dispositivo está conectado. Caso a rede de aglomerados de computação tenha, por exemplo, nós na forma do dispositivo do primeiro aspecto da invenção, a potência de processamento do segundo processador pode ser compartilhada com os segundos processadores de dispositivos similares dentro da rede de aglomerados de computação. Embora a rede de aglomerados de computação compreenda, de preferência, o número de nós igual ao número de dispositivos e um servidor, a rede de aglomerados de computação pode

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21/87 compreender nós adicionais na forma de, por exemplo, porém sem limitação, comutadores de Ethernet, roteadores, dispositivos de armazenado de dados, dispositivos com potência de processamento não compartilhados com a rede de aglomerados de computação etc.

[0028] A integração no mesmo dispositivo da obtenção de dados de múltiplos sensores com capacidades de processamento local (no primeiro processador) e capacidades de processamento distribuído (no segundo processador) gera um novo conceito de computação piramidal para processo de dados de alta disponibilidade que substitui a pirâmide tradicional: Embora uma grande quantidade de decisões empresariais (conhecimento) possa continuar sendo armazenada e processada na nuvem e/ou determinadas informações (por exemplo, como resultado de processar dados brutos como coletados das interfaces da maquinaria a fim de gerar uma vista global da instalação industrial sob controle de qualidade) possam continuar sendo armazenadas e processadas na neblina/borda, uma nova camada computacional foi desenvolvida e definida: a computação em solo.

[0029] Em relação ao servidor do sistema, este inclui meios para se conectar à rede (por exemplo, uma porta de entrada/saída ou um controlador de interface de rede) através do qual o servidor é conectável e/ou conectado à rede. 0 servidor e o processador dos mesmos podem ser configurados adicionalmente para otimizar o desempenho do aglomerado de computação equilibrando-se a carga dos dispositivos dentro do aglomerado de computação. Nesse sentido, cada dispositivo pode transmitir informações em relação a carga computacional dos mesmos ao servidor de

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22/87 modo que o processador do servidor possa saber a carga computacional de cada dispositivo e, desse modo, atribuir quaisquer encadeamentos aos dispositivos dependendo da carga computacional dos mesmos. As capacidades computacionais do aglomerado de computação são então otimizadas, devido ao fato de que pode acontecer de alguns dispositivos estarem quase ociosos ao passo que outros estão executando tarefas próximas à sua capacidade computacional. A capacidade de processamento ou computacional da rede aumenta quando dispositivos adicionais são incorporados na rede uma vez que novos dispositivos e máquinas são implementados na instalação industrial. Isso, por sua vez, pode possibilitar a solução de consultas mais complexas devido ao fato de que os dados não precisam ser retirados da rede (os dados permanecem no nível do solo) .

[0030] 0 dispositivo e o sistema da presente revelação podem fornecer um novo esquema computacional formado por um nível computacional local no qual os dados de sensor (entendo sensores no sentido amplo já especificado, e dados como amostras abrangentes) são obtidos primeiramente e, em seguida, usados para solucionar localmente uma ou mais primeiras consultas, e um nível computacional distribuído no qual há uma solução distribuída de uma ou mais segundas consultas. Esse novo esquema computacional pode reduzir o tempo de resposta a qualquer consulta e o tempo de reação para solucionar uma consulta (e para derivar uma instrução da mesma) dentro da instalação industrial à qual a rede é associada. Em outras palavras, os dispositivos e a computação distribuída (considerado como computação de alto

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23/87 desempenho, isto é, HPC) realizados pelos dispositivos que funcionam na rede de aglomerados de computação aumentam o desempenho computacional geral derivado do controle/supervisão preditivo aplicado à instalação industrial. Consequentemente, uma nova camada computacional é adicionada à pilha computacional piramidal atual 190 da Figura 1. Essa camada computacional é denominada de computação em solo e abrange o processamento do segundo processado de cada dispositivo na rede. Em outras palavras, computação em solo inclui a computação de alto desempenho realizada pelos dispositivos incluídos na rede para solucionar segundas dentro da camada de computação em solo. A camada de computação em solo é construída no topo da camada mais inferior, doravante denominada de camada de computação líquida, que abrange o processamento do primeiro processador de cada dispositivo na rede. A camada de computação líquida computa tarefas para solucionar as primeiras consultas em tempo real com dados que podem ser obtidas da máquina à qual o dispositivo é conectável. A fim de atender à exigência de solucionar as primeiras consultas em tempo real, um primeiro processador que tem hardware/componentes eletrônicos programáveis pode ser usado vantajosamente. Por exemplo, porém sem limitação, um circuito integrado programável em campo como um FPGA (isto é, arranjo de portas programáveis em campo), como acelerador de hardware, pode ser usado. Isso possibilita a computação de tarefas associadas às primeiras consultas nos tempos de ciclo de processamento, como entre 1/1,5 GHz e 1/0,8 GHz, ou seja, entre 0,67 ns (nanossegundos) e 1,25 ns. Desse modo, a supervisão de uma máquina ou de um

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24/87 componente da mesma pode ser obtida em tempo real.

[0031] Além disso, devido ao fato de que grandes quantidades de dados produzidos em instalações industriais complexas são processadas dentro do aglomerado de computação (que estão mais próximos da máquina do que da nuvem/computação em neblina) em duas camadas diferentes (computação liquida, soluciona consultas que exigem processamento em tempo real e, portanto, possibilitam a reação a uma evento quase em tempo real, por exemplo, na ordem de milissegundos; e computação em solo, solucionar consultas gue sem a computação paralela são solucionadas em um período insuficiente para reação rápida e, também em alguns casos, caso necessário, solucionar consultas com respostas menos demoradas, o que possibilita uma reação no processo, ou seja, durante o tempo necessário para realizar um processo), a quantidade de dados entregue ao equipamento que realiza computação de borda/neblina/de nuvem (para ser tratada offline para uma reação fora do processo, ou seja, em um tempo maior que o tempo necessário para realizar um processo) pode ser reduzida. De fato, não há necessidade de que os dados brutos sejam transmitidos à nuvem/neblina/borda para processamento, portanto, a infraestrutura de telecomunicações entre as diferentes camadas pode ter uma capacidade inferior e/ou latência maior. Em contrapartida, informações apenas substancialmente contextualizadas deixam o aglomerado de computação (computação em solo) para processamento ou computação adicional na borda/neblina/nuvem. 0 novo esquema computacional descrito pode, portanto, coexistir com paradigmas existentes, como computação em nuvem e

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25/87 computação em neblina/borda, porém esses são dedicados a processamento refinado (ou seja, tratamento avançado e informações a fim de ganhar conhecimento do sistema industrial sob análise).

[0032] Em algumas modalidades da invenção, a primeira tarefa de processamento inclui: pré-processar os primeiros dados para forma um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta. Ou seja, o primeiro processador do dispositivo é configurado adicionalmente para pré-processar os primeiros dados a fim de formar um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta. Em algumas modalidades da invenção, a primeira tarefa de processamento inclui: pré-processar os primeiros dados para forma um conjunto de dados; e selecionar um subconjunto de dados, a partir do conjunto de dados, para solucionar a primeira consulta. Ou seja, o primeiro processador do dispositivo é configurado adicionalmente para pré-processar os primeiros dados para formar um conjunto de dados e selecionar um subconjunto de dados, a partir dos conjuntos de dados, para solucionar a primeira consulta.

[0033] 0 dispositivo obtém os dados necessários (geralmente dados de sensor), pré-processa os dados obtidos, desse modo, reduzindo o tamanho dos dados, e soluciona as consultas com o uso dos dados pré-processados (ou seja, os dados com tamanho reduzido). Além disso, uma parte ou uma totalidade dos dados pré-processados também pode ser entregue ao equipamento de computação em neblina/de nuvem de modo que, com computação em neblina e/ou de nuvem, o processamento adicional possa ser fornecido para consultas ou operações de cunho empresarial,

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26/87 por exemplo. Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador do dispositivo é configurado adicionalmente para computar localmente uma terceira tarefa de processamento para solucionar uma consulta (uma consulta não ligada a computação paralela, que também é denominada de terceiras consultas na presente revelação), ou seja, o segundo processador não se limita a solucionar tarefas em relação a uma segunda consulta de natureza paralelizável.

[0034] Em algumas dessas modalidades, a terceira tarefa de processamento inclui pré-processar os dados obteníveis de qualquer dispositivo da rede (incluindo o servidor ou o mesmo dispositivo) para formar um conjunto de dados para solucionar a consulta (não ligada à computação paralela, isto é, terceira consulta); ou seja, o segundo processador do dispositivo pode ser configurado adicionalmente para processar os dados obteníveis de qualquer dispositivo da rede para formar um conjunto de dados para solucionar a consulta não ligada à computação paralela.

[0035] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador do dispositivo é configurado adicionalmente para derivar uma instrução após solucionar a primeira consulta. 0 primeiro processador do dispositivo é configurado adicionalmente para transmitir a instrução ou à máquina e ao dispositivo, à rede, ou a uma máquina conectável a outro dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos (da rede). Em alguns casos, o primeiro processador pode transmitir primeiramente a instrução ao segundo processador que, por sua vez, é configurado adicionalmente para transmitir a instrução à máquina conectável ao dispositivo e/ou a outro dispositivo dentre a

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27/87 pluralidade de dispositivos.

[0036] Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador do dispositivo é configurado adicionalmente para fornecer uma solução à primeira consulta receptível do primeiro processador de um mesmo dispositivo à rede ou servidor da mesma.

[0037] Em algumas modalidades da invenção, o dispositivo inclui adicionalmente um dispositivo de armazenamento de dados que inclui pelo menos uma memória não volátil, como uma unidade de disco rígido (HDD) ou, de preferência, uma unidade de estado sólido (SSD). 0 segundo processador do dispositivo pode armazenar dados e recuperar dados da memória não volátil; Por meio de exemplo, o segundo processador pode armazenar temporariamente quaisquer dados que tenham que ser transmitidos à rede quando o canal de comunicações não tenha largura de banda livre disponível e pode armazenar quaisquer dados que são recebidos da rede antes de processar os dados.

[0038] Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador é configurado adicionalmente para enviar dados ao servidor para gerar a segunda tarefa de processamento, em que os dados enviados ao servidor são dados obteníveis a partir da máquina à qual o dispositivo é conectável e/ou uma solução para a primeira consulta.

[0039] Em algumas modalidades da invenção, o servidor do sistema compreende ou está conectado a um dispositivo de armazenamento de dados incluindo pelo menos uma memória não volátil. Nessas modalidades, quaisquer dados produzidos dentro dos dispositivos da rede podem ser armazenados na memória não volátil do servidor.

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28/87 [0040] Em algumas modalidades da invenção, cada dispositivo da rede é configurado para realizar obtenção de dados (da máquina à qual o dispositivo é conectável) sincronizada com a obtenção de dados realizada por outros dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (da máquina à qual cada um dentre os outros dispositivos são conectáveis). A fim de trabalhar de maneira síncrona, cada dispositivo da rede implementa um protocolo (por exemplo, no segundo processador ou no meio de conexão a uma rede) para sincronizar os relógios por toda a rede e para a obtenção simultânea dos dados para que cada dispositivo obtenha dados de uma máquina no mesmo instante que outros dispositivos da rede. Por exemplo, esse protocolo pode ser Protocolo de Tempo de Precisão (PTP) (IEEE 1588), Coelho Branco ou Rede Sensível ao Tempo (TSN). Em modalidades particulares, cada dispositivo inclui um temporizador sincronizado para sincronização, de preferência, com precisão de submicrossegundo, com o servidor e com outros dispositivos na rede.

[0041] Em algumas modalidades da invenção, o servidor inclui um primeiro processador e um segundo processador. Em algumas modalidades, o servidor é um dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0042] Em algumas modalidades, o servidor inclui um processador configurado para executar uma primeira arquitetura de conjunto de instruções diferente de uma segunda arguitetura de conjunto de instruções executadas pelo segundo processador de cada dispositivo de pelo menos alguns dispositivos ou todos os dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. 0 servidor inclui

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29/87 adicionalmente uma interface de rede conectável à rede (por exemplo, a um dispositivo dentro do aglomerado de computação) , em que a interface de rede é configurada para converter instruções da primeira arquitetura de conjunto de instruções à segunda arquitetura de conjunto de instruções e vice-versa. A interface de rede permite que a pluralidade de dispositivos da rede execute uma arquitetura de conjunto de instruções que é diferente da arquitetura de conjunto de instruções do servidor; isso é vantajoso visto que o servidor pode ser interconectado com outro equipamento (por

exemplo,	equipamento para computação	de	computação	em
neblina	e/ou de nuvem) que executa	uma	arquitetura	de
conj unto	de instruções (onipresente)	como	x86. Portanto,

independentemente da arquitetura de conjunto de instruções executada na rede, o servidor pode comunicar quaisquer dados gerados dentro da rede a outros dispositivos fora da rede convertendo-se (com a interface de rede) as instruções na arquitetura de conjunto de instruções correspondente. Os exemplos não limitativos de possíveis arquiteturas de conjunto de instruções são ARM, Arduino, Raspberry PI, x86, PowerPC, SoC dispositivos etc.

[0043] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador do dispositivo inclui um dentre: uma unidade de processamento central ou pelo menos um núcleo da mesma, uma unidade de processamento gráfico, um circuito integrado programável em campo, como um FPGA (isto é, arranjo de portas programáveis em campo), como acelerador de hardware ou um circuito integrado (por exemplo, um sistema-em-chip, um sistema-em-chip de múltiplos processadores) - por exemplo, Zynq, MPSoC por Xilinx- e uma combinação dos

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30/87 mesmos. Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador do dispositivo inclui um dentre: uma unidade de processamento central ou pelo menos um núcleo da mesma, uma unidade de processamento gráfico, um circuito integrado programável em campo, como um FPGA ou um circuito integrado (por exemplo, um sistema-em-chip, um sistema-em-chip de múltiplos processadores) e uma combinação dos mesmos. Em algumas modalidades da invenção, o dispositivo inclui adicionalmente uma unidade de processamento central de múltiplos núcleos e o primeiro processador inclui pelo menos um núcleo da unidade de processamento central de múltiplos núcleos, e o segundo processador inclui pelo menos outro núcleo dentre a unidade de processamento central de múltiplos núcleos.

