Como a IA pode ajudar a reduzir o desperdício de aterros
A Hera traz a automação baseada em IA para a economia circular
Em uma fábrica de reciclagem, um trabalhador empurra garrafas plásticas com uma pá para reciclagem

Como a IA pode ajudar a enfrentar os desafios mais sérios do mundo?

Não será simples. Quando você está lidando com problemas complexos do mundo real, não basta simplesmente apertar um botão e fazer com que a IA lhe dê uma resposta. Além de um trabalho árduo, será necessária uma vontade de experimentar e uma verdadeira abertura à mudança.

A Hera SpA, uma concessionária de múltiplos serviços públicos líder na Itália, está colocando essas virtudes em prática ao explorar como a IA pode ajudar a minimizar o desperdício de aterros, direcionando materiais mais reutilizáveis para resultados que são melhores para o meio ambiente.

A Hera engajou a IBM Garage™— uma estrutura para a transformação digital — para ajudar a projetar, construir e dimensionar uma solução de IA. E a Hera trabalhou com a IBM Consulting e aplicou o IBM Cloud Paks para modernizar sua infraestrutura de aplicativos para maior abertura à inovação.

Enorme capacidade

 

Em 89 usinas, a Hera trata 6,3 milhões de toneladas de resíduos por ano

Grande esforço manual

 

Atualmente, o processo de reciclagem exige que 1.400 pessoas localizem manualmente os materiais reutilizáveis

A Hera adotou, com convicção absoluta, a economia circular. Andrea Bonetti Gerente de arquitetura de TI Hera spa
Trazendo inovação para a gestão ambiental

Como fornecedora de eletricidade, gestão de ciclo de água e serviços de aquecimento, e como a maior empresa de gestão e reciclagem de resíduos da Itália, a Hera está na linha de frente da batalha atual para reduzir os resíduos e minimizar os danos ambientais. A empresa tem uma reputação de inovadora e está trazendo um espírito voltado para o futuro na gestão ambiental.

Andrea Bonetti, gerente de arquitetura de TI da Hera, explica: “A Hera adotou, com convicção absoluta, a economia circular”. Onde as práticas tradicionais de reciclagem podem ser um arco no ciclo de reutilização, a Hera oferece soluções integradas que ajudam a completar o círculo. Com plásticos, por exemplo, ele não só recupera resíduos, como também incorpora à produção de novos produtos de alta qualidade que são recicláveis. “Hoje, em nossos territórios, a maioria dos resíduos é recuperada”, diz Bonetti. “Apenas uma pequena porção acaba queimada, mas isso é queimado em usinas de transformação de resíduos em energia, produzindo nova energia”.

O processo de recuperação, é claro, depende de encontrar e separar rapidamente o material reutilizável de grandes quantidades de lixo. Foi esse processo que Bonetti e seu colega, Alessandro Collina, chefe de inovação de TI da Hera, decidiram explorar a forma como a automação baseada em IA poderia melhorar a eficiência e ajudar a canalizar mais materiais para novos usos.

O desafio é dobrado. Avaliar o potencial da IA para classificação de resíduos é um deles. O outro é ter flexibilidade para incorporar esse tipo de inovação e escalá-la desde o laboratório até dimensões empresariais.

 

Encontrando o tesouro na lixeira

Atualmente, os funcionários da Hera analisam os resíduos manualmente. À medida que os caminhões descarregam na entrada das usinas e o lixo é empurrado em direção às esteiras transportadoras, os observadores procuram os materiais recuperáveis — incluindo plásticos, vidro, alumínio e material orgânico — e ajudam a direcionar o fluxo de triagem. Trata-se de um trabalho oneroso por si só, mas considere isso em escala: 1.400 observadores em 89 usinas. 6,3 milhões de toneladas de resíduos tratados todos os anos. Em outras palavras, há potencial para uma eficiência muito maior.

A visão é capturar vídeo da lixeira recebida e fazer a IA reconhecer características de itens e materiais que as qualificariam para recuperação e reutilização. “Isso pode ter um impacto decisivo nos custos das atividades de recuperação e descarte, que é o foco da economia circular”, explica Bonetti.

Para concretizar essa visão, Bonetti explica: “Precisávamos de um parceiro que pudesse realmente ir além de uma prova de conceito e facilitar o projeto com metodologias de trabalho e ferramentas eficazes. Achamos que poderíamos encontrar tudo isso no IBM Garage”.

Para a equipe colaborativa e centrada no usuário do IBM Garage, o primeiro passo para uma solução foi um workshop de design thinking que envolveu a obtenção de experiência em primeira mão do ambiente de trabalho. “O pessoal do Garage teve que ‘sujar as mãos’ — uma metáfora particularmente adequada nesse caso”, diz Bonetti. “Aprendemos com a experiência ao mergulhar os especialistas no aprendizado de máquina, que é sempre muito mais complexa do que o laboratório. Então a equipe do Garage veio ver uma usina. Os resíduos são, por definição, deformados e aglomerados, e as condições de iluminação são variáveis. Não é como reconhecer gatinhos nas fotos do Facebook!”

Na verdade, as equipes da Hera e do IBM Garage rapidamente reconheceram que as usinas não eram o lugar certo para capturar vídeo. Havia muito material passando em muito pouco tempo. Em vez disso, eles identificaram um melhor ponto de vista no início do fluxo.

Ao montar câmeras em caminhões de lixo, eles podiam filmar as menores quantidades de material caindo das lixeiras. “Ainda é uma passagem de imagens extremamente rápida”, diz Bonetti. “Mas o estudo dessas imagens nos permitiu identificar padrões significativos para a avaliação qualitativa do desperdício durante o processo de coleta, não dentro da usina, o que poderia melhorar o tempo e o custo do processo de transformação.”

