Internet das coisas e a Industria 4.0

(1)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO Coordenadoria de Educação Continuada

Internet das coisas e a Industria 4.0

1. Estrutura Curricular – componente curricular/carga horária.

MÓDULO 1 – Redes, Sensores e Sistemas IoT

Arquitetura de Sistemas 32

Sensores e atuadores 32

Sistemas Embarcados 32

Mercado e Plano Nacional de IoT 32

Arquitetura de Redes de Computadores 32

Protocolos e interoperabilidade para IoT 32

Aplicação do conhecimento 1 24 horas-aulas à distância Carga horária total do módulo 216 horas-aula

MÓDULO 2 - Industria 4.0

Redes de Sensores 32

Cybersecurity para IoT 32

Desenvolvimento de Sistemas para Indústria 4.0 32

Cloud Computing 32

Modelos de Negócios e Inovação para IoT 32

Análise de Dados 32

Aplicação do conhecimento 1 24 horas-aulas à distância Carga horária total do módulo 216 horas-aula Total da carga horária do curso 432 horas-aula

(2)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA (01)

1. Nome da Disciplina: Arquitetura de Sistemas 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Introdução e Arquitetura TOGAF. Architecture Development Method (ADM).

Principais Técnicas e Entregáveis do Ciclo do ADM. Framework de Conteúdo e Artefatos TOGAF. Modelos de Referência do TOGAF. Tecnologias emergentes: Cloud Computing, Microservices, Building Evolutionary Architecture e DevOps, sistemas embarcados e arquitetura ARM. Modelos de Arquitetura para IoT: Standards: IEEE, ETSI, OneM2M, ITU, IETF, NIST, OASIS, W3C, Recap, IBM, Cisco. Estudos de casos.

4. Objetivo: Mostrar os conceitos de arquitetura baseado nas melhores práticas de mercado para definir um modelo de arquitetura de TI para projetos de internet das coisas, middleware para IoT e bem como mostras as tecnologias emergentes.

5. Conteúdo Programático:

1. Introdução e Arquitetura TOGAF

2. Architecture Development Method (ADM)

3. Principais Técnicas e Entregáveis do Ciclo do ADM 4. Orientações para adaptar o ADM

5. Framework de Conteúdo e Artefatos TOGAF 6. O Continuum Corporativo

7. Modelos de Referência do TOGAF

8. Framework de Capacidade de Arquitetura

9. Tecnologias emergentes: Cloud Computing, Microservices, Building Evolutionary Architecture e DevOps, sistemas embarcados e arquitetura ARM

10. Modelos de Arquitetura para IoT: Standards: IEEE, ETSI, OneM2M, ITU, IETF, NIST, OASIS, W3C, Recap, IBM, Cisco.

11. Middle para IoT

12. Perspectivas de evolução futura 13. Estudos de casos

(3)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Sensores e atuadores 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Conceitos de instrumentação. Introdução a sinais e sensores. Sensores elétricos. Sensores mecânicos. Sensores acústicos. Sensores de imagem. Sensores químicos. Digitalização de sinais.

4. Objetivo: Apresentar os principais tipos de sensores e atuadores utilizados em IOT, a partir de estudos de caso, e os transdutores utilizados para adequação dos diversos tipos de sinais.

1. Sensores elétricos: tensão, corrente, potência, resistência, capacitância, indutância, frequência, fase;

2. Sensores mecânicos: posição, velocidade, aceleração, peso, gravidade, força, tensão, pressão, fluxo, torque, campo magnético;

3. Sensores acústicos: som, vibração, movimentação sísmica;

4. Sensores de imagem: intensidade da luz, câmeras, monitores, infravermelho (IR), detecção e variação de luz;

5. Sensores químicos: potencial hidrogênio (pH) concentrações, composição, pureza.

6. Conversores Analógicos-Digitais.

(4)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Sistemas Embarcados 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Introdução a Sistemas Embarcados. Arquitetura de Microcontroladores x Microprocessadores. Modelos de Endereçamento. Ciclo de Instrução. Recursos de microcontroladores: entrada e saída digital, entrada analógica, comunicação serial, comunicação TCP-IP, acionamento de atuadores, coleta de dados de sensores.