[0044] Em algumas modalidades da invenção, a rede do sistema inclui um dispositivo de rede (por exemplo, um roteador, um comutador etc.) para transmitir dados obteníveis como resultado de executar as tarefas já descritas no primeiro processador (computação líquida) e o segundo processador (computação em solo) de um ou diversos dispositivos (da rede) a uma rede externa ou um servidor da mesma. Nesse sentido, os dados que estão dentro da rede podem ser transmitidos a um dispositivo de computação externo à rede, por exemplo, um dispositivo de computação configurada para realizar computação em neblina ou computação em nuvem. A camada de computação líquida e a camada de computação em solo pode, então, coexistir, intensificar e usar sinergias com computação em neblina/de nuvem. A rede externa pode estar na nuvem ou/e na neblina. 0 dispositivo de rede pode ser conectado ao servidor da

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31/87 rede do sistema, nesse caso o servidor transmite os dados à rede externa através do dispositivo de rede.

[0045] Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador do dispositivo é configurado adicionalmente para dedicar parte da potência de processamento para computar o pelo menos um encadeamento da segunda tarefa de processamento, ou seja, parte da potência de processamento do segundo processador é dedicada à HPC. Nessas modalidades, a parte do segundo processador não dedicado à HPC pode ser dedicada ou a computar localmente uma terceira tarefa de processamento que inclui solucionar uma consulta (não ligada à computação paralela) ou, junto do primeiro processador, para pré-processar dados e/ou amostras obteníveis pelo dispositivo. Tal pré-processamento pode ser aplicável especialmente a sistemas cruciais em que os dispositivos recebem quantidades muito grandes de dados em períodos de tempo muito curtos e, portanto, uma quantidade relativamente grande de recursos locais é exigida para capturar e pré-processar dados.

[0046] A rede pode ser determinística, o significa que todos os dados gerados dentro da rede incluem carimbos de data/hora gue permitem a identificação do instante de tempo exato em que os dados foram originados. Em uma modalidade particular, a rede pode ser uma rede determiní stica em tempo Real do tipo Ethernet, como Coelho Branco. Em uma modalidade alternativa, a rede pode ser uma rede TSN, normalmente implementada em uma rede Ethernet Industrial. [0047] 0 segundo processador de cada dispositivo que forma o aglomerado de computação da rede trabalha de maneira assíncrona. No entanto, em algumas modalidades da

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32/87 invenção, o segundo processador processa dados de maneira sincrona em relação ao segundo processador de outros dispositivos que formam a rede de aglomerados de computação.

[0048] Embora o dispositivo seja adequado para IIoT, este pode suportar a conexão de máquinas e/ou sensores não dotadas de IP, ou seja, máquinas e/ou sensores que não produzem pacotes de IP. Portanto, o dispositivo pode ser conectado a máquinas e/ou sensores com IP ou outros protocolos como comunicação Modbus, PROFINET ou 10-Link. Esse recurso possibilita que a implementação do dispositivo em uma ampla gama de instalações industriais como, fabricação, geração de produtos químicos e de energia, transmissão de transporte, por exemplo, usinas de energia nuclear, usinas de energia eólica, refinarias de óleo, usinas de processamento de gás natural, usinas de tratamento químico e linhas de produção de fabricação.

[0049] Um quarto aspecto da invenção se refere a um dispositivo para supervisionar operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. 0 dispositivo compreende um primeiro processador configurado para computar uma primeira tarefa de processamento em tempo real com dados obteníveis a partir de uma máquina à qual o dispositivo é conectável, em que a primeira tarefa de processamento é para solucionar uma primeira consulta. 0 dispositivo compreende adicionalmente um segundo processador configurado para computar localmente uma segunda tarefa de processamento para solucionar outra consulta.

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33/87 [0050]

O dispositivo pode solucionar a primeira consulta e a outra consulta localmente com o primeiro processador e o segundo processador, respectivamente, ou seja, nem a primeira tarefa nem a segunda tarefa computada pelo processador são ligadas à computação paralela.

[0051] dispositivo do quarto aspecto da invenção pode ser conectável a (outros) dispositivos similares para formar uma rede. Os dispositivos podem ser configurados para trocar dados entre si através da rede. A rede pode compreender um servidor. 0 servidor e pelo menos alguns dos dispositivos podem formar um aglomerado de computação.

[0052] Em algumas modalidades, a primeira tarefa de processamento e/ou a segunda tarefa de processamento incluem processar os dados obteníveis de qualquer dispositivo da rede (incluindo o servidor ou o mesmo dispositivo) para formar um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta e/ou a outra consulta. Ou seja, tanto o primeiro processador quanto o segundo processador são configurados para processar os dados obteníveis a partir de qualquer dispositivo da rede para formar um conjunto de dados para solucionar uma consulta (não lidada à computação paralela).

[0053] 0 dispositivo tem capacidade para solucionar consultas em relação à operação da pelo menos uma máquina ou pelo menos um componente da mesma, nesse sentido, a primeira consulta e a outra consulta podem se referir à operação da pelo menos uma máquina ou pelo menos um componente da mesma.

[0054] Um quinto aspecto da invenção se refere a um sistema para supervisionar operação de pelo menos uma

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34/87 máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. 0 sistema compreende uma rede que compreende uma pluralidade de dispositivos. Pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são dispositivos de acordo com o quarto aspecto da invenção. Cada dispositivo dentre o pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos é conectável a uma máquina da instalação industrial e compreende: um primeiro processador configurado para computar uma primeira tarefa de processamento em tempo real com dados obteníveis a partir da máquina à qual o dispositivo é conectável, em que a primeira tarefa de processamento é para solucionar a primeira consulta; e um segundo processador configurado para computar localmente uma segunda tarefa de processamento para solucionar outra consulta (ou seja, a segunda tarefa de processamento não está ligada à computação paralela).

[0055] Um sexto aspecto da invenção se refere a uma instalação industrial que compreende: uma pluralidade de máquinas; e uma rede para supervisionar operação de pelo menos uma máquina dentre a pluralidade de máquinas ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão. A rede compreende uma pluralidade de dispositivos. Pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são dispositivos de acordo com o quarto aspecto da invenção. Cada dispositivo dentre o pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos é conectável a uma máquina da instalação industrial e compreende: um primeiro processador

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35/87 configurado para computar uma primeira tarefa de processamento em tempo real com dados obteníveis a partir da máquina à qual o dispositivo é conectável, em que a primeira tarefa de processamento é para solucionar a primeira consulta; e um segundo processador configurado para computar localmente uma segunda tarefa de processamento para solucionar outra consulta (ou seja, a segunda tarefa de processamento não está ligada à computação paralela).

[0056] Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador de um dispositivo é configurado adicionalmente para compartilhar sua potência de processamento com a rede à qual o dispositivo é conectável e para computar pelo menos um encadeamento de uma terceira tarefa de processamento quando atribuído por outro dispositivo (isto é, o servidor) da rede, em que a terceira tarefa de processamento é para solucionar a segunda consulta. Nessas modalidades, a rede forma um aglomerado de computadores com pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. A rede compreende adicionalmente um servidor configurado para controlar o aglomerado de computação; particionar a terceira tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos; e atribuir um ou mais encadeamentos dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. Nesse sentido, o servidor compreende um processador configurado para gerenciar o aglomerado de computação, a fim de particionar a terceira tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos e atribuir e transmitir pelo menos um

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36/87 encadeamento ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos. Um sétimo aspecto da invenção se refere a um dispositivo para supervisionar e controlar uma ou mais máquinas de aplicação industrial que têm sensores, em que o dispositivo compreende: portas de entrada/saída para conexão a outros dispositivos similares; um bloco de obtenção de dados com uma interface de sensor conectada a uma máquina de aplicação industrial para receber dados de múltiplos sensores da máquina; pelo menos uma memória; um primeiro processador que recebe os dados de múltiplos sensores e que usa os dados para computar em tempo real uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta em relação à operação da máquina à qual o dispositivo é conectado; e um segundo processador que compartilha a potência de processamento do mesmo com uma rede de aglomerados de computação, composto de dispositivos similares, ao qual o dispositivo é conectado, computando, quando atribuído por um dispositivo da rede, pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento para solucionar a segunda consulta.

[0057] Em algumas modalidades da invenção, o segundo processador envia uma solução da segunda tarefa de processamento ao dispositivo da rede para solucionar a segunda consulta.

[0058] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador fornece uma solução para a primeira consulta ao segundo processador e/ou deriva uma primeira instrução de uma solução para a primeira consulta e fornece a primeira instrução à máquina à qual o mesmo está conectado.

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37/87 [0059] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador recebe adicionalmente uma segunda instrução da rede de aglomerados de computação ou do segundo processador e fornece a segunda instrução à máquina à qual o mesmo é conectado.

[0060] Um oitavo aspecto da invenção se refere a um sistema para supervisionar e controlar uma ou mais máquinas de aplicação industrial que têm sensores, com o uso de uma pluralidade de dispositivos de computação separados, em que o sistema compreende: um servidor conectado para comunicação com a pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação, em que o servidor controla a operação dos dispositivos; em que cada um dentre os dispositivos tem portas de entrada/saída para conexão a outros dispositivos similares; cada um dos dispositivos tem um bloco de obtenção de dados com uma interface de sensor conectada a uma máquina para receber dados de múltiplos sensores da máquina; cada um dos dispositivos tem pelo menos uma memória; cada um dos dispositivos tem um primeiro processador que recebe os dados de múltiplos sensores e que usa os dados para computar em tempo real uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta em relação à operação da máquina à qual o dispositivo é conectado; e o servidor tem pelo menos uma memória e pelo menos um processador para solucionar uma segunda consulta particionando-se em encadeamentos a segunda tarefa de processamento para solucionar a segunda consulta e atribuindo-se os encadeamentos aos dispositivos para computação cooperativa da segunda tarefa de processamento; e cada um dos dispositivos que tem um

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38/87 segundo processador que compartilha a potência de processamento do mesmo com o aglomerado de computação, computando pelo menos um encadeamento atribuído pelo servidor e enviando uma solução do mesmo ao servidor para solucionar a segunda consulta.

[0061] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador de cada dispositivo fornece uma solução para a primeira consulta ao segundo processador de cada dispositivo e/ou deriva uma primeira instrução de uma solução para a primeira consulta e fornece a primeira instrução à máquina à qual o mesmo está conectado.

[0062] Em algumas modalidades da invenção, o pelo menos um processador do servidor deriva uma segunda instrução de uma solução para a segunda consulta e fornece a segunda instrução a uma máquina através do dispositivo que é conectado a uma dita máquina.

[0063] Em algumas modalidades da invenção, o pelo menos um processador do servidor recebe adicionalmente saídas dos encadeamentos dos dispositivos, processar as saídas para computar a segunda tarefa de processamento e fornece a solução para a segunda consulta.

[0064] Um novo aspecto da invenção se refere a um sistema para supervisionar e controlar uma ou mais máquinas de aplicação industrial que têm sensores, com o uso de uma pluralidade de dispositivos de computação separados, em que o sistema compreende: um servidor conectado para comunicação com a pluralidade de dispositivos que formam um aglomerado de computação, em que o servidor controla a operação dos dispositivos; em que cada um dentre os dispositivos tem portas de entrada/saída para conexão a

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39/87 outros dispositivos similares; cada um dos dispositivos tem um bloco de obtenção de dados com uma interface de sensor conectada a uma máquina para receber dados de múltiplos sensores da máquina; cada um dos dispositivos tem pelo menos uma memória; cada um dos dispositivos tem um primeiro processador que recebe os dados de múltiplos sensores e que usa os dados para computar em tempo real uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta em relação à operação da máquina à qual o dispositivo é conectado; e o servidor tem pelo menos uma memória e pelo menos um processador para solucionar uma segunda consulta particionando-se em encadeamentos a segunda tarefa de processamento para solucionar a segunda consulta e atribuindo-se os encadeamentos a alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos para computação cooperativa da segunda tarefa de processamento; e cada um dos dispositivos que tem um segundo processador que compartilha a potência de processamento do mesmo com o aglomerado de computação, computando pelo menos um encadeamento atribuído pelo servidor e enviando uma solução do mesmo ao servidor para solucionar a segunda consulta.

[0065] Em algumas modalidades da invenção, o primeiro processador de cada dispositivo deriva uma primeira instrução de uma solução para a primeira consulta e fornece a primeira instrução à máquina ao qual o mesmo está conectado.

[0066] Em algumas modalidades da invenção, o pelo menos um processador do servidor deriva uma segunda instrução de uma solução para a segunda consulta e fornece a segunda instrução a uma máquina através do dispositivo que é

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40/87 conectado a uma dita máquina.

[0067] Em alqumas modalidades da invenção, o pelo menos um processador do servidor recebe adicionalmente saídas do um ou mais encadeamentos dos dispositivos, processar as saídas para computar a sequnda tarefa de processamento e fornece uma solução para a sequnda consulta.

[0068] Um décimo aspecto da invenção se refere a um método para supervisionar a operação de pelo menos uma máquina de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina com base em tal supervisão, por meio de uma rede que compreende um servidor e uma pluralidade de dispositivos que formam um aqlomerado de computação, em que pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos são conectáveis a uma máquina da instalação industrial, em que o método compreende: obter, cada dispositivo dentre os pelo menos alquns dispositivos, dados de sensor da máquina à qual o dispositivo é conectável; computar em tempo real, em um primeiro processador de cada dispositivo dentre pelo menos alquns dispositivos, uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta com os dados obtidos; receber, cada dispositivo dentre os pelo menos alquns dispositivos, pelo menos um encadeamento de uma sequnda tarefa de processamento para solucionar uma sequnda consulta quando atribuída pelo servidor; computar, em um sequndo processador de cada dispositivo dos pelo menos alquns dispositivos, o pelo menos um encadeamento recebido, em que o sequndo processador é confiqurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede; no servidor, controlar o aqlomerado de computação, particionar

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41/87 a segunda tarefa de processamento em uma pluralidade de encadeamentos e atribuir um ou mais encadeamentos dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos.

