A materialização das tecnologias emergentes na disrupção estrutural da automação de processos

A materialização das tecnologias emergentes
na disrupção estrutural da automação de processos

O setor industrial global atravessa atualmente uma série de transformações, marcada pela transição de arquiteturas de controle proprietárias e monolíticas para sistemas abertos, interoperáveis e definidos por software. No centro dessa metamorfose encontra-se o Open Process Automation Standard (O-PAS), uma iniciativa que não apenas desafia as normas estabelecidas há mais de cinco décadas, mas propõe uma redefinição da infraestrutura operacional das indústrias de processo. Este relatório analisa o enquadramento estratégico do O-PAS, sua implementação prática em campo, o dinamismo do ecossistema de fornecedores, os mecanismos de governança e faz, fundamentalmente, uma avaliação crítica sobre a natureza dessa evolução.

Enquadramento Estratégico: A Superação do Modelo de Purdue e o Fim do Lock-in

Desde a década de 1970, a automação industrial tem sido regida pelo Modelo de Purdue, uma hierarquia rígida que isola as funções de controle em camadas, muitas vezes proprietárias, resultando no fenômeno conhecido como "vendor lock-in" ou aprisionamento tecnológico. Nesse cenário, o proprietário do ativo torna-se dependente de um único fornecedor para hardware, software e serviços de manutenção, o que limita a inovação e eleva os custos de ciclo de vida. O O-PAS surge como uma resposta estratégica a essas ineficiências, capitaneado pelo Open Process Automation Forum (OPAF), uma divisão do The Open Group que hoje conta com mais de 100 empresas membros, incluindo gigantes como ExxonMobil, Saudi Aramco, Shell e Petrobras, entre outras.  

A visão estratégica do O-PAS é fundamentada na criação de um "padrão de padrões", aproveitando tecnologias existentes como OPC UA para conectividade, IEC 61131-3 e IEC 61499 para lógica de controle e ISA/IEC 62443 para segurança cibernética. O objetivo central é permitir o desenvolvimento de sistemas "ajustados ao propósito", compostos por elementos funcionais coesos adquiridos de fornecedores independentes e integrados de forma modular. Esta abordagem rompe a barreira que impedia a reutilização de aplicações de controle entre diferentes sistemas, reduzindo a complexidade das atualizações e permitindo a infusão ágil de novas tecnologias, como inteligência artificial e computação de borda.

Evolução e Cronograma de Desenvolvimento do Padrão

O desenvolvimento do padrão O-PAS tem sido um processo interativo, focado em camadas progressivas de funcionalidade. Atualmente o padrão atingiu uma maturidade que permite a certificação de produtos reais e a execução de testes de interoperabilidade em larga escala. O trabalho do OPAF, subdividido em seus grupos de trabalho, vem desenvolvendo a norma O-PAS baseada em versões, cada qual abordando uma série de requisitos, de maneira a se chegar num status de maturidade suficiente para emprego em plantas reais. As versões da norma já lançadas ou em vias de serem liberadas com seus escopos podem ser vistas no quadro abaixo.

A transição para a Versão 3.0 é particularmente significativa, pois introduz a capacidade de mover aplicações inteiras entre diferentes sistemas, baseada na orquestração ou gerenciamento de sistemas, independentemente do fornecedor de hardware, garantindo que o software de controle tenha uma vida útil que pode ultrapassar 30 anos, mesmo que o hardware subjacente seja substituído periodicamente.

Arquitetura de Referência e o Conceito de Nó de Controle Distribuído (DCN)

A inovação estrutural mais profunda do O-PAS é o achatamento da pirâmide de automação tradicional. Ao eliminar a hierarquia rígida de Purdue, o O-PAS garante que os dados estejam disponíveis para qualquer usuário ou aplicação com o mínimo de overhead. O componente central desta nova arquitetura é o Nó de Controle Distribuído (DCN), que atua como o dispositivo de borda, executando as funções de controle.