4. Objetivo: Projeto de Sistemas Embarcados para Internet das Coisas, envolvendo o projeto dos dispositivos de IoT, sensores e atuadores, comunicação entre os dispositivos e a plataforma de IoT em nuvem, armazenamento e análise dos dados e interface com o usuário. Projeto de uma aplicação completa de IoT, com foco no dispositivo sensor/atuador, usando metodologias de projeto de sistemas embarcados para várias aplicações.

1. Introdução a Sistemas Embarcados para Internet das Coisas.

2. Arquitetura de Referência IoT.

3. Dispositivos de IoT: Sensores e Atuadores. IoT Gateways.

4. Plataformas de HW e SW para desenvolvimento de IoT dispositivos de IoT.

5. Projeto de Software Embarcado a partir de programação de placa microcontrolada.

(5)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Mercado e Plano Nacional de IoT 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Obter visão geral do impacto de IoT no Brasil. Entender competências de TIC do País. Aspirações iniciais para IoT no Brasil. Capital Humano. Inovação e Inserção Internacional. Infraestrutura de Conectividade e Interoperabilidade. Regulatório, Segurança e Privacidade de Dados

4. Objetivo: Proporcionar ao aluno o entendimento da legislação envolvida com IoT, o plano nacional proposto pelo Decreto n° 9.854, e as possibilidades de negócios no mercado nacional.

1. Obter visão geral do impacto de IoT no Brasil.

2.Entender competências de TIC do País.

3. Aspirações iniciais para IoT no Brasil.

4.Capital Humano

5.Inovação e Inserção Internacional

6.Infraestrutura de Conectividade e Interoperabilidade 7.Regulatório, Segurança e Privacidade de Dados

(6)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1.Nome da Disciplina: Arquitetura de Redes de Computadores 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Conceitos e estudo do modelo de referência ISO/OSI e da arquitetura TCP/IP.

Estudo das camadas da arquitetura TCP/IP (aplicação, transporte, rede, enlace e física) apresentando os principais protocolos da arquitetura TCP/IP.

4. Objetivo: Fornecer ao participante, a base para compreensão sobre a arquitetura TCP/IP apresentando conceitos fundamentais e protocolos sobre comunicação de dados e redes de computadores locais cabeadas.

1.Introdução a redes de computadores;

2. Modelo OSI e TCP/IP; Camada de Enlace;

3. Camada de Internet (Protocolo IPv4, NAT e ICMP);

4. Protocolo IPv6,

5. Camada de Transporte;

6. Camada de Aplicação;

7. Levantamento de requisitos e Troubleshooting em LANs.

8. Práticas de laboratório: Configuração de endereçamento IPv4 e IPv6 e configuração de dispositivos de redes (switchs e roteadores)

(7)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Protocolos e interoperabilidade para IoT 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Rede de Comunicação de dados IoT. Redes LPWAN (Low Power LAN – NBIOT, LORA, SIGFOX). Aplicações de redes IoT. Plataformas de integração IoT, Protocolos de comunicação (MQTT). Implementação de solução IoT com MQTT. Implementação de solução de comunicação Lora.

4. Objetivo: Compreender os conceitos fundamentais de redes de comunicação e os principais protocolos empregados para desenvolvimento de aplicações IOT.

1. Rede de Comunicação de dados IoT

2. Redes LPWAN (Low Power LAN – NBIOT, LORA, SIGFOX) 3. Aplicações de redes IoT

4. Plataformas de integração IoT 5. Protocolos de comunicação (MQTT)

6. Implementação de solução IoT com MQTT

7. Implementação de solução de comunicação Lora 8. Projeto de sistema IoT

(8)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA (07) 1. Nome da Disciplina: Redes de Sensores 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Conceitos de Redes moveis. Tecnologias de Antenas (atenuação, Qualidade de sinal, etc) projeto radiofrequência. Padrão WiFi / IEEE 802.11a/b/g. Padrão IEEE 802.15.4 (Zigbee). Tecnologia LoraWan. Tecnologia 5G. Gerenciamento da mobilidade em Redes: Endereçamento, roteamento para um nó móvel, IP móvel, roteando chamadas.

