Fred Nícolas Vasconcelos Curvelo; Ricardo Antônio Câmara Da Silva

DOI: 10.22167/2675-6528-202600817

Artigo elaborado pela ferramenta ResumeAI, solução de inteligência artificial desenvolvida pelo Instituto Pecege voltada à síntese e redação.

Resumo

O desenvolvimento de sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) enfrenta desafios de qualidade e manutenção devido à inconsistência na aplicação de padrões. O estudo objetivou analisar as práticas adotadas no desenvolvimento e manutenção dessas aplicações, com foco na organização, padronização e qualidade do software. Para isso, realizou-se uma pesquisa com profissionais da área, complementada pela análise de fundamentos da engenharia de software e pela experiência prática. Os dados coletados evidenciaram a existência de padrões formais em alguns contextos, porém com aplicação inconsistente, o que resultou em retrabalho e dificuldades na compreensão e manutenção. Como contribuição, propôs-se um conjunto estruturado de diretrizes práticas para a padronização da base de dados, nomenclatura, comunicação, estrutura do projeto, scripts e telas, aplicáveis a diferentes contextos industriais. Verificou-se que a adoção dessas práticas tende a reduzir erros, melhorar a compreensão do software e aumentar a eficiência no desenvolvimento. Concluiu-se que a padronização é um fator essencial para garantir a qualidade, confiabilidade e sustentabilidade dessas aplicações ao longo de seu ciclo de vida.

Palavras-chave: Arquitetura de software; Automação industrial; Engenharia de software; Manutenção de sistemas; Qualidade de software.

1. Introdução

Os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) desempenham um papel fundamental na automação industrial moderna. Eles permitem o monitoramento e o controle de processos em tempo real, integrando dados de sensores, dispositivos de campo e equipamentos distribuídos (Stouffer, Falco & Scarfone, 2015). Essas aplicações