Um DCN pode ser um dispositivo físico ou virtual, variando em tamanho e capacidade computacional. O que o diferencia de um PLC ou controlador de DCS tradicional é o desacoplamento entre o software de controle e a plataforma de hardware. Essa separação permite a intercambiabilidade: se um DCN falhar, ele pode ser substituído por outro componente certificado de outro fornecedor, e a mesma aplicação de controle pode ser baixada e colocada em operação imediatamente.

Figura: Arquitetura O-PAS multi-vendor e multi-DCNs

Comparação de Densidade e Redundância na Arquitetura DCN

Diferente dos controladores tradicionais que frequentemente gerenciam centenas ou milhares de pontos de E/S, o O-PAS oferece flexibilidade na densidade de pontos por nó, o que impacta diretamente a disponibilidade do sistema. Isto quer dizer que o mesmo componente (DCN) pode ser utilizado desde um conjunto de poucos controles simples até grandes quantidades de controle complexos, limitando-se apenas à capacidade computacional deste DCN.

O suporte para redundância 1:N é uma característica transformadora do O-PAS. Em vez de exigir um hardware idêntico em standby para cada controlador ativo, uma única plataforma de computação de alta disponibilidade pode servir como backup para múltiplos nós de computação ou E/S, otimizando os custos de hardware e espaço físico nos gabinetes. Além disso, o uso de sistemas operacionais baseados em Linux e tecnologias de orquestração permite atualizações e correções de segurança (patching) sem a necessidade de reboots ou interrupções no processo, um avanço crítico para a continuidade operacional.

Realidade de Campo: Pilotos, Testbeds e Resultados de Custo Total de Propriedade (TCO)

A migração do O-PAS de uma especificação técnica para uma realidade industrial é evidenciada por projetos de campo e testbeds operados pelas maiores empresas do setor. A ExxonMobil tem sido um dos usuários finais mais avançados no processo, avançando de um testbed inicial para testes de campo em processos reais de planta. Estes resultados têm movimentado a comunidade com outras grandes empresas participantes planejando a ampliação de seus sistemas (como Reliance na Índia e Petronas na Malásia), além da própria Petrobras iniciando projeto para aplicação real de validação da tecnologia. Estes pilotos não visam apenas testar a funcionalidade, mas validar a viabilidade econômica do modelo aberto.

Resultados de Custo e Eficiência Operacional

Um estudo realizado pela integradora Wood PLC (EUA) – disponível na sessão “Common Questions” em https://www.woodplc.com/solutions/expertise/open-process-automation - demonstrou que a implementação de arquiteturas baseadas em OPA (Open Process Automation) pode reduzir o TCO em até 53%, redução esta impulsionada por diversos fatores que vão além do custo inicial de aquisição do hardware:

• Redução de CAPEX: A capacidade de utilizar componentes COTS (Commercial Off-the-Shelf) e a competição entre fornecedores de hardware reduzem os preços pagos por dispositivos proprietários;
• Otimização de OPEX: O desacoplamento hardware/software permite atualizações de tecnologia de computação em ciclos de 5-7 anos sem a necessidade de migrações de software caros e arriscados, que tradicionalmente ocorrem a cada 20 anos;
• Manutenção e Obsolescência: A facilidade de substituição de componentes individuais e a gestão de obsolescência granular evitam as interrupções catastróficas associadas ao fim do suporte de sistemas legados inteiros;
• Atualizações sem paradas: a característica portátil e modular das aplicações O-PAS permite que atualizações de componentes sejam feitas na infraestrutura de plantas sem paradas, pois pode-se manter o sistema em funcionamento apenas alterando o DCN responsável pela aplicação.

Estratégias de Migração e Aprendizado Gradual

A realidade de campo mostra que o O-PAS não exige uma abordagem de "tudo ou nada". Pelo contrário, a recomendação para usuários finais tem sido a migração de pequenas unidades ou PLCs isolados para ganhar experiência operacional. Essa abordagem modular permite que as equipes de automação se requalifiquem e ajustem seus processos de suporte sem os riscos de uma migração de larga escala imediata. Projetos iniciais têm focado em escalas de 100 a 10.000 pontos de E/S para provar a estabilidade dos sistemas antes da aplicação em plantas de 100.000 pontos ou mais.