[0069] Em algumas modalidades da invenção, o pelo menos alguns dispositivos compreendem cada dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos.

[0070] Em algumas modalidades da invenção, a computação da primeira tarefa de processamento compreende: préprocessar os dados para formar um conjunto de dados e selecionar um subconjunto de dados, a partir do conjunto de dados, para solucionar a primeira consulta; ou préprocessar os dados a fim de formar um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta.

[0071] Em algumas modalidades da invenção, o método compreende adicionalmente: no primeiro processador, derivar uma instrução após solucionar a primeira consulta e transmitir a instrução ao segundo processador de um mesmo dispositivo ou da máquina conectável ao dispositivo.

[0072] Em algumas modalidades da invenção, o método compreende adicionalmente, no segundo processador, computar localmente uma terceira tarefa de processamento para solucionar uma consulta. Em algumas modalidades da invenção, a computação da terceira tarefa de processamento compreende pré-processar dados obteníveis do servidor ou qualquer dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos para formar um conjunto de dados para solucionar a consulta.

[0073] Em algumas modalidades da invenção, o método

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42/87 compreende adicionalmente, no servidor: receber saídas do um ou mais encadeamentos dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos; processar as saídas para computar a segunda tarefa de processamento; e fornecer uma solução à segunda consulta.

[0074] Em algumas modalidades da invenção, cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos realiza obtenção de dados, a partir da máquina à qual o dispositivo é conectável, sincronizado com a obtenção de dados realizada por outros dispositivos dentre os pelo menos alguns dispositivos, da máquina à qual cada um dentre os dispositivos é conectável.

[0075] Em algumas modalidades da invenção, o método compreende adicionalmente, por meio de um dispositivo de rede, transmitir dados dentro da rede a um dispositivo de computação externo à rede.

[0076] Al ém disso, vantagens similares, como descrito para o primeiro, segunda e terceiros aspectos da invenção também podem ser aplicáveis ao quarto, quinto e sexto aspectos da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0077] Para concluir a descrição e para proporcionar um melhor entendimento da invenção, um conjunto de desenhos está disponível. Os ditos desenhos formam uma parte integral da descrição e ilustram modalidades da invenção que não devem ser interpretadas como restrições do escopo da invenção e apenas como exemplos de como a invenção pode ser realizada. Os desenhos compreendem as seguintes figuras:

[0078] A Figura 1 mostra o modelo piramidal que ilustra

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43/87 o paradigma de como os dados são processados em redes industriais com base em loT e/ou IIoT de acordo com a técnica anterior.

[0079] A Figura 2 mostra um esquema de uma arquitetura da técnica anterior para a supervisão de instalações industriais.

[0080] A Figura 3 mostra esquematicamente um sistema formado por uma pluralidade de nós de acordo com uma modalidade da invenção.

[0081] As Figuras 4 e 5 mostram esquematicamente sistemas formados por uma pluralidade de nós de acordo com diferentes modalidades da invenção, com as máquinas às quais os nós que formam redes respectivas são conectados, e também a interconexão de redes respectivas à nuvem/neblina. [0082] A Figura 6A ilustra um esquema de uma máquina de uma instalação industrial à qual o dispositivo da presente revelação é conectável. A Figura 6B ilustra um esquema da infraestrutura industrial mundial de uma empresa; a infraestrutura pode ser controlada pelos dispositivos e pelo sistema da presente revelação em cooperação com instalações existentes de nuvem/neblina.

[0083] A Figura 7A mostra esquematicamente as interfaces e os processadores de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção, e a Figura 7B mostra esquematicamente diversas funcionalidades das quais tal dispositivo pode ser dotado para sua operação.

[0084] A Figura 8 ilustra em diagramas uma consulta solucionável por um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção, ou localmente ou em paralelo com outros dispositivos.

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44/87 [0085] A Figura 9A mostra um modelo piramidal similar ao da Figura 1, porém que ilustra o paradigma de como os dados podem ser processados com um sistema de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 9B mostra uma pirâmide computacional com computação líquida, computação em solo, computação em neblina e computação em nuvem.

[0086] A Figura 10 mostra em diagramas um exemplo de como o sistema pode supervisionar a operação de uma máquina de uma instalação industrial.

[0087] A Figura 11 mostra em diagramas outro exemplo de como o sistema pode supervisionar a operação de uma máquina de uma instalação industrial.

[0088] A Figura 12 ilustra um componente giratório cuja operação pode ser supervisionada com um dispositivo e/ou um sistema de acordo com modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DE UMA MANEIRA DE LEVAR A CABO A INVENÇÃO [0089] As Figuras 3 a 5 mostram diferentes modalidades de um sistema que forma uma rede de acordo com a presente invenção que pode ser particularmente adequado para supervisionar e analisar o comportamento, operação e/ou desempenho de uma ou mais máquinas de uma instalação industrial e eventualmente para atuar a uma ou mais máquinas e para predizer o comportamento, operação e/ou desempenho das mesmas e prescrever uma reação a tal comportamento, operação e/ou desempenho.

[0090] A rede inclui uma pluralidade de dispositivos e um servidor que controla a rede e os dispositivos da mesma. Ao longo da presente revelação, os dispositivos e servidor também são denominados de nós da rede. Sem limitação, a instalação industrial pode pertencer a um dentre os

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45/87 seguintes campos: indústria automotiva, indústria do transporte, incluindo marítimo e aeroespacial, indústria de controle de tráfego aéreo, indústria de energia, indústria de equipamento médico, indústria de defensa cibernética e outras indústrias para propósito de fabricação entre outras. No contexto da presente revelação, uma máquina de uma instalação industrial se refere a qualquer dispositivo ou máquina usado para realizar um processo industrial.

[0091] Na Figura 3, o sistema inclui uma rede 100 que inclui, por sua vez, um servidor 10 e uma pluralidade de dispositivos 21-26 configurados como um aglomerado de computação. Cada dispositivo 21-26 tem um primeiro processador e um segundo processador, como descrito posteriormente, e é conectável tanto a uma máquina (ou um componente da mesma) de uma instalação industrial (através das interfaces ou portas de entrada/saída 29) quanto a uma rede (através de interfaces ou portas de entrada/saída 28) como a rede 100. A rede ilustrada 100 é implementada em uma topologia de anel, porém qualquer outra topologia que permite que uma configuração de aglomerado de computação também seja possível, como uma topologia de estrela. No entanto, devido à natureza das instalações industriais, o uso de uma topologia de anel pode ser altamente conveniente visto que a rede permanece completamente operativa até mesmo após a falha de um enlace de comunicação entre dois nós adjacentes; pelo menos motivo, essa topologia facilita o cabeamento da rede viso que quando uma máquina nova máquina é adicionada à instalação industrial, dois nós adjacentes podem ser desconectados um do outro de modo que um dispositivo adicional possa ser adicionado entre os

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46/87 mesmos. De modo similar, visto que o sistema é escalável e a potência de processamento do mesmo depende do número de dispositivos na rede, pode ser conveniente adicionar mais nós à rede na forma de dispositivos até mesmo caso máquinas novas não sejam incorporadas à instalação industrial. Os dispositivos 21-26, uma vez que são interconectados com enlaces 110, formam um aglomerado de computação gerenciado pelo servidor 10. O servidor 10 é configurado para atribuir encadeamentos de tarefas para serem computados a pelo menos alguns dispositivos 21-26 para computação de alto desempenho, como será explicado posteriormente. Os enlaces 110 incluem, de preferência, fibras ópticas. O servidor 10 pode compreender um dispositivo, como os dispositivos 2126, ou pode compreender um dispositivo diferente, por exemplo, que tem recursos de processamento intensificados ou mais potentes.

[0092] Em relação à Figura 4, cada um dos dispositivos 21-26 é conectável a uma ou mais máquinas 121-125 (por exemplo, como representado na Figura 4) através de uma ou mais interfaces 29. A conexão entre um dispositivo e uma máquina pode ser uma conexão direta ou uma conexão indireta (isto é, por meio de um dispositivo de interconexão, como um comutador Ethernet); além disso, essa conexão pode ser cabeada ou sem fio. Um dispositivo é conectável a uma máquina de modo que possa obter ou receber dados de múltiplos sensores da mesma, por exemplo, por meio de sensores e/ou por meio de dispositivos de controle (isto é, controladores) como um PLC ou um CNC que pode influenciar a máquina. Nesse sentido, visto que o dispositivo é conectável diretamente ou indiretamente à máquina, quando o

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47/87 dispositivo é conectado à máquina, o dispositivo também pode enviar dados à máquina quando necessário (por exemplo, para ajustar parâmetros de um componente, para desligar a máquina etc.).

[0093] Visto que cada máquina pode produzir diferentes volumes de dados (entendidos como abrangendo amostras), em algumas modalidades, pode ser necessário que mais de um dispositivo seja conectável à máquina a fim de cooperar com a quantidade de dados que o mesmo gera. Isso é ilustrado nas Figuras 4 e 5, nas quais os dispositivos 25, 26 das respectivas redes 101, 102 são conectados à máquina 125, ao passo que cada um dentre os dispositivos restantes 21-24 da rede 101, 102 é conectado respectivamente a uma dentre as máquinas 121-124. Devido ao fato de que os dispositivos 2126 e a rede 100, e similarmente os dispositivos 21-27 e as redes respectivas 101, 102, podem reduzir o tempo de reação a qualquer inquérito ou defeito potencial/real nas máquinas associadas às redes 100-102, as redes 100-102 são especialmente úteis em aplicações industriais em que a consequência de uma falha da máquina pode ser, por exemplo, uma grande perda econômica.

[0094] Como mostrado nas modalidades ilustradas nas Figuras 4 e 5, as redes 101, 102 podem ser conectadas à nuvem e/ou neblina/borda 150 por meio de um dispositivo de rede 200 (por exemplo, modem/roteador de Ethernet) dos sistemas gue permite a comunicação com a nuvem e/ou neblina/borda 150. Tal conexão à nuvem e/ou neblina também pode ser implementada no sistema da Figura 3 (não ilustrado no mesmo) . Particularmente, na Figura 4, um servidor 11 é conectado através de um enlace de comunicação 18 a um

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48/87 dispositivo 27 e o servidor 11 é, em seguida, conectado ao dispositivo de rede 200. O dispositivo 27 também forma parte da rede 101. Desse modo, o servidor 11 também funciona como uma porta de comunicações que possibilita a conexão da rede 101 a outras redes externas à rede 101, como redes 150 para computação em nuvem ou neblina/borda. [0095] Alternativamente, como mostrado na Figura 5, um servidor 12 pode incluir uma interface de rede 19 através da qual o mesmo é conectável ao dispositivo 27 e, logo, à rede 102. A capacidade de processamento do servidor 12 pode ser adicionada à funcionalidade de computação de alto desempenho da rede 102. Os processadores dos dispositivos 21-27 (por exemplo, segundos processadores dos mesmos) podem executar uma arquitetura de conjunto de instruções diferente de uma arquitetura de conjunto de instruções executada pelo servidor 12. Quando esse for o caso, a interface de rede 19 pode ser configurada para converter instruções da primeira arquitetura de conjunto de instruções à segunda arquitetura de conjunto de instruções e vice-versa. O servidor 12 é conectado ao dispositivo de rede 200 de modo que a rede 102 possa se comunicar com a nuvem e/ou neblina/borda 150.

[0096] Em qualquer uma das modalidades mostradas nas Figuras 3-5, o servidor 10,11,12 pode incluir meios de armazenamento de dados 15. Os meios de armazenamento de dados 15 são, de preferência, meios de memória não volátil, como uma unidade de disco rígido (HDD) ou uma unidade de estado sólido (SSD). Os meios de armazenamento de dados 15 podem armazenar quaisquer dados, incluindo dados associados a consultas, tarefas e encadeamentos.

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49/87 [0097] A Figura 6A mostra um esquema na forma de blocos funcionais de como as unidades/subsistemas diferentes de uma máquina exemplificativa 500 para partes de usinagem são inter-relacionados e como são conectáveis a um dispositivo para compartilhar os dados/amostra/informações geradas nos subsistemas/unidades. A máquina delineada 500 é uma máquina típica no campo da indústria automotiva, porém blocos funcionais similares podem representar outras máquinas em diferentes campos.

[0098] A máquina 500 desse exemplo é composta pelas seguintes unidades, subsistemas e/ou componentes:

[0099] A unidade de usinagem 511: Sua função é garantir que a ferramenta para usinagem tenha precisão, força e torque suficiente para realizar a tarefa de usinagem com o desempenho necessário (qualidade, taxa de produção...). Com essa finalidade, a unidade de usinagem 511 tem quatro eixos geométricos servocontrolados: eixos geométricos de X, Y e Z para o movimento linear da ferramenta no espaço e o eixo geométrico S para controlar a rotação da ferramenta. Cada eixo geométrico é acionado por um motor e controlado por um CNC 581 (geralmente abrangido pelo bloco de PLC/CNC 516) . Um barramento de CNC 501 comunica os motores com o CNC 581, compartilhando uma alta quantidade de informações em relação à situação dos motores (consumo de energia, temperatura, trajetórias comandadas etc.) e as leituras de sensores 561 - 564 (um para cada eixo geométrico) que controlam o movimento com alta precisão (codificadores, sensores de temperatura etc.). Além disso, um módulo de I/O 521 conectado a um barramento de campo 502 permite conectar sensores adicionais 531 (acelerômetros, comutadores

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50/87 indutivos, comutadores de pressão etc.) para a rede e comandar outros atuadores 541 (cilindros de contrapesos etc.) da unidade de usinagem 511.

[0100] Uma unidade de fixação 512: Essa unidade 512 fixa a parte que será usinada. Esta precisa localizar a parte com precisão e precisa poder absorver as forças de corte produzidas no processo de usinagem. Os atuadores usados pelos mecanismos que fixam a parte precisam ser comandados e controlados pelos 532 (comutadores de limite, comutadores de controle de posição análoga etc.). Os sensores 532 e atuadores 542 são conectados a um módulo de I/O 522 que é conectado a um barramento de campo 502.