Aplicações de redes de sensores sem fio.

4. Objetivo: apresentar as tecnologias de redes sem fio empregadas em projetos de redes de sensores; projetar e implementar redes de sensores a partir de tecnologias sem fio.

1. Redes Bluetooth 2. Tecnologia NFC 3. Redes Mesh 4. Tecnologia 5G 5. Tecnologia LoraWan

(9)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Cybersecurity para IoT 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Introdução a Segurança de Rede; Segurança em Dispositivos de IoT;

Segurança em Redes industriais; Ataques e Defesa Cibernética; Proteção de Dados e Privacidade.

4. Objetivo: Compreender os conceitos fundamentais de segurança de rede, segurança em dispositivos IoT, aplicação de patches e conceitos de cybersecurity.

1. Introdução a Segurança de Rede;

2. Segurança em Dispositivos de IoT;

3. Segurança em Redes industriais;

4. Aspectos de segurança em redes sem fio para aplicações de IoT.

5. Ataques e defesa cibernética;

6. Proteção de Dados e Privacidade.

(10)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Desenvolvimento de Sistemas para Indústria 4.0 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Fundamentos da indústria 4.0. Sistemas ciber-físicos industriais.

Implementação de sistemas ciber-físicos com linguagem ladder. Sistemas de integração vertical e horizontal. Aplicações industriais em nuvem (big data, machine learning).

Comissionamento de plantas em IoT. Gêmeos digitais.

4. Objetivo: Proporcionar ao aluno uma visão sistêmica de como a tecnologia IoT é aplicada em plantas industriais, desde a captura de sinais de campo até o tratamento destes sinais em nuvem. O curso aborda as tecnologias proprietárias dos principais fabricantes de automação industrial, com enfoque em IoT.

1. Fundamentos da indústria 4.0.

2. Sistemas ciber-físicos industriais.

3. Implementação de sistemas ciber-físicos com linguagem ladder.

4. Sistemas de integração vertical e horizontal.

5. Aplicações industriais em nuvem (big data, machine learning).

6. Comissionamento de plantas em IoT.

7. Gêmeos digitais.

(11)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA (10) 1. Nome da Disciplina: Cloud Computing 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Introdução a Computação em Nuvem. Princípios da Computação em Nuvem.

Conceitos, vantagens, desvantagens e características. Arquitetura da Computação em Nuvem: Infraestrutura como Serviço (Infrastructure as a Service - IaaS). Plataforma como Serviço (Platform as a Service - PaaS) e Software como Serviço (Software as a Service - SaaS). Segurança no armazenamento de dados em Computação em Nuvem.

4. Objetivo: A Apresentar fundamentação teórica necessária para implantação, configuração e gerenciamento de serviços de redes utilizando sistemas operacionais livres e proprietários.

5. Conteúdo Programático: Introdução a Computação em Nuvem (Princípios, conceitos, vantagens, desvantagens e características, Modelos de Serviços: Infraestrutura como Serviço (IaaS), Plataforma como Serviço (PaaS) e Software como Serviço (SaaS), Modelo de Implantação: Nuvem pública, privada e híbrida, Infraestrutura da Nuvem: Regiões, zonas de disponibilidade e pontos de presença) , Faturamento na Nuvem (Definição do custo de utilização da Nuvem. Principais Fatores: Computação, Armazenamento e Transferência de dados, custo Total de Propriedade (TCO), segurança na Nuvem, modelo de Responsabilidade compartilhada, gestão de Identidade e Acesso (IAM)), Rede (Definição de Redes Virtuais na Nuvem (VPC) e subredes, Projetar arquitetura básica de VPC, Etapas para criação um VPC, Segurança no VPC, Isolamento da sub-rede, Firewall: Grupos de Segurança e Lista de Controle de Acesso (ACL)), Computação(Categorização de serviços:

instâncias, containeres, computação sem servidor – serverless computing, Máquina Virtual (Instância) e imagem de máquina virtual, Ciclo de Vida da instância (em execução, desligada, encerrada, hibernação), Aprofundamento do serviço de máquina virtual (ex.:

AWS EC2)), Armazenamento (Tipos de Armazenamento: bloco, arquivo e objeto, Aprofundamento no armazenamento de Objeto (ex. serviço AWS S3), Segurança no armazenamento de dados em Computação em Nuvem.)