Ecossistema de Fornecedores: A Dança entre Gigantes e Entrantes

O ecossistema de fornecedores do O-PAS é composto por uma mistura dinâmica de fabricantes tradicionais de DCS, empresas de tecnologia de informação (TI), especialistas em comunicações industriais e empresas integradoras de sistemas. Esta diversidade é essencial para o sucesso do padrão, mas também cria tensões competitivas significativas.

A heterogeneidade dos papéis dentro da arquitetura O-PAS demonstra que a abertura de mercado não é apenas uma tendência, mas uma necessidade para a inovação. O padrão reduz as barreiras de entrada, permitindo que fornecedores de hardware, software ou serviços contribuam independentemente. Nesse cenário, o Integrador de Sistemas assume um papel central, atuando como o orquestrador capaz de unificar componentes de múltiplos vendedores através das interfaces padronizadas pela norma.

Governança e o Programa de Certificação

A governança do O-PAS é exercida pelo The Open Group, garantindo que o padrão permaneça neutro e independente de qualquer fornecedor específico. O programa de certificação é um dos pilares que sustenta a confiança do usuário final, assegurando que os produtos realmente entreguem a interoperabilidade prometida. Outro pilar essencial, e até mais importante que a certificação num primeiro momento, é constituído pelos testes de interoperabilidade (ou IOPs). Tais testes acontecem semestralmente e buscam colocar frente a frente os desenvolvedores de soluções O-PAS, com objetivo de testar a real interoperabilidade de suas aplicações, o que contribui para aumentar o leque de sistemas testados e a detecção de melhorias a serem realizadas.

Estrutura de Conformidade e Perfis de Certificação

A certificação é baseada em "Perfis", que são conjuntos lógicos de requisitos de conformidade para funções específicas do sistema. Cada produto deve passar por verificação em laboratórios independentes reconhecidos (Recognized Verification Labs) antes de receber o selo O-PAS. Alguns dos perfis presentes na norma são:

Em agosto de 2024, o programa ISASecure foi selecionado como o provedor exclusivo para verificação de requisitos de segurança cibernética no O-PAS, integrando a certificação ISA/IEC 62443 diretamente no fluxo de conformidade do padrão. Esta decisão estratégica simplifica o processo para os fornecedores e aumenta a garantia para os usuários finais de que os sistemas multi-vendor não possuem brechas de segurança críticas.

O-PAS em Sinergia com MTP e NOA: A Trindade da Indústria 4.0

Um dos pontos de maior dúvida estratégica para os gestores de automação é como o O-PAS se relaciona com o Module Type Package (MTP) e a NAMUR Open Architecture (NOA). Embora muitas vezes vistos como competidores, na verdade eles formam um ecossistema complementar para a viabilidade futura da indústria de processos.

• Module Type Package (MTP): Foca na modularização de unidades de processo (Package Units). Ele fornece uma descrição funcional e agnóstica de hardware para que um módulo (ex: uma centrífuga) possa ser integrado rapidamente a um sistema de orquestração superior (POL - Process Orchestration Layer). O MTP reduz o esforço de engenharia em até 70% e o tempo de lançamento no mercado em 50%. O O-PAS pode servir como a infraestrutura de controle onde esses módulos MTP são conectados e orquestrados;
• NAMUR Open Architecture (NOA): Resolve o problema dos "dados parados" (stranded data) em sistemas legados. O NOA cria um segundo canal de dados seguro para monitoramento e otimização (M+O) sem interferir no controle de processo central. O O-PAS, por ser intrinsecamente aberto, facilita a implementação do NOA ao fornecer uma infraestrutura que já suporta nativamente o acesso a dados de diagnóstico e manutenção em larga escala.