[0101] Uma unidade hidráulica / pneumática 513: Muitos dos mecanismos da máquina 500 são acionados por cilindros hidráulicos ou pneumáticos. Essa unidade 513 fornece fluxo adequado e pressão aos mecanismos. Alguns sensores 533 (pressão, fluxo, temperatura, nível etc.) controlam essa função de modo que seja realizada apropriadamente ao mesmo tempo que as válvulas solenoides 543 gerenciam os circuitos. Os sensores 533 e as válvulas 543 são conectados a um módulo de I/O 523 que é conectado ao barramento de campo 502.

[0102] Uma unidade de resfriamento 514: A unidade de resfriamento 514 fornece fluido de resfriamento a esses sistemas da máquina 500 que precisa ser resfriado. Há alguns sensores 534 para controlar essa função de modo que seja realizada adequadamente. De modo similar à unidade hidráulica 513, algumas válvulas 544 gerenciam o circuito. Os sensores 534 e as válvulas 544 são conectados a um módulo de I/O 524 que é conectado ao barramento de campo

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502 .

[0103] Uma unidade de carga / de descarregamento 515: É o sistema gue carrega e descarrega a parte a ser processada automaticamente na máquina 500. Para essa finalidade, a unidade 515 tem dois eixos geométricos servocontrolados 565-566 conectados ao CNC 581 como aqueles na unidade de usinagem 511. Esses eixos geométricos 565-566 têm que realizar os movimentos da unidade 515. Além disso, um módulo de I/O 525 conectado ao barramento de campo 502 permite conectar sensores adicionais 535 (comutadores indutivos, comutadores de pressão etc.) à rede e comandar outros atuadores 545 (prendedores etc.) da unidade de carregamento/descarregamento 515.

[0104] Uma unidade de controle de qualidade 517: Considerando as altas taxas de produção desses tipos de linhas de produção na indústria automotiva, é mandatório

controlar a	qualidade das	partes	produzidas de	modo que
estejam sob	especificação.	Nesse	exemplo, essa	função é
realizada por uma câmera	583 e	uma sonda de	toque de
medição 584, comutador 570	dentre os qua	is as duas são conectadas a um
[0105] Um	wattímetro 51	8: Este	permite saber como a

máquina 500 trabalha em termos de consumo de energia a fim de otimizar o mesmo. O wattímetro 518 é conectado a outro comutador 571.

[0106] Uma interface humano-máquina (HMI) 519: Esta fornece uma interface através da qual um usuário pode interagir com a máquina 500. A HMI 519 também é conectada ao comutador 571.

[0107] 0 comutador 57 0 tem o barramento de campo 502

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52/87 como uma entrada, e o comutador 570 é conectado ao PLC 582 do PLC/CNC 516. O CNC 581 também está conectado ao PLC 582 que, por sua vez, está conectado ao comutador 571. Um dispositivo, como descrito na presente revelação, pode ser, por exemplo, conectável à máquina 500 da Figura 6A por meio do comutador 571, ou seja, o dispositivo pode se conectar ao comutador 571 a fim de obter os dados da máquina 500.

[0108] No esquema da Figura 6A, o comutador 571 pode se comunicar com o dispositivo conectável do mesmo com o uso do IP (Protocolo de Internet), e os dados podem ser transferidos com o uso de um protocolo para transmissão confiável, como TCP (Protocolo de Controle de Transmissão); a comunicação pode ser estabelecida por meio de uma conexão física ou sem fio. Em implementações alternativas, o dispositivo pode se conectar diretamente aos módulos de I/O na máquina com as interfaces/portas correspondentes do dispositivo. Para esse propósito, o dispositivo é dotado de portas de I/O que permitem a conexão de interfaces físicas; as portas podem ser adaptadas para conexão de diferentes interfaces físicas como, por exemplo, porém sem limitação, RJ-45. Em suma, cada dispositivo (os dispositivos nas Figuras 3-5) recebe dados e/ou amostras dentre uma pluralidade de sensores fornecidos em diferentes elementos ou componentes da máquina, através de interfaces diretamente ou indiretamente conectáveis aos sensores e/ou a outras fontes de processamento e meios de comunicação, como controladores (por exemplo, PLC, CNC etc.) da máquina. Os exemplos não limitativos de sensores são sensores de temperatura, sensores de vibração, sensores de pressão, sensores de posição, sensores de velocidade, câmeras de CCD

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53/87 e/ou CMOS, microfones entre outros. Maneiras alterativas de conectar ou interconectar os módulos de I/O a uma unidade de controle podem ser implementadas em vez disso. Embora algumas máguinas de uma instalação industrial sejam dotadas de sistemas de alarme que disparam um alarme quando um ou mais valores medidos estão além de valores de limiar, esses sistemas não têm capacidade para analisar todos os dados emitidos pela máquina, seus controladores e/ou seus sensores; os dados emitidos podem ser indicativos de possíveis falhas até mesmo quando os valores medidos estão dentro de um intervalo que corresponde à operação normal. Desse modo, a fim de verificar a operação e uma máquina e reagir à mesma ou predizer seu desempenho ou operação (por exemplo, possível falha, eficiência ou redução de produtividade, garantia de qualidade etc.) de modo a antecipar uma falha, por exemplo, pode ser necessário solucionar consultas com os dados fornecidos pela máquina e seus dispositivos associados (por exemplo, sensores, atuadores, controladores etc.), como será explicado detalhadamente a seguir na presente revelação.

[0109] Com referência à Figura 6B, é explicado como o dispositivo, rede e sistema da presente revelação possibilita o controle de um ambiente industrial e possibilitam o fornecimento de uma resposta adequada às condições de demanda do controle de um ambiente industrial. É aplicado também como a rede coexiste, intensificar e usa sinergias com computação em neblina/de nuvem.

[0110] A Figura 6B mostra esquematicamente os níveis nos quais a infraestrutura industrial mundial de uma empresa pode ser dividida. Em um nível superior 2000, um cliente ou

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54/87 empresa final é representado. A empresa pode operar, por exemplo, na indústria automotiva. 0 Gerenciamento de Empresa 2000 pode ter diferentes usinas industriais 2100, 2200 espalhadas pelo mundo, representadas em um segundo nível na Figura 6B. Por exemplo, uma primeira usina pode estar localizada ne Europa, uma segunda usina pode estar localizada na América e uma Terceira pode estar localizada na Ásia. Cada usina é composta por diversas linhas industriais, formando um terceiro nível. Por meio de exemplo, na Figura 6B, três linhas 2110, 2120, 2130 da primeira usina 2100 são mostradas e uma linha 2210 da segunda usina 2200 é mostrada. Um quarto desenvolvimento de nível é composto de máquinas que formam parte de cada linha industrial. Por exemplo, na Figura 6B, duas máquinas 2111, 2112 que pertencem à linha 2110 são esquematizadas. Uma dessas máquinas pode ser, por exemplo, a máquina 500 mostrada na Figura 6A. Como na Figura 6A, as máquinas 2111, 2112 que pertencem à linha 2110 compreendem diversos componentes. A máquina 2111 pode ser uma ferramenta de usinagem que compreende uma unidade de usinagem 2111a, uma unidade de fixação 2111b etc. Cada componente pode ter, por sua vez, diversos elementos; Por exemplo, a unidade de usinagem pode compreender servomotores para mover a unidade de usinagem ao longo de 3 eixos geométricos (eixo geométrico X, eixo geométrico Y e eixo geométrico Z) e um fuso. O fuso, por sua vez, compreende diferentes subelementos a serem controlados, como um motor, um mancai frontal e um mancai traseiro. Os sensores, como os acelerômetros mostrados na Figura 6B, podem ser usados a fim de controlar os muitos subelementos de uma máquina. Um

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55/87 sistema para analisar o comportamento, operação e/ou desempenho de uma instalação industrial, como revelado, de acordo com as Figuras 3-5 pode ser usado, por exemplo, para controlar a operação de cada linha 2110, 2120, 2130, 2210 mostrada na Figura 6B, por exemplo, conectando-se pelo menos um dispositivo (como dispositivo 20 das Figuras 7A7B) para cada máquina de cada linha.

[0111] Agora, o controle dos negócios esquematicamente representado na Figura 6B envolve diferentes níveis de controle ou supervisão. Em um mundo de gerenciamento de negócios, esse controle é aplicado impondo-se consultas cuja resposta reflete a operação e/ou desempenho de todo ou de uma parte dos negócios. Por exemplo, a fim de verificar o comportamento de um componente e reagir ao mesmo, ou predizer o desempenho de uma instalação (por exemplo, possível falha, redução de eficiência ou de produtividade, garantia de qualidade etc.) de modo a antecipar uma falha, por exemplo, pode ser necessário solucionar consultas com/dos dados fornecidos pela máquina e seus dispositivos associados (por exemplo, sensores, atuadores controladores etc.). Por exemplo, uma consulta pode se refere à operação ou situação de um componente de uma máquina ou à operação ou uma situação de uma máquina ou até mesmo para a operação ou situação de toda uma linha industrial ou instalação à evolução de todos os negócios mundiais. As consultas podem ser definidas em um dispositivo da rede, no servidor do mesmo ou até mesmo fora da rede formada pelos dispositivos, por exemplo, em um servidor localizado na nuvem/neblina/borda, nesse caso as consultas podem ser transmitidas aos nós e processadores dos mesmos, por meio

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56/87 de enlaces de comunicação.

[0112] Como será explicado com referência à Figura 8, a fim de solucionar uma consulta, uma tarefa associada à consulta precisa ser computada. Em outras palavras, uma tarefa compreende ou envolve todo o processamento necessário para fornecer uma resposta à consulta. Alguns exemplos não limitativos de consultas para supervisionar diferentes níveis de um negócio industrial são como a seguir. Em um tratamento térmico a calor, no qual uma câmera termográfica de alta velocidade é usada para controlar o processo de tratamento (tal câmera é, por exemplo, incluído na máquina mostrada na Figura 6A e indicada com 583), diferentes consultas podem ser impostas: 0 processo térmico iniciou?, A fonte de calor está funcionando?, A distribuição de temperatura é adequada para obter o tratamento de superfície exigido?, Há qualquer superfície correndo risco de atingir a temperatura de fusão?, A distribuição de temperatura é constante para cada produto de trabalho?. Em um componente giratório que tem mancais de esfera, diferentes consultas podem ser impostas: A frequência de passagem de esfera do anel interno está abaixo de seu limite máximo?, Qual é a amplitude de aceleração instantânea para a frequência de giro da esfera?, Quando é a vida útil restante de um componente de mancai de esfera?, 0 mancai de esfera que está sofrendo uma degradação anormal?, 0 mancai de esfera precisa ser substituído ou submetido à manutenção?. As consultas anteriores são consultas em relação à operação de uma máquina ou um componente da mesma. Essas consultas também são denominadas de primeiras consultas e segundas

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57/87 consultas, como explicado com referência às Figuras 7A-7B. Por meio de exemplo, outra segunda consulta pode ser a determinação da operação de uma máquina em comparação à operação de outras máquinas do mesmo tipo. Ou seja, de acordo com a operação de todas as máquinas de um mesmo tipo, um modelo de funcionamento é produzido, compreendendo quaisquer variações pequenas dentre máquinas do mesmo tipo. Em seguida, o estado de uma máquina pode ser calculado e comparado constantemente ao modelo normal.

[0113] Outras consultas que se referem a um nível superior de abstração, como consultas em relação ao conhecimento (informações contextualizadas) da instalação industrial (isto é, uma linha industrial, uma usina ou até mesmo um grupo de usinas), como consultas de cunho empresarial, são aquelas tratadas fora da rede de aglomerados de computação. Essas consultas são, de preferência, tratadas na nuvem e/ou na neblina/borda. Os exemplos não limitativos dessas consultas são: Quantos recursos humanos a instalação industrial precisa para garantir uma Eficiência de Equipamento Geral de 90 %? Ou quantas partes essa instalação pode produzir caso a Eficiência de Equipamento Geral seja 90 %? Essas consultas têm normalmente como entradas as soluções às consultas tratadas a nível de computação em solo (ou seja, dentro do aglomerado de computação), como consequência disso o volume de dados enviados e tratados na computação em neblina/nuvem/borda é reduzido em relação ao volume de dados tratados na computação em solo. O nível de computação em solo é descrito detalhadamente com referência às Figuras 7A-7B. A Figura 7A mostra esquematicamente um dispositivo

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58/87 de acordo com uma modalidade da invenção em uma forma de diagrama de blocos. O dispositivo 20 pode ser, por exemplo, qualquer um dos dispositivos 21-26 ilustrados nas Figuras 3 ou qualquer um dos dispositivos 21-27 ilustrados nas Figuras 4-5.

[0114] 0 dispositivo 20 compreende um bloco de obtenção de dados de múltiplos sensores 60 através do qual o dispositivo 20 é conectável a uma máquina (por exemplo, a máquina 500) . O bloco de obtenção de dados de múltiplos sensores 60 inclui software de obtenção de dados e utilizando como interface o sensor. Em outras palavras, o bloco de obtenção de dados de múltiplos sensores atua como uma interface com uma ou mais portas de uma máquina que pertence ao sistema industrial, instalação ou infraestrutura sob controle. Essa interface também é ilustrada nas Figuras 3-4 como portas 29; as portas 29 podem fornecer direta ou indiretamente uma interface com sensores. Alguns exemplos não limitativos de sensores são sensores de temperatura, sensores de vibração, sensores de captura de imagem entre outros.

[0115] A conexão entre uma máquina e um dispositivo respectivo pode ser cabeada ou sem fio; o dispositivo pode ser conectado a um controlador (por exemplo, PLC, CNC) controlando a máquina, ou a um barramento de campo através do qual os dados originados em diferentes sensores que pertencem a uma determinada máquina são transmitidos. Essa conexão pode ser direta (conexão direta entre o dispositivo e a máquina) ou indireta (através de uma cadeia hierárquica, por exemplo).