Práticas de laboratório: Configuração de serviços em ambiente de cloud.

(12)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

1. Nome da Disciplina: Modelos de Negócios e Inovação para IoT 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Conceitos sobre inovação, principalmente tecnológica, empreendedorismo, e propriedade intelectual. Criação de valor e monetização em IoT, principais vantagens competitivas através da definição de produtos.

4. Objetivo: Mostrar os aspectos da inovação em internet das coisas, com vistas a criação de novos modelos de negócios de IoT, criação de valor com transformação digital, monetização, definição de produtos, análise da competitividade do mercado de IoT e mudança de relacionamento com o cliente.

1. Tecnologia, Inovação e internet das coisas;

2. Origem e taxonomia da IoT: as três eras da internet;

3. Empreendedorismo;

4. Processos de inovação: inovação aberta, redes de inovação, sistemas nacionais de inovação, inovação cross-border;

5. Aspectos legais e fontes de recursos;

6. Propriedade intelectual;

7. Regulamentações;

8. A tecnologia de IoT sob a perspectiva de valor;

9. Criação de valor com IoT;

10. Monetização do valor de IoT;

11. A mudança no relacionamento com o cliente;

12. Aspectos positivos da IoT no Brasil: benefícios econômicos e empresariais;

13. Aspectos negativos da IoT: reflexões críticas;

14. A competição em IoT e as vantagens competitivas da IoT;

15. A outcome economy;

16. Definição dos requisitos do produto IoT;

17. Smart Data Pricing (SDP) em IoT.

18. Gestão de operações de serviços;

19. Gestão da qualidade de serviços;

20. Estudos de caso.

(13)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA (12) 1. Nome da Disciplina: Análise de Dados 2. Carga Horária: 32h

3. Ementa: Tecnologia e fundamentos de Big Data. Infra-estrutura e Interfaces Big Data.

Gerenciamento de Big Data. Fundamentos Map Reduce e Hadoop. Big Data Analítico.

Aplicação de algoritmos de análise preditiva. Algoritmos de análise em Hadoop.

Visualização de dados.

4. Objetivo: Esta disciplina apresenta uma visão geral das técnicas de análise de dados para tratamento de dados IoT proveniente de sensores. A disciplina abordara os conceitos de maneira pratica a partir de dados reais provenientes de sensores instalados em campo.

5.Conteúdo Programático:

1. Tecnologia e fundamentos de Big Data 2. Infraestrutura e Interfaces big Data 3. Gerenciamento de Big Data

4. Fundamentos Map Reduce e Hadoop 5. Big Data Analítico

6. Aplicação de algoritmos de análise preditiva 7. Algoritmos de análise em Hadoop

8. Visualização de dados

(14)

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

IDENTIFICAÇÃO DO COMPONENTE CURRICULAR (13)

1. Nome do Componente Curricular: Aplicação de Conhecimento 1 e 2 2. Carga Horária: 48 horas/aula na modalidade EAD

3. Ementa: A disciplina promove o desenvolvimento do Trabalho de Aplicação de Conhecimento, com base no método prático e aplicado, o qual direciona o aluno para a resolução de um desafio ou problema real vivenciado em um contexto institucional/pessoal, utilizando os conceitos e práticas abordados ao longo do curso.

4. Objetivo: Capacitar o participante para investigar, analisar e compreender as causas e as implicações dos desafios em um contexto institucional/pessoal; e com base no diagnóstico e na pesquisa bibliográfica, propor soluções e ações detalhadas, visando à resolução de problemas ou oportunidades reais e pontuais enfrentadas nesse contexto institucional/pessoal.

5. Conteúdo Programático: Definição do problema/oportunidade/desafio a ser resolvido;

Descrição das características gerais do contexto institucional/pessoal; Diagnóstico das origens e implicações do desafio a ser resolvido; Pesquisa bibliográfica sobre os temas relacionados com o desafio do contexto institucional/pessoal; Proposição de soluções e ações detalhadas para a resolução do desafio.