Enquanto o MTP foca na "Plug & Produce" para modularidade física e o NOA foca na extração de dados para análises avançadas, o O-PAS foca na abertura da própria arquitetura de controle central, substituindo o DCS proprietário.

Salto Estrutural de Arquiteturas de Automação: A Democratização da Inovação

O objetivo central do O-PAS é ser o catalisador necessário para que a indústria de processos aproveite as tecnologias digitais modernas. O salto estrutural manifesta-se em:

Ciclos de Inovação Independentes: Permite que a inovação em software (ex: novos algoritmos de IA para controle preditivo) não seja limitada pelos ciclos de hardware de 20 anos dos fornecedores de DCS;

Eficiência de Capital: Reduz o TCO, permitindo que os orçamentos de capital sejam focados em melhorias de processo em vez de simples substituições de hardware obsoleto "por hardware novo do mesmo tipo";

Segurança Intrínseca: Ao adotar o modelo "secure by design" e a norma ISA/IEC 62443 desde a fundação, o O-PAS oferece uma postura de segurança muito mais robusta do que sistemas legados que dependiam apenas de "air gaps" físicos;

Diagnóstico Superior (Redfish): Diferente dos sistemas legados, onde cada fornecedor tem logs proprietários, o O-PAS utiliza o padrão DMTF Redfish para gerenciamento de hardware. Isso significa que o diagnóstico é unificado: o orquestrador recebe o mesmo tipo de alerta de DCNs de qualquer fabricante, permitindo uma visibilidade sistêmica que os sistemas fechados jamais tiveram;

Anti Lock-in: Ao se basear em padrões globais massivamente adotados pela indústria de TI e Automação, o O-PAS elimina o risco de criar um "lock-in" de complexidade. A implementação não exige "mágica", exige apenas aderência a normas que engenheiros de automação ou administradores de sistemas devam conhecer;

Orquestração como Redutor de Custo: A complexidade da integração manual é mitigada pela Orquestração. O O-PAS permite o deploy de software e configuração de hardware de forma automatizada (similar ao Kubernetes em TI). O que antes exigia "equipes enormes", agora é gerido por software, permitindo que a equipe de engenharia foque em otimização de processo, e não em "passar cabos" ou configurar endereços IP manualmente.

Justificativa Financeira para o CFO: Além dos Bits e Bytes

Para que o O-PAS saia dos testbeds de engenharia e entre no orçamento corporativo, os líderes de automação devem traduzir os benefícios técnicos para a linguagem financeira que o CFO (Chief Financial Office) compreende, uma vez que atualmente a pressão por ROI (Retorno sobre Investimento) em conformidade e resiliência nunca foi tão alta.

A "Precisão da Previsão" (Forecast Accuracy) também é beneficiada, pois a modularidade do O-PAS permite uma escalabilidade mais linear do que os sistemas tradicionais, onde a adição de novos pontos de controle frequentemente exigia a compra de controladores inteiros subutilizados ou expansões de rack caras.

Olhando para o Futuro: os desafios do O-PAS como tecnologia definitiva

Sistemas de automação industrial existem há cerca de cinco décadas, com evolução tecnológica contínua cada vez mais acelerada. No entanto, o mercado industrial é conservador, o que, inclusive, levou à caracterização de sistemas como é atualmente: busca-se robustez e continuidade operacional, mesmo que em detrimento da adoção de tecnologias mais completas, otimizadas e modernas.

A busca de padronização é um requisito sempre presente do usuário final, de maneira a se conseguir tomar o controle de sua planta industrial, o que de certa forma já foi conseguido com o desenvolvimento de protocolos de comunicação de campo (fieldbuses, etc) e integração de sistemas (OPC). Esta padronização, no entanto, é perdida quando o fluxo de informação barra na camada de controle, protegida por hardware e software proprietários, onde apenas uma pequena camada de integração padronizada é disponibilizada. Um dos lemas da tecnologia O-PAS é justamente prover uma arquitetura de automação de processos aberta, segura e interoperável.