[0116] 0 dispositivo 20 compreende adicionalmente a

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59/87 primeiro processador 61 que é configurado para realizar computação líquida 71. Particularmente, a computação líquida 71 se refere à computação de uma tarefa de processamento para solucionar uma consulta. Para computar a tarefa de processamento, na computação líquida 71, o primeiro processador 61 processa os dados de múltiplos sensores obtidos através do bloco de obtenção de dados de múltiplos sensores 60 (de uma máquina); o processamento dos dados de múltiplos sensores pode abranger pré-processamento dos dados e/ou selecionar variáveis dos dados de múltiplos sensores. Quando o primeiro processador 61 realiza computação líquida 71, este realiza o processamento dos dados e solução de uma consulta localmente e em tempo real (também denominados de uma primeira consulta) de modo que o sistema possa detectar e reagir a um comportamento anormal repentino ou a uma operação da máquina.

[0117] Em algumas modalidades, o primeiro processador 61 pode compreender adicionalmente uma unidade de processamento central que tem hardware/componentes eletrônicos programáveis, como, porém sem limitação, um circuito integrado programável em campo, como um FPGA (isto é, arranjo de portas programáveis em campo), então configurado para executar um sistema de operação em tempo real que gerencia o circuito integrado programável em campo ou SoC e a computação líquida 71. Isso possibilita a computação de tarefas associadas às primeiras consultas nos tempos de ciclo de processamento, como entre 1/1,5 GHz e 1/0,8 GHz, ou seja, entre 0,67 ns (nanossegundos) e 1,25 ns. Desse modo, a supervisão de uma máquina ou de um componente da mesma pode ser obtida em tempo real. Além

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60/87 disso, as modalidades em que o primeiro processador 61 inclui um circuito integrado programável em campo são especialmente vantajosas em aplicações que programação/reprogramação rápida de consultas é desejada, devido ao fato de que esses circuitos permitem tal programação/reprogramação rápida.

[0118] Por exemplo, referindo-se novamente à Figura 6B, uma consulta em relação a qualquer máquina ou componente em qualquer usina 2100, 2200 pode ser reprogramada por um operador offline. Em outras palavras, as consultas - ou primeiras consultas, ou segundas consultas ou consultas de um nivel de abstração superior -, podem ser definidas em um dispositivo 20 da rede 100, 101, 102, no servidor 10, 11, 12 da mesma ou até mesmo fora da rede formada pelos dispositivos, por exemplo, em um localizado na nuvem/neblina. Isso possibilita que a reprogramação remota de uma consulta de qualquer localização física remota que fornece um acesso à nuvem/neblina esteja disponível.

[0119] Al ém disso, o dispositivo 20 também compreende um segundo processador 62 que é configurado para realizar computação em solo 72. Durante a realização da computação em solo 72, o segundo processador 62 pode solucionar encadeamentos nos quais uma tarefa associada a uma consulta é dividida, como explicado posteriormente com referência à Figura 8, guando o dispositivo 20 forma parte de uma rede em uma configuração de aglomerado de computação (como a rede 100, 101, 102 das Figuras 3-5), ou seja, em uma configuração de HPC. Portanto, nesse caso, uma resposta ou solução para essas consultas pode ser obtida computando-se uma tarefa de maneira distribuída. Consequentemente, o

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61/87 segundo processador 62 do dispositivo 20 coopera com o segundo processador de outros dispositivos dentro de uma mesma rede para solucionar uma consulta (também denominada de segunda consulta). O segundo processador 62 está destinado a solucionar os encadeamentos (porções de uma tarefa associadas à consulta) durante a realização de uma computação em solo 72. Os encadeamentos são partes paralelizáveis da tarefa associada à consulta a ser solucionada e que o servidor da rede distribui por todos os dispositivos da rede. Desse modo, segundas consultas são consultas associadas a tarefas de natureza paralelizável, ou seja, tarefas solucionadas com HPC. Um segundo processador 62 de um dispositivo 20 soluciona localmente o encadeamento atribuído ao mesmo pelo servidor da rede. O segundo processador 62 também pode computar tarefas independentes da HPC, ou seja, pode realizar processamento de dados que não envolvem cooperação com outros dispositivos da rede.

[0120] A Figura 8 ilustra em diagrama uma consulta 1500. Um primeiro processador 61 ou um segundo processador 62 de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção pode solucionar a consulta 1500, que, por exemplo, pode fornecer informações em relação a um comportamento, operação ou uma situação de uma máquina (ou um componente da mesma) de uma instalação industrial. A fim de solucionar a consulta 1500, uma tarefa associada 1501 à mesma precisa ser computada. A tarefa 1501 compreende todo o processamento necessário para solucionar a consulta 1500. Em alguns casos, o primeiro processador 61 pode solucionar a consulta 1500 computando-se localmente a tarefa 1501.

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Particularmente, em alguns desses casos, a tarefa 1501 compreende processar dados, desse modo, solucionando-se a consulta 1500; o processamento dos dados pode acarretar no pré-processamento de dados e/ou na seleção de variáveis dos dados quando pré-processados, e em seguida, no processamento dos dados quando pré-processados e/ou uma quando vaiáveis específicas foram selecionadas. Em alguns outros casos, a consulta 1500 é solucionada por mais que um dispositivo, ou seja, a consulta 1500 é solucionada de maneira distribuída. Consequentemente, um servidor (por exemplo, como mostrado nas Figuras 3-5) de uma rede pode paralelizar a computação da tarefa 1501 dividindo-se a mesma em diversos encadeamentos 1510a-1510n (mostrados com linhas de seta tracejadas a título de ilustração apenas) de modo a realizar a HPC. Cada encadeamento 1510a-1510n pode ser enviado a um ou mais dispositivos de modo que o segundo processador do mesmo possa computar. Computando-se todos os encadeamentos 1510a-1510n, a tarefa 1501 pode ser, então, computada de modo a solucionar a consulta 1500. Além disso, em alguns casos, uma vez que todos os encadeamentos 1510a1510n tenham sido computados, antes de solucionar a consulta 1500 o processamento adicional do resultado da tarefa 1501 pode ser necessário para solucionar a consulta 1500. Particionando-se uma tarefa em encadeamentos, o tempo para solucionar a mesma pode ser diminuído em um grau maior ou menor dependendo do número de dispositivos (e a potência de processamento do seu segundo processador) disponível para realizar a computação em solo 72.

[0121] Na computação em solo 72, o segundo processador 62 do dispositivo 20 pode usar quaisquer dados ou

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63/87 informações obtidas a partir de qualquer dispositivo da rede ou o servidor por si só por meio do bloco de conectividade de rede 63 e/ou do primeiro processador 61 do mesmo dispositivo 20. Quando os dados ou informações a serem usados na computação em solo 72 são obtidos de outros dispositivos ou do servidor, os pacotes chegarão ao dispositivo 20 de um dentre os dois nós (ou até mesmo de ambos os nós, nesse caso um conjunto de pacotes é descartado) adjacente ao mesmo quando a rede tem uma topologia de anel, no entanto, isso não significa que o sistema é limitado a comunicações entre nós adjacentes: um nó retransmite os pacotes de modo que os mesmos percorram de nó a nó até que cheguem ao nó de destino.

[0122] 0 bloco de conectividade de rede 63 pode compreender uma ou mais interfaces através das quais o dispositivo 20 é conectável a uma rede. Na modalidade preferencial na qual a rede fornece uma topologia de anel, o bloco de conectividade de rede 63 inclui pelo menos duas interfaces e, de preferência, compreende um comutador de rede de baixa latência para encaminhamento de quadro como um comutador de 3 portas: duas das portas sendo dedicadas à conectividade de anel e uma porta interna de Ethernet para comunicação com o bloco de obtenção de dados de múltiplos sensores 60.

[0123] A Figura 7B mostra em um diagrama de blocos diversas funcionalidades com as quais o dispositivo 20 é dotado em uma modalidade da invenção. O dispositivo 20 é organizado de maneira hierárquica em duas partes: uma primeira parte (a metade inferior do dispositivo 20, como mostrado na Figura 7B, a título de ilustração apenas)

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64/87 dedicada para computação liquida 71, ou seja, para processar localmente dados e solucionar tarefas (por exemplo, para responder primeiras consultas) 81 com os dados como processados; e uma segunda parte (a metade superior do dispositivo 20, como mostrado na Figura 7B a título de ilustração apenas) dedicada para computação em solo 72 .

[0124] Em relação à metade inferior do dispositivo 20, o dispositivo 20 obtém dados da uma ou mais máquinas à qual o mesmo é conectável. Após o estágio de obtenção de dados 80, o primeiro processador 61 do dispositivo 20 processa 81 os dados. O processamento de dados 81 pode abranger préprocessamento, pelo qual os dados de múltiplos sensores são processados para formar um primeiro conjunto de dados de tamanho menor que os dados originais. Os exemplos de préprocessamento realizados nesse estágio podem incluir, por exemplo, limpar dados não significativos (isto é, aqueles fora do alcance de operação de um sensor), definir a precisão no recolhimento de dados (por exemplo, trucar decimais de modo a converter a variável de um tipo de dados numéricos em outros tipos de dados com menos bits, caso os decimais truncados possam ser negligenciados), transformações de dados (por exemplo, valores médios de computação, calores medianos, desvios padrão, entropias, mudanças de domínio como o domínio de tempo para o domínio de frequência com a Transformada de Fourier Rápida, por exemplo), e a aplicação de modelos já treinados para seleção variável para economizar largura de banda de transmissão de dados (por exemplo, selecionando pontos ou pixels de interesse em uma imagem digital de alta resolução

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65/87 ou extraindo informações em segundo plano de uma imagem digital) . Uma redução na quantidade de dados restantes a serem processados é obtida, desse modo, minimizando as computações adicionais gerais e consumo de energia. 0 processamento de dados 81 também pode abranger uma seleção de variáveis. Desse modo, a partir de um primeiro conjunto de dados (por exemplo, gerado em um estágio de préprocessamento), o primeiro processador 61 do dispositivo 20 pode transportar uma seleção de variáveis de modo a reduzir o número de variáveis que são redundantes ou que têm baixa significância, de acordo com o processamento adicional, para serem realizados pelo primeiro processador 61 para solucionar consultas, ao passo que algumas outras variáveis possam conter informações significativas para a primeira consulta ou consultas (ou até mesmo para outros propósitos, por exemplo, para solucionar outra primeira consulta ou consultas, para compartilhar com outros dispositivos dentro da rede de aglomerados de computação que pode precisa dos mesmos, para computação em neblina/de nuvem e/ou com a finalidade de registro em log) . A seleção de variável possibilita ou contribui para a redução do sobreajuste dentro das computações realizadas posteriormente. Deve-se verificar gue, em algumas modalidades, um único dispositivo pode receber dados de centenas de sensores que levam a produtividades elevadas; a partir dos grandes volumes de dados que são processados, uma fração dos dados pode ser suficiente para solucionar as consultas, desse modo, a solução variável pode reduzir a quantidade de dados que será usada na computação de tarefa sem afetar seu resultado, ou seja, sem influenciar a solução à consulta

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66/87 associada à tarefa que é computada tarefa. Em outras palavras, devido a um estágio de seleção variável, a eficiência pode ser aumentada reduzindo-se a carga computacional na tarefa. Um exemplo de uma seleção variável pode se refere a uma imagem digital com milhares de pixels dos quais apenas alguns pixels foram extraídos em um estágio de pré-processamento; no estágio de seleção variável, um subconjunto de pixels dos alguns pixels já extraídos é selecionado visto que esse subconjunto, junto de várias diferentes dessa imagem digital particular, pode ser suficiente para computar uma tarefa determinada. Outro exemplo pode se refere à vibração de componentes determinados dentro de um dispositivo em que o processamento de dados locais 81 pode produzir o espectro de frequência da vibração; parte do espectro pode ser descartada visto que não contém quaisquer informações úteis. Em seguida, a seleção variável pode apenas extrair valores particulares da parte restante do espectro que são relevantes para solucionar algumas consultas no processamento de dados 81 da computação líquida 71.

[0125] Com o conjunto de dados obtidos após o estágio de seleção variável, o primeiro processador 61 soluciona uma tarefa (associada a uma primeira consulta). A tarefa pode ser solucionada localmente (no primeiro processador 61) devido ao fato de que o conjunto de original de dados pode ter sido reduzido aplicando-se pré-processamento e seleção de variáveis. Desse modo, o primeiro processador 61 pode funcionar com uma quantidade reduzida de dados e computa uma tarefa com esses dados; o primeiro processador 61 realiza computações com o uso de parte ou de toda a

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67/87 capacidade computacional que o primeiro processador 61 tem disponível.

[0126] A metade superior do dispositivo 20 é dedicada à computação em solo 72. Na computação em solo 72, o dispositivo 20 realiza a HPC 93 de modo que consultas (segundas consultas) que exigem grande potência de processamento, ou seja, consultas associadas a tarefas cuja computação exige grande potência de processamento, possam ser solucionadas mais rápido quando distribuídas entre diversos dispositivos por meio de encadeamentos da tarefa paralelizável associada aos mesmos. O segundo processador 62 também pode computar tarefas independentemente da HPC realizando-se processado de dados local 91, ou seja, processamento de dados que não envolve cooperação com outros segundos processadores de dispositivos da rede. Esse processamento 91 pode abranger pré-processamento e/ou seleção de variáveis.

[0127] Embora o segundo processador 62 seja configurado para funcionar em uma configuração de aglomerado de computação, a maneira que o segundo processador 62 trabalhar para solucionar encadeamentos de uma tarefa paralelizável (a tarefa que representa o trabalho computacional a ser computado para responder uma consulta) pode ser similar à operação do primeiro processador 61. O segundo processador 62 pode processar dados (diferentes em geral dos dados obtidos na parte de computação líquida) que o mesmo obteve ou do dispositivo 20 por si só ou a partir da rede.