Além disso, a equipe da Hera espera correlacionar os dados de qualidade do desperdício com os locais de coleta, ajudando a empresa a desenvolver campanhas de informação direcionadas para auxiliar as pessoas a diferenciar melhor os resíduos.

Seguindo a metodologia ágil do IBM Garage, em oito semanas, a Hera e a equipe do IBM Garage criaram e lançaram um produto mínimo viável (MVP) que incorpora a tecnologia IBM Watson Studio e IBM Watson Machine Learning para gerar uma ferramenta específica para o caso de uso, incluindo um modelo de aprendizado de máquina para reconhecer os principais padrões de resíduos. De acordo com Collina, “as ferramentas da IBM nos permitiram capturar pensamentos que antes eram apenas escritos no papel e torná-los realidade em um processo muito mais rápido e ágil”.

Collina continua: “Agora, o desafio mais urgente é entender como isso pode ser industrializado. Como podemos fazer um protótipo, por exemplo, em um único caminhão por talvez um ano, com todas as variações de iluminação e clima, e continuar obtendo os insights certos ao longo do ano”.

Modernização de aplicativos: a economia circular de TI

Enquanto isso, para garantir que sua infraestrutura de aplicativos pudesse acomodar a IA de separação de resíduos, a Hera aplicou o conceito de economia circular à sua TI interna. Há alguns anos, a Hera havia trabalhado com a IBM para desenvolver um aplicativo personalizado chamado “Beam”, que apoia o negócio de gás da Hera coletando dados quase em tempo real de medidores inteligentes de gás. Bonetti, Collina e equipe viram o potencial de reciclar a funcionalidade do Beam para outras áreas de negócios, como serviços ambientais e coleta de resíduos, extraindo outros tipos de dados de uma gama mais ampla de dispositivos, incluindo imagens de vídeo de câmeras montadas em caminhões.

Em primeiro lugar, no entanto, eles precisavam modernizar o aplicativo. “O Beam ainda executava muito bem sua tarefa original”, diz Bonetti. “Mas uma arquitetura monolítica subjacente restringia o crescimento e a evolução do aplicativo”.

Usando o IBM Cloud Paks, a Hera se libertou das restrições do monólito e criou o Beam IoT, uma solução flexível e aberta que pode ser reaproveitada para apoiar casos de uso em negócios de múltiplos serviços públicos.

“Nossa estratégia de evolução de sistemas tem três diretrizes”, diz Bonetti. “Desenvolvimento nativo em nuvem, arquitetura de integração e uso cada vez mais refinado de dados para criar valor”. Essas três diretrizes mapeiam perfeitamente as soluções IBM que a Hera usou para transformar o Beam em Beam IoT:

  • As soluções IBM WebSphere Liberty e IBM Transformation Advisor — agora disponíveis no IBM WebSphere Hybrid Edition— ajudam a Hera a converter o aplicativo monolítico em uma arquitetura de microsserviço flexível que facilita as adaptações contínuas e apoia o desenvolvimento nativo da nuvem.
  • O IBM Cloud Pak for Integration introduziu novas ferramentas de integração para integrações automatizadas baseadas em API que ampliam os recursos do Beam além do caso de uso do medidor inteligente.
  • O IBM Cloud Pak for Data fornece os mesmos recursos do IBM Watson incorporados ao MVP, ajudando a Hera a aplicar a IA para automatizar a organização e análise de dados de resíduos e a geração de insights que informam a classificação e a recuperação.
  • A plataforma de contêiner Red Hat OpenShift, que faz parte de todos os IBM Cloud Paks, ajuda a Hera a executar o Beam IoT em uma arquitetura totalmente em contêiner em uma nuvem privada hospedada por um parceiro.
Novo impulso na economia circular

O trabalho que a Hera está fazendo com o IBM Garage e as soluções IBM Cloud Paks e WebSphere não é um projeto finito, ele faz parte de um ciclo.

Como Bonetti, Collina e seus colegas trabalham com a equipe da IBM Garage para aprender como treinar IA para encontrar resíduos recuperáveis e como escalar tal inovação para o ambiente cotidiano, eles não só cultivarão novas e valiosas experiências, como também identificarão outras maneiras de colocar a IA para trabalhar no setor de serviços públicos.

A modernização e flexibilidade que a Hera trouxe para o Beam IoT instila maior confiabilidade e resiliência em um sistema crítico, enquanto o abre para adaptação e expansão contínuas.

E o mais importante, como esses esforços podem melhorar drasticamente a eficiência de custo da recuperação de resíduos para outros usos, eles têm o potencial de influenciar todo um setor, gerando maior impulso na economia circular e permitindo que o mundo recupere parte de seu verde.

Introdução à IBM Consulting

Logotipo da Gruppo Hera
Sobre a Hera SpA

A Hera (link externo a ibm.com) é uma concessionária de múltiplos serviços públicos líder na Itália, fornecendo distribuição de energia, vendas de energia, gestão de ciclo de água, aquecimento e serviços de desperdício e reciclagem. Ela opera nas regiões Emilia-Romagna, Veneto e Friuli, empregando mais de 8.000 pessoas e faturando mais de $ 6 bilhões em receita anual.

Dê o próximo passo

Para saber mais sobre as soluções IBM apresentadas nesta história, entre em contato com seu representante da IBM ou com o IBM Business Partner.

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Produzido nos Estados Unidos da América, março de 2022.

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