No entanto, como outras tecnologias de automação que surgiram trazendo inúmeros benefícios aos usuários, mas que mesmo assim perderam força na adoção, o O-PAS tem seus desafios para se consolidar como tecnologia definitiva a ser encontrada em plantas industriais mundo afora:

• Consolidação da norma: O O-PAS baseia-se nos chamados atributos de qualidade, uma série de “desejos” que um usuário de sistema de automação de processos gostaria de ter disponível em seu sistema, como: segurança, modularidade, portabilidade, intercambialidade, etc. O padrão O-PAS vem reunindo as normas mais consolidades no mercado para cada um destes atributos, de forma a ser “o padrão dos padrões”, mas que ainda se encontra em desenvolvimento para alguns deles. A liberação da versão 3.0 da norma deverá fechar alguns destes requisitos faltantes, consolidando-se em aspectos ainda não visíveis pela comunidade;
• Participação de mercado: o fórum responsável pelas discussões acerca do padrão ainda conta com poucos desenvolvedores de solução, independente de qual seja (hardware, software, serviço). A maior participação de grandes empresas de automação, centros de desenvolvimentos de software e academia poderá acelerar a conclusão da norma e maior desenvolvimento de soluções. No mesmo sentido, a maior presença de usuários finais deverá funcionar como incentivo para desenvolvedores investirem na tecnologia, colocando-a como mandatória em seus projetos;
• Consciência e capacitação técnica de equipes: com o tema de convergência TI/TO, Indústria 4.0 e digitalização, equipes de engenharia têm visualizado seus sistemas “fora da caixinha” do CLP/DCS, e tendo mais conhecimentos das tais tecnologias emergentes, mas de maneira isolada. A continuidade desta capacitação, com consciência de união de força entre tais tecnologias vai aumentar o interesse dos usuários finais na adoção do padrão;
• Divulgação: mesmo com a quantidade de notícias e trabalhos sobre o tema sendo divulgados (e na velocidade que o são), verifica-se ainda uma falta de conhecimento dos usuários finais sobre o O-PAS, não apenas nos temas mais intrínsecos, mas também no básico que a tecnologia pode habilitar. Desta maneira, os participantes do OPAF (fabricantes e usuários finais) já vêm se esforçando para disseminar os conceitos e resultados esperados (e porque não obtidos) na adoção do O-PAS.

Conclusões e Recomendações Estratégicas

O O-PAS não é apenas um novo padrão técnico, é um novo modelo de negócios para a automação industrial. Em 2026, ele se posiciona como uma resposta robusta ao estancamento tecnológico causado por décadas de hegemonia proprietária. No entanto, sua implementação exige uma mudança cultural e organizacional profunda.

A conclusão deste relatório é que o O-PAS representa um salto estrutural indispensável, mas que traz consigo alguns desafios já enfrentados por qualquer tecnologia disruptiva inserida no ambiente de automação industrial. O benefício da interoperabilidade e da redução de TCO é real e mensurável, mas ele exige que o usuário final assuma um papel mais ativo na governança técnica de seus sistemas. O risco de complexidade só se torna uma armadilha se a empresa tentar tratar o O-PAS com a mesma mentalidade de "comprar e esquecer" aplicada aos DCS tradicionais.

Em última análise, o sucesso do O-PAS num futuro próximo dependerá da capacidade do ecossistema de fornecedores de simplificar a experiência do usuário final, provendo ferramentas de orquestração e diagnóstico que gerenciem a complexidade intrínseca de um sistema aberto. Para as indústrias que buscam liderança na era da Inteligência Artificial e da sustentabilidade operacional, o risco da complexidade controlada do O-PAS é significativamente menor do que o risco da estagnação garantida dos sistemas fechados.

Adriano Marcelo Corteze – Marketing
Octávio Paschoal – R&D
Victor Teixeira C. Halfeld – R&D
Nova Smar S/A
06/FEV/2026