[0128] Durante o funcionamento no modo de HPC, o segundo processador 62 fornece uma solução ao encadeamento cuja

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68/87 computação foi solicitada pelo servidor. A saída do encadeamento é transmitida de modo geral ao servidor da rede em que todas as saídas diferentes produzidas dentro da rede (ou seja, de outros dispositivos da rede) são recolhidas para sua integração na tarefa. Computando-se todos os encadeamentos (pelo servidor por si só ou por um dispositivo atribuído pelo servidor), a tarefa pode ser computada de modo a solucionar uma consulta. Em alguns casos, uma vez que a tarefa foi computada, antes de solucionar a consulta um processamento adicional do resultado da tarefa pode ser necessário para fornecer uma resposta à consulta. 0 bloco de comunicações de dados 94 representa que o segundo processador 62 pode enviar a solução ao encadeamento e/ou outros dados ou com um protocolo de transmissão de dados determinístico (que pode ser particularmente conveniente quando é preciso garantir que os dados acheguem a seu destino sem serem alterados por uma parte que pode ter ganhado acesso não legítimo à rede; Os exemplos de tais protocolos são Serviço de Distribuição de DADOS, isto é, DDS, para Sistemas em Tempo Real e Rede Sensível ao Tempo, isto é, TSN) ou um protocolo de transmissão de dados não determinísticos (que pode ser particularmente conveniente quando os dados a serem transmitidos não são cruciais -por exemplo, para registro em log ou para ações não imediata - visto que tais protocolos não acessarão o canal de comunicação caso não haja largura de banda livre disponível; um exemplo de tais protocolos é Comunicações em uma arquitetura de Plataforma Aberta arquitetura, isto é, OPC-UA) e que, similarmente, pode receber dados da rede à qual é conectável em que os

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69/87 dados são ou com um protocolo de transmissão de dados determinísticos ou um protocolo de transmissão de dados não determinísticos. As comunicações podem ser gerenciadas pelo segundo processador 62 e/ou pelos meios de conexão à rede. [0129] Embora não seja ilustrado nas Figuras 3-5 ou 7A, o dispositivo 20 pode incluir adicionalmente meios de armazenamento de dados (não ilustrados) acessíveis pelo segundo processador 62. Os meios de armazenamento de dados são, de preferência, meios de memória não volátil, como uma unidade de disco rígido (HDD) ou uma unidade de estado sólido (SSD). Os meios de armazenamento de dados podem armazenar dados (por exemplo, amostras, soluções para encadeamentos, soluções para tarefas, consultas e soluções para as mesmas, etc.) recebíveis pelo dispositivo 20 e que o segundo processador 62 pode processar e/ou usar para a solução de encadeamentos, tarefas e/ou consultas. Os meios de armazenamento de dados podem também armazenar ou armazenar temporariamente dados (por exemplo, amostras, soluções para encadeamentos, soluções a tarefas, consultas e soluções às mesmas etc.) de modo que o segundo processador 62 possa transmitir dados a outro dispositivo da rede 100, 101, 102 e/ou ao servidor 10, 11, 12 da mesma uma vez que o canal de comunicações tenha largura de banda disponível, desse modo, não perdendo os dados quando o dispositivo 20 não possa transmitir devido ao fato de que toda a largura de banda é ocupada. O dispositivo 20 também pode incluir meios de memória volátil, como RAM (memória de acesso aleatório), através dos quais os dados ou soluções às tarefas podem ser transferidos entre o primeiro e o segundo processadores 61, 62. O primeiro processador 61 do

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70/87 dispositivo 20 pode armazenar dados e recuperar dados dos meios de memória volátil; A título de exemplo, o primeiro processador 61 pode armazenar temporariamente dados de sensor antes de pré-processar os dados de sensor e pode armazenar temporariamente os dados pré-processados e ou dados resultantes da computação de uma tarefa de processamento antes de transmitir os mesmos ou ao segundo processador do dispositivo ou à rede.

[0130] Ainda com referência à Figura 7B, a metade superior do dispositivo 20 também pode ser dotada de mecanismos de cibersegurança (não ilustrados) direcionados para impedir ataques de hacker de fora da rede e proteger quaisquer dados transferidos por toda a rede de serem lidos por uma pessoa ou parte não autorizada caso os pacotes de dados sejam capturados pela pessoa ou parte. Consequentemente, o dispositivo 20 pode compreender um firewall que pode ser implantado de software e cujo propósito é bloquear quaisquer comunicações de fora da rede que parecem não ter os privilégios ou permissões necessários para estabelecer comunicações com o dispositivo 20; o firewall pode ser executado no segundo processador 62. Além disso, outros mecanismos de cibersegurança implantável no dispositivo 20 é cifragem e decifragem dos dados nos pacotes de dados para serem transmitidos à rede ou recebida do mesmo de modo a fornecer uma camada de segurança adicional.

[0131] 0 dispositivo 20 inclui adicionalmente mecanismos para sincronização de dispositivo 90, por exemplo, com o uso do Protocolo de Tempo de Precisão (PTP) , de modo que cada dispositivo da rede possa obter dados nos mesmos

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71/87 momentos .

[0132] Os dois níveis de computação (computação líquida no primeiro processador 61 e computação em solo no segundo processador 62) podem coexistir com outros paradigmas de computação existentes, como computação em nuvem/neblina/borda, a fim de fornecer respostas de diferentes tipos de consultas, por exemplo, consultas que envolvem diferentes aspectos ou níveis dos negócios industriais como esquematizado na Figura 6B. As consultas a serem solucionadas pelo dispositivo 20 ou uma rede que compreende o dispositivo 20 podem ser definidas por operadores que monitoram a situação e o desempenho da instalação industrial, a saber, controlar a operação correta da maquinaria dentro da instalação industrial. As consultas podem ser definidas em um dispositivo 20, ou no servidor 10, 11, 12, ou além do sistema que inclui rede 100, 101, 102, por exemplo, na nuvem/neblina/borda. Um exemplo de uma consulta muito simples associada a uma máquina para usinar partes pode ser verificar se as vibrações são submetidas por um mancai estão dentro de uma faixa particular (por exemplo, em termos de frequência e/ou amplitude) considerada como normal ou correta. Essa consulta é, de preferência, solucionada em tempo real no primeiro processador do dispositivo. Esse tipo de informações pode ser extraído apenas dos sensores que captam o mancai ao mesmo tempo que está em operação, por exemplo, dos acelerômetros ligados a tal mancai. Um exemplo de uma consulta mais complexa pode ser verificar se todos os mecanismos de um braço robótico estão funcionando como esperado e se a vida útil restante de cada um é de pelo

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72/87 menos duas semanas. Nesse caso, pode haver até dez ou centenas de sensores que se referem a mecanismos cujos dados de sensor e/ou amostras podem fornecer a resposta à consulta apenas caso os dados sejam processados e combinados adequadamente. Essa consulta não precisa ser solucionada em tempo real e pode exigir a capacidade de processamento do segundo processador de diversos dispositivos (ou seja, HPC) . Nesse sentido, é necessário que o recolhimento de dados seja realizado de maneira sincronizada e forneça o mesmo carimbo de data/hora de modo que qualquer problema que ocorra em um componente ou máquina possa ser identificado e diagnosticado com os dados (caso os dados sejam obtidos em diferentes momentos, pode não ser possível rastrear as causas que geram o problema); isso não significa que todos os sensores precisam produzir dados na mesma taxa, um sensor pode captar com mais ou menos frequência dependendo da evolução temporal de uma magnitude (por exemplo, não se espera que a temperatura ambiente mude significativamente a cada segundo ao passo que a energia de um laser pode variar significativamente muitas vezes em um segundo) desde que os dados de sensor correspondentes a um momento particular possam ser identificados para seu processamento.

[0133] A natureza dos sensores pode ser muito variável: ao passo que um sensor de temperatura ambiente pode emitir dados em uma taxa de poucos bytes por segundo, um acelerômetro em um mancai pode emitir dados em uma taxa de quilobytes por segundo (por exemplo, 20-30 kB/s), ou uma câmera digital pode emitir dados em uma taxa de megabytes por segundo. Fica claro que os dados somam rapidamente e a

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73/87 produtividade agregada para um único dispositivo pode estar na ordem de unidades ou dezenas de megabytes por segundo. Para solucionar uma consulta computando-se uma tarefa, os dados precisam, então, ser processados e a solução para a tarefa precisa ser extraída.

[0134] A título de exemplo, caso devesse haver movimentação de um único fuso de uma ferramenta de usinagem, os dados para monitorar o fuso podem compreender variáveis como as vibrações de cada um dentre o eixo geométrico, os mancais, a gaiola e os trilhos que podem ser captados a 20 quilohertz e também variáveis como a potência, o torque, a temperatura e a velocidade angular do fuso, em que essas variáveis são dados captados a 10 hertz por exemplo. Agregando todos esses dados, a produtividade pode ser de 0,5 megabytes por segundo. O tempo que pode levar para fornecer uma solução a uma consulta associada aos dados fora da instalação industrial (isto é, na nuvem ou na neblina) pode estar na ordem de diversos segundos ou até mesmo minutos, caso o canal de comunicação tenha largura de banda suficiente, a latência é baixa e há recursos de computação suficientes prontamente disponíveis. Além disso, deve-se considerar que embora os dados sejam transferidos e processados ou na neblina/borda ou na nuvem, dados adicionais são gerados pelos mesmos sensores e controladores que também devem ser analisados devido ao fato de que o comportamento do fuso já pode ter mudado. O primeiro processador (camada líquida) do dispositivo pode obter os dados envolvidos e realizar, por exemplo, uma Transformada de Fourier rápida (FFT). Em seguida, caso, por exemplo, a amplitude de uma frequência de interesse

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74/87 (incluída na FFT) esteja acima de um limiar, um alarme é enviado a um sistema de supervisão para ação adicional.

[0135] Conforme já explicado, os dois níveis de computação (computação líquida no primeiro processador 61 e computação em solo no segundo processador 62) podem coexistir com outros paradigmas de computação existentes, como computação em nuvem/neblina/borda. Por exemplo, analisando-se o consumo de energia instantâneo de cada máquina, os aprimoramentos na instalação inteira podem ser planejados. Essa consulta pertence ao mundo empresarial, tipicamente tratado na nuvem/neblina/borda. Outra consulta exemplificativa desse tipo é: Quantos recursos humanos a instalação industrial precisa para garantir uma Eficiência de Equipamento Geral de 90 %?

[0136] Toda vez que um novo dispositivo (como dispositivo 20) é integrado na rede como ilustrado, por exemplo, na modalidade de Figuras 3-5, a demanda para recursos de processamento/computacionais dentro da rede pode aumentar devido à adição à rede dos dados de múltiplos sensores coletados pelo novo dispositivo. No entanto, os recursos de processamento/computacionais da rede são aumentados simultaneamente aumentaram devido à incorporação à rede do primeiro e segundo processadores do novo dispositivo e, especialmente devido ao segundo processador visto que é adicionado ao processamento distribuído da HPC. O servidor da rede monitora a situação de cada dispositivo da rede em termos da carga e do progresso, o que soluciona uma tarefa ou porção particular de uma tarefa (isto é, encadeamento). O servidor se comunica com os dispositivos para fazer isso e assim por diante, por exemplo, com o uso

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75/87 de protocolos de transmissão de mensagens como MPI (Interface de Transmissão de Mensagens) . A rede pode ser configurada para permitir expansão escalável pela adição de novos dispositivos à rede e que o servidor seja configurado para atribuir novas tarefas ou tarefas de processamento já existentes aos novos dispositivos. Por exemplo, mediante a conexão de um novo dispositivo, um processo de sincronização pode ser executado para sincronizar o processamento do segundo processador de todos os dispositivos dentro da rede. 0 processamento distribuído (HPC) é realizado enquanto as exigências de sincronização da rede são mantidas. Portanto, a carga de trabalho é distribuída ao longo de múltiplos dispositivos.

[0137] 0 primeiro processador dos dispositivos de uma rede 100, 101, 102 funciona de maneira síncrona para processar todos os dados recebidos das máquinas 121-125 e computar tarefas, ao passo que o segundo processador compreendido em cada dispositivo pode funcionar de maneira síncrona ou assíncrona com relação ao segundo processador de dispositivos correspondentes dentro do aglomerado de computação quando estão computando tarefas ou encadeamentos nos quais uma tarefa é dividida.

[0138] Os dispositivos e o servidor da rede 100, 101, 102 podem ser configurados para executar diferentes protocolos e processos que permitem uma computação distribuída correta. O segundo processador dos dispositivos pode se comunicar com outros dispositivos e segundos processadores dos mesmos por meio de protocolos de comunicação de transmissão de mensagens (por exemplo, MPI); os dispositivos e o servidor enviam e recebem mensagens com

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76/87 o uso desse tipo de protocolos para realizar computação distribuída. Os protocolos de transmissão de mensagens podem ser usados dentro das estruturas ou dos modelos de programação que podem ser alavancados em direção à computação paralela assíncrona e heterogênea, ou seja, estruturas ou modelos de programação que suportam solucionar os encadeamentos de maneira assíncrona e por processadores de diferentes naturezas e por processadores de diferentes naturezas (por exemplo, um ou diversos núcleos de uma unidade de processamento central, uma ou diversas unidades de processamento em uma configuração paralela, circuitos integrados de programáveis em campo etc.).

[0139] 0 servidor 10, 11, 12 gerencia o HPC dentro do aglomerado de computação. Em particular, este particiona as tarefas para serem solucionadas em paralelo para formar uma pluralidade de encadeamentos da tarefa para computação de alto desempenho. Também transmite as partes (encadeamentos) de tal tarefa a alguns dispositivos para HPC; uma vez que o servidor 10, 11, 12 está ciente da situação de carga de cada dispositivo, o servidor 10, 11, 12 pode transmitir os encadeamentos de uma tarefa a dispositivos selecionados da rede que têm potência de processamento livre o suficiente para computar os mesmos. O servidor 10, 11, 12 recebe soluções aos encadeamentos de dispositivos correspondentes e remonta os mesmos de modo a computar a tarefa e eventualmente fornecer uma resposta a uma consulta.

[0140] Um gerenciador de carga de trabalho de aglomerado no servidor distribui os encadeamentos por toda a rede 100, 101, 102 centralizando-se o seguinte: encadeamentos para

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77/87 serem solucionados, informações em relação à potência de processamento (disponível) de cada dispositivo, e em alguns casos as solicitações dos dispositivos para solucionar uma tarefa de maneira distribuída. 0 gerenciador de carga de trabalho de aglomerado decide qual encadeamento é atribuído a cada dispositivo (pode apenas alguns dispositivos da rede ou todos os dispositivos da rede, visto que apenas um subconjunto dos dispositivos da rede pode ser usado para solucionar os encadeamentos) com base na situação dos dispositivos e, em seguida, os encadeamentos por meio de um protocolo de transmissão de mensagens. Nesse sentido, um módulo de monitoramento ou biblioteca pode determinar de maneira dinâmica a carga de trabalho de cada dispositivo e a capacidade disponível associada para a HPC do mesmo. Outro módulo ou biblioteca (por exemplo, Equilíbrio de Carga ou DLB) pode equilibrar de maneira dinâmica a carga nos dispositivos ajustando-se o número de encadeamentos ativos (do segundo processador dos mesmos) usado em um processo determinado. Com a cooperação entre os diferentes módulos e processos responsáveis pela HPC, o servidor 10, 11, 12 sabe o tempo todo qual é a situação da rede 100, 101, 102 e os dispositivos na mesma de modo que, por exemplo, o gerenciador de carga de trabalho de aglomerado possa ajustar a operação de cada dispositivo mediante uma mudança na urgência na qual uma tarefa para solucionar uma consulta precisa ser solucionada ou uma nova consulta urgente é declarada, desse modo, acelerando a solução de uma consulta particular.

[0141] 0 primeiro processador 61 e o segundo processador 62 são acoplados comunicativamente de modo a compartilhar

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78/87 dados, geralmente através de memória de aceso aleatório (RAM). Os dados a serem compartilhados podem ser saldas de tarefas (por exemplo, a salda de uma tarefa solucionada pelo primeiro processador 61 pode ser transmitida ao segundo processador 62), dados de múltiplos sensores processados (por exemplo, o primeiro processador 61 pode processar os dados de múltiplos sensores de modo a formar um conjunto de dados menor que é transmitido ao segundo processador 62 para realizar HPC), instruções para a máquina e/ou dados em relação a instruções submetidas à máquina a titulo de registro em log etc.

[0142] As Figuras 9A e 9B mostram modelos piramidais

600, 610 gue ilustram o paradigma de como os dados são processados com dispositivos e sistemas em conformidade com a invenção.

[0143] 0 nivel de computação local confinado dentro da rede do sistema abrange a camada de solo já mencionada e camada liquida, retratada esquematicamente juntas na Figura 9A com relação aos sensores tradicionais, camadas PLC & SCADA da pirâmide tradicional 190. O dispositivo e sistema inovadores podem reduzir o tempo de reação a qualquer inquérito, necessidade ou defeito potencial/real dentro de um sistema associado à rede. Por esse motivo, o dispositivo e sistema são especialmente aplicáveis às instalações industriais em que esse aspecto é crucial. Além disso, devido ao fato de que os dados são processados localmente dentro do aglomerado de computação (camadas no solo & liquidas), a quantidade de entregues ao equipamento de computação em borda/neblina/nuvem pode ser reduzida. De fato, os dados entregues à computação em

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79/87 borda/neblina/nuvem devem ser reduzidos principalmente a informações em relação ao negócio/conhecimento da instalação. Além disso, os dispositivos que funcionam como um aglomerado de computação permitem equilibrar seu desempenho a fim de otimizar as capacidades computacionais do aglomerado de computação. Por último, porém não menos importante, a capacidade de processamento/computacional da rede aumenta ao mesmo tempo que novos dispositivos são adicionados à rede.

[0144] Em seguida, os exemplos são discutidos a fim de ilustrar as vantagens de um sistema em conformidade com uma modalidade da invenção tanto em termos de eficiência de tempo de processamento quanto de redução de dados entregues à computação em neblina/em nuvem.

[0145] Um exemplo de controle da operação de uma máquina de uma instalação industrial por meio do sistema revelado é ilustrado na Figura 10. Três dispositivos 921, 922, 923 de uma rede formados por uma pluralidade de dispositivos, além do servidor 910, são mostrados. A fim de monitorar um tratamento térmico um calor aplicado por um laser em uma máquina, uma câmera termográfica de alta velocidade 901 é usada. 0 dispositivo 921 recolhe os dados dessa câmera 901. A câmera 901 tem uma resolução de 1024 pixels por quadro, ou seja, a câmera abrange 1024 variáveis (1 pixel é equivalente a 1 variável). Cada variável tem um comprimento de palavra de 10 bits. A taxa de amostra é 1000 quadros por segundo (1 kHz). Portanto, essa câmera produz dados em uma velocidade de 1280000 bytes/s (1,28 MB/s, 1,28 megabytes por segundo).

[0146] Em relação ao tratamento que é aplicado na

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80/87 máquina, é possível fazer primeiras consultas, por exemplo: o processo térmico começou? (Ou similarmente, a fonte de calor (laser) está funcionando?) A fim de solucionar essa consulta, uma tarefa associada a essa consulta e com base na mesma é criada. A computação dessa tarefa fornecerá a resposta à consulta. Nesse caso, a tarefa a ser computada é a obtenção de uma região de interesse (ROI) e o processamento da mesma.

[0147] Desse modo, os dados obtidos da câmera 901 em uma taxa de 1,28 MB/s é enviada ao primeiro processador 921a do dispositivo 921 em que essa tarefa é computada aplicando-se um algoritmo de região de interesse (ROI) para eliminar pixels em segundo plano de cada imagem de quadro e apenas trabalha com pixels que contêm informações. Em um exemplo particular, a ROI é um bit maior que 70 %: 729 pixels por quadro são selecionados, o que corresponde a 911.000 bytes/s (911 Kbytes/s) . Na Figura 10, um exemplo de região de interesse obtido após aplicar um algoritmo ROI é mostrado. Caso a ROI tenha o tamanho apropriado, então, pode-se concluir que o processo térmico tenha se iniciado (ou seja, a primeira consulta é respondida). Em seguida, no primeiro processador 921a, os dados que partem da ROI são usados para gerar uma matriz de conectividade, nesse caso, a matriz com dimensões 729 x 729, que definem para cada pixel os pixels vizinhos que seguem uma estrutura dos dados. O resultado de celular essa matriz de conectividade fornece uma saída de 66,4 kB/s, que, adicionado ao 911 kB/s, resulta em 977,4 kB/s como saída da computação líquida (primeiro processador 921 a) . Essa matriz de conectividade é útil para detectar a configuração espacial

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81/87 de pixels. Em outras palavras, o resultado da ROI é processado adicionalmente em computação líquida.

[0148] Al ém disso, segundas consultas podem ser formuladas. Por exemplo: A distribuição de temperatura é adequada para obter o tratamento de superfície exigido? Ou há qualquer superfície no risco de atingir a temperatura de fusão? Ou a distribuição de temperatura é constante para cada produto de trabalho? A fim de solucionar essa consulta, uma tarefa associada à mesma e com base na mesma é criada. A computação dessa tarefa fornecerá a resposta à consulta. Nesse caso, a tarefa a ser computada é a obtenção da distribuição de temperatura sobre a superfície. A solução dessa tarefa implica analisar os quadros capturados pela câmera 901 em uma taxa de 1000 quadros/s.

[0149] A f im de realizar esse processamento, a ROI e a matriz de conectividade são enviadas ao armazenamento temporário de memória temporal 921c do segundo processador 921b do dispositivo 921 no qual a primeira tarefa foi computada. Os dados armazenados no armazenamento temporário 921c é enviado ao servidor 910. Em seguida, a tarefa é dividida nos encadeamentos pelo servidor 910 (no programador 910a) para serem enviados a diferentes segundos processadores 921 b, 922b, 923b de dispositivos correspondentes 921, 922, 923. Em particular, cada encadeamento executa um algoritmo para processar os dados associados a um quadro de imagem diferente. Cada encadeamento pode estar executando um algoritmo de agrupamento cumulativo nos pixels de um quadro de imagem com a ROI obtida e com características comuns em termos de tempo e espaço (espaço-temporal) resultante da matriz de

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82/87 conectividade. 0 servidor 910 atribui encadeamentos a diversos dispositivos 921, 922, 923, particularmente, aos segundos processadores 921b, 922b, 923b dos mesmos. Em outras palavras, a tarefa é paralelizada a fim de poder cooperar com a grande quantidade de dados da câmera (1000 quadros/s). Cada segundo processador 921b, 922b, 923b processa, portanto, diferentes quadros de imagem.

[0150] 0 resultado de cada encadeamento são as temperaturas mediana, mínima e máxima e o desvio padrão para cada quadro agrupado. Nesse exemplo particular, o número de agrupamentos é 9. A transmissão de dados de saída é 144 kB/s (144000 bytes/s). Esses dados (solução de todos os encadeamentos) são enviados ao servidor (no programador 910b) a fim de generalizar os valores junto do tempo de ciclo de processo de tratamento térmico. Essa combinação é atribuída pelo servidor 910 ao segundo processador 921 b de um dispositivo 921. A distribuição de temperatura sobre a superfície da tarefa fornece a resposta à segunda consulta. [0151] Outro exemplo de controle da operação de uma máquina de uma instalação industrial por meio do sistema revelado é ilustrado na Figura 11. Três dispositivos 921, 922, 923 de uma rede formados por uma pluralidade de dispositivos, além do servidor 910, são mostrados. A fim de realizar o monitoramento de condição sobre um componente giratório 130, um acelerômetro 1201 é usado.

[0152] A Figura 12 mostra duas visualizações de um componente giratório 130 (vista lateral à esquerda e uma vista em corte em 3D à direita). O acelerômetro 1201 tem um comprimento de palavra de 24 bit. A taxa de amostra é 30 kHz para monitorar fenômenos de, no máximo, 10 kHz.

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Portanto, o acelerômetro 1201 produz dados em uma velocidade de 90 kB/s (90000 bytes/s). A partir do acelerômetro 1201, os dados são enviados ao primeiro processador 921a do dispositivo 921 em uma Transformada de Fourier rápida (FFT) é aplicada para mover de um domínio de tempo para um domínio de frequência. Essa transformação reduz a quantidade de dados transmitidos pela metade, fornecendo 45 kB/s (45000 bytes/s) . A partir da FFT, as frequências de interesse dos mancais de esfera são selecionadas: frequência de treinamento fundamental FTF, frequência de passagem de esfera de anel interno ΒΡΕΙ, frequência de passagem de esfera de anel externo BPFO, frequência de giro de esfera BSP e frequência de rotação de haste SRF, como mostrado na Figura 12 (à direita) . Com essas frequências, é possível fazer primeiras consultas, por exemplo: a frequência de passagem de esfera do anel interno está abaixo do seu limite máximo? Qual é a amplitude de aceleração instantânea para a frequência de giro de esfera?

[0153] Em seguida, a amplitude para cada uma das 5 frequências de interesse é enviada ao armazenamento temporário de memória temporal 921c do segundo processador 921b do dispositivo 921. As 5 frequências e suas amplitudes correspondentes implicam 10 variáveis, dentre as quais cada uma exige 4 bytes. Devido ao fato de que nesse exemplo são realizadas 2 FFT por segundo, a saída do estágio líquido fornece dados a 80 B/s. Os dados armazenados no armazenamento temporário 921c são enviados ao servidor 910 (no programador 910a) , que atribui encadeamentos a outros segundos processadores 921b, 922b, 923b dos dispositivos

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84/87 respectivos 921, 922, 923. Nesse caso, a paralelização não se deve a uma grande quantidade de dados a ser processada (como foi o caso dos dados colhidos pela câmera no exemplo ilustrado na Figura 10); Em contrapartida, a paralelização é exigida devido ao fato de que um algoritmo de aglomeração de k meios precisa ser inicializado diversas vezes a fim de que não cair nos mínimos locais (devido ao fato de que algoritmo é lançado de pontos aleatórios que podem levar a um mínimo local). Portanto, nesse caso, cada encadeamento enviado a outros segundos processadores compreende executar algoritmo de agrupamento de k meios para agrupar amplitudes com características comuns em termos de tempo. O algoritmo é, então, inicializado diversas vezes (uma vez por encadeamento) com os mesmos dados de entrada (dados históricos armazenados no armazenamento temporário 921c) a fim de selecionar posteriormente os melhores (os centroides mais separados). O resultado de cada encadeamento é centroide (5 variáveis, uma por frequência) e um diâmetro para cada aglomerado (ou seja, 6 variáveis) . Há 4 bytes/variáveis. Nesse exemplo particular, o número de agrupamentos é 3. Portanto, cada k meio fornece 72 bytes. Devido ao fato de que, nesse exemplo, estabeleceu-se que 10000 FFT são usadas para cada algoritmo de agrupamento de k meios e são realizadas 2 FFT por segundo, e considerando que cada k meio fornece 72 bytes, nesse estágio, a transmissão de dados de saída resultante é cerca de 0,0144 bytes/s. A paralelização da execução de cada algoritmo de agrupamento de k meios é necessária devido ao fato de que cada execução pode levar diversos segundos. Esses dados que partem de cada encadeamento são enviados novamente ao

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85/87 servidor 910 (no programador 910b) a fim de executar um teste estatístico para detectar se os agrupamentos são envolventes (mudança de conceito). A computação desse teste é atribuída pelo servidor a outro segundo processador 921b. Com os valores de mudança de conceito (novas posições de centroide), uma tarefa para solucionar as segundas consultas é concluída. Os exemplos de tais segundas consultas são: qual a vida útil restante do componente mancai de esfera? O mancai de esfera apresenta degradação anormal? O mancai de esfera precisa ser substituído ou submetido à manutenção? Conforme pode ser observado, embora o segundo processador 923b do dispositivo 923 esteja computador o encadeamento de acordo com o qual um algoritmo de agrupamento de k meios é executado a gim de solucionar a tarefa associada a um elemento giratório da máquina à qual o dispositivo 921 é conectado, o primeiro processador 923a do dispositivo 923 está computando, em computação líquida, outra tarefa para solucionar uma consulta associada a um elemento giratório da máquina à qual dispositivo 923 está conectado.

[0154] Conforme pode ser deduzido a partir dos exemplos anteriores, o volume de dados obtido na saída de computação líquida (primeiro processador de um dispositivo) com relação aos dados processados pelo primeiro processador (ou seja, com relação aos dados na entrada da computação líquida) é reduzido. No primeiro exemplo, uma redução de 1280/977,4 vezes é aproximadamente obtida. No segundo exemplo, uma redução de 90.000/80 vezes é obtida na computação líquida. Em relação à computação em solo, no primeiro exemplo, uma redução de 977,4/144 vezes é obtida,

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86/87 ao passo que no segundo exemplo, uma redução de 80/0,0144 vezes é obtida. Isso implica que o volume de dados seja fornecido para processamento adicional em computação em neblina/em nuvem também seja reduzido. Nas modalidades da invenção, o volume de dados fornecido para processamento adicional na computação em borda/neblina/nuvem é, de preferência, pelo menos 10 vezes menor que o volume de dados que chegam à computação em solo, com mais preferência, 20 vezes menor, ainda com mais preferência, 100 vezes menor e, em alguns casos, é ainda até 10⁶ vezes menor. Quantas vezes é menor depende das consultas que são tratadas.

[0155] A primeira, segunda e terceira consultas como descrito na presente revelação podem ser consultas para pelo menos um dentre o seguinte: supervisionar operação de pelo menos uma máquina (ou pelo menos um componente de uma máquina) em uma instalação industrial; prever o comportamento da pelo menos uma máquina/componente; atuar a pelo menos uma máquina/componente; controlar os dispositivos (com a resposta às consultas que são usadas por um dispositivo ou o servidor da rede) de modo a reagir a qualquer defeito que possa ter sido detectado ou diagnosticado; e prescrever qualquer atuação na máquina/componente.

[0156] Nesse texto, o termo compreende e inclui e suas derivações (como que compreende, que inclui etc.) não devem ser interpretados em um sentido excludente, ou seja, esses termos não devem ser interpretados como excludentes da possibilidade de que o que é descrito e definido pode incluir elementos, etapas adicionais etc. No

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87/87 presente texto, os termos multiplicidade e pluralidade foram usados de maneira intercambiável.

[0157] A invenção obviamente não se limita à modalidade (ou modalidades) descrita no presente documento, mas também abrange quaisquer variações que possam ser consideradas por qualquer técnico no assunto (por exemplo, em relação à escolha de materiais, dimensões, componentes, configuração, etc.), dentro do escopo geral da invenção como definido nas reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para supervisionar operação de pelo menos uma máquina (121-125, 500) de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina (121-125, 500) com base em tal supervisão, sendo o sistema caracterizado por compreender:

uma rede (100-102) que compreende um servidor (10-12) e uma pluralidade de dispositivos (20-27) que formam um aglomerado de computação, em que pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) são conectáveis a uma máquina (121-125, 500) da instalação industrial para receber dados de sensor da máquina, em que cada dispositivo (20-27) dentre pelo menos alguns dispositivos compreende:

um primeiro processador (61) configurado para computar em tempo real, com dados obteníveis a partir da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo (20-27) é conectável, uma primeira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma primeira consulta (1500) em relação à operação de uma máquina ou um componente da mesma ao qual um dispositivo é conectável; e um segundo processador (62) configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede (100-102) e para computar, quando atribuído pelo servidor (10-12), pelo menos um encadeamento (1510a1510n) de uma segunda tarefa de processamento (1501) para solucionar uma segunda consulta (1500) em relação à operação de pelo menos uma máquina ou um componente da mesma ao qual pelo menos um dispositivo é

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2/11 conectável;

em que o servidor (10-12) é configurado para: controlar o aglomerado de computação;

particionar a segunda tarefa de processamento (1501) em uma pluralidade de encadeamentos (1510a1510n); e atribuir um ou mais encadeamentos (1510a-1510n) dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador (62) de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pelo menos alguns dispositivos compreendem cada dispositivo (20-27) dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) .
3. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a primeira tarefa de processamento (1501) compreende:

pré-processar os dados para formar um conjunto de dados e selecionar um subconjunto de dados, a partir do conjunto de dados, para solucionar a primeira consulta (1500); ou pré-processar os dados a fim de formar um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta (1500) .
4. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o primeiro processador (61) é configurado adicionalmente para derivar uma instrução após solucionar a primeira consulta (1500) e transmitir a instrução ao segundo processador (62) de um mesmo dispositivo ou da máquina (121-125, 500) conectável ao dispositivo (20-27) .

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5. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o segundo processador (62) é configurado adicionalmente para computar localmente uma terceira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma consulta (1500).
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a terceira tarefa de processamento (1501) compreende pré-processar dados obteníveis do servidor (10-12) ou qualquer dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) para formar um conjunto de dados para solucionar a consulta (1500).
7. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o servidor (10-12) é configurado adicionalmente para:

receber saídas de um ou mais encadeamentos (1510a1510n) dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27);

processar as saídas para computar a segunda tarefa de processamento (1501); e fornecer uma solução à segunda consulta (1500).
8. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o segundo processador (62) é configurado adicionalmente para enviar dados ao servidor (10-12) para gerar a segunda tarefa de processamento (1501), em que os dados enviados ao servidor (10-12) são dados obteníveis a partir da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo (20-27) é conectável (1501) e/ou uma solução para a primeira consulta (1500).
9. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que cada dispositivo

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4/11 dentre os pelo menos alguns dispositivos é configurado para realizar obtenção de dados, da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo é conectável, sincronizado com obtenção de dados realizada por outros dispositivos dos pelo menos alguns dispositivos, da máquina (121-125, 500) à qual cada um dentre os outros dispositivos é conectável.
10. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo de rede (200) para transmitir dados dentro da rede (100-102) a um dispositivo de computação externo à rede (100-102), em que o dispositivo de computação é, de preferência, configurado para realizar computação em neblina ou computação em nuvem.
11. Sistema, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o servidor (12) compreende:

um processador configurado para executar uma primeira arquitetura de conjunto de instruções diferente de uma segunda arquitetura de conjunto de instruções executada pelo segundo processador (62) de cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos; e uma interface de rede (19) conectável a um dispositivo (27) dentre a pluralidade de dispositivos (20-27), em que a interface de rede (19) é configurada para converter instruções da primeira arquitetura de conjunto de instruções na segunda arquitetura de conjunto de instruções e vice-versa.
12. Dispositivo (20-27) para supervisionar operação de pelo menos uma máquina (121-125, 500) de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a

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5/11 pelo menos uma máquina (121-125, 500) com base em tal supervisão, sendo o dispositivo (20-27) caracterizado por compreender:

um primeiro processador (61) configurado para computar em tempo real, com dados obteníveis a partir da pelo menos uma máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo (20-27) é conectável, uma primeira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma primeira consulta (1500) em relação à operação de uma máquina ou um componente da mesma ao qual um dispositivo é conectável; e um segundo processador (62) configurado para compartilhar sua potência de processamento com uma rede de aglomerados de computação (100-102) à qual o dispositivo (20-27) é conectável e para computar, quando atribuído por um dispositivo da rede (100-102), pelo menos um encadeamento (1510a-1510n) de uma segunda tarefa de processamento (1501) para solucionar uma segunda consulta (1500) em relação à operação de pelo menos uma máquina ou um componente da mesma ao qual pelo menos um dispositivo é conectável.
13. Dispositivo, de acordo a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o segundo processador (62) é configurado adicionalmente para enviar dados ao servidor (10-12) para gerar a segunda tarefa de processamento (1501), em que os dados enviados ao servidor (10-12) são dados obteníveis a partir da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo (20-27) é conectável (1501) e/ou uma solução para a primeira consulta (1500) .
14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12-13, caracterizado pelo fato de que o

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6/11 primeiro processador (61) e/ou o segundo processador (62) compreendem um sistema-em-chip de múltiplos processadores.
15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12-14, caracterizado pelo fato de que o segundo processador (62) é configurado adicionalmente para computar localmente uma terceira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma consulta (1500) .
16. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12-15, caracterizado pelo fato de que a primeira tarefa de processamento (1501) compreende:

pré-processar os dados para formar um conjunto de dados e selecionar um subconjunto de dados, a partir do conjunto de dados, para solucionar a primeira consulta (1500); ou pré-processar os dados a fim de formar um conjunto de dados para solucionar a primeira consulta (1500) .
17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 12 a 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro processador (61) é configurado adicionalmente para derivar uma instrução após solucionar a primeira consulta (1500) e transmitir a instrução ao segundo processador (62) de um mesmo dispositivo ou da máquina (121-125, 500) conectável ao dispositivo (20-27).
18. Instalação industrial caracterizada por compreender:

uma pluralidade de máquinas (121-125, 500); e uma rede (100-102) para supervisionar operação de pelo menos uma máquina (121-125, 500) da pluralidade de máquinas ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina (121-125, 500) com base em tal supervisão, em que a

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7/11 rede (100-102) compreende um servidor (10-12) e uma pluralidade de dispositivos (20-27) que forma um aglomerado de computação;

pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) são conectáveis a uma máquina (121— 125, 500) dentre a pluralidade de máquinas para receber dados de sensor da máquina, em que cada dispositivo (20-27) dentre os pelo menos alguns dispositivos compreende:

um primeiro processador (61) configurado para computar em tempo real, com dados obteníveis a partir da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo (20-27) é conectável, uma primeira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma primeira consulta (1500) em relação à operação de uma máquina ou um componente da mesma ao qual um dispositivo é conectável; e um segundo processador (62) configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede (100-102) e para computar, quando atribuído pelo servidor (10-12), pelo menos um encadeamento (1510a1510n) de uma segunda tarefa de processamento (1501) para solucionar uma segunda consulta (1500) em relação à operação de pelo menos uma máquina ou um componente da mesma ao qual pelo menos um dispositivo é conectável;

em que o servidor (10-12) é configurado para: controlar o aglomerado de computação;

particionar a segunda tarefa de processamento (1501) em uma pluralidade de encadeamentos (1510a1510n); e atribuir um ou mais encadeamentos (1510a-1510n)

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8/11 dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador (61) de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) .
19. Instalação industrial, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que os pelo menos alguns dispositivos compreendem cada dispositivo (20— 27) dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) .
20. Instalação industrial, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18-19, caracterizada pelo fato de que o servidor (10-12) é configurado adicionalmente para:

receber saídas de um ou mais encadeamentos (1510a1510n) dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27);

processar as saídas para computar a segunda tarefa de processamento (1501); e fornecer uma solução à segunda consulta (1500).
21. Método para supervisionar operação de pelo menos uma máquina (121-125, 500) de uma instalação industrial ou para supervisionar tal operação e atuar a pelo menos uma máquina (121-125, 500) com base em tal supervisão, por meio de uma rede (100-102) que compreende um servidor (10-12) e uma pluralidade de dispositivos (20-27) que formam um aglomerado de computação, em que pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) são conectáveis a uma máquina (121-125, 500) da instalação industrial, sendo o método caracterizado por compreender:

obter, por meio de cada dispositivo dentre pelo menos alguns dispositivos, dados de sensor da máquina à qual o dispositivo é conectável;

computar em tempo real, em um primeiro processador de

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9/11 cada dispositivo (20-27) dentre pelo menos alguns dispositivos, uma primeira tarefa de processamento para solucionar uma primeira consulta (1500) com os dados obtidos;

receber, cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos, pelo menos um encadeamento de uma segunda tarefa de processamento para solucionar uma segunda consulta quando atribuída pelo servidor;

computar, em um segundo processador de cada dispositivo dos pelo menos alguns dispositivos, o pelo menos um encadeamento recebido, em que o segundo processador é configurado para compartilhar sua potência de processamento com a rede;

no servidor (10-12), controlar o aglomerado de computação, particionar a segunda tarefa de processamento (1501) em uma pluralidade de encadeamentos (1510a-1510n) e atribuir um ou mais encadeamentos (1510a-1510n) dentre a pluralidade de encadeamentos ao segundo processador (62) de pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27).
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os pelo menos alguns dispositivos compreendem cada dispositivo (20-27) dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) .
23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-22, caracterizado pelo fato de que a computação da primeira tarefa de processamento (1501) compreende: pré-processar os dados para formar um conjunto de dados e selecionar um subconjunto de dados, a partir do conjunto de dados, para solucionar a primeira consulta

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24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-23, caracterizado por compreender adicionalmente, no primeiro processador (61), derivar uma instrução após solucionar a primeira consulta (1500) e transmitir a instrução ao segundo processador (62) de um mesmo dispositivo ou a máquina (121-125, 500) conectável ao dispositivo (20-27).
25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-24, caracterizado por compreender, no segundo processador (62), computar localmente uma terceira tarefa de processamento (1501) para solucionar uma consulta (1500).
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a computação da terceira tarefa de processamento (1501) compreende pré-processar dados obteníveis do servidor (10-12) ou qualquer dispositivo dentre a pluralidade de dispositivos (20-27) para formar um conjunto de dados para solucionar a consulta (1500).
27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-26, caracterizado por compreender adicionalmente, no servidor (10-12): receber saídas dos um ou mais encadeamentos (1510a-1510n) dos pelo menos alguns dispositivos dentre a pluralidade de dispositivos (20-27); processar as saídas para computar a segunda tarefa de processamento (1501); e fornecer uma solução à segunda consulta (1500) .

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28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-27, caracterizado pelo fato de que cada dispositivo dentre os pelo menos alguns dispositivos realiza a obtenção de dados, da máquina (121-125, 500) à qual o dispositivo é conectável, sincronizado com a obtenção de dados realizada por outros dispositivos dos pelo menos alguns dispositivos, da máquina (121-125, 500) à qual cada um dentre os outros dispositivos é conectável.
29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-28, caracterizado por compreender adicionalmente transmitir, por meio de um dispositivo de rede (200), dados dentro da rede (100-102) a um dispositivo de computação externo à rede (100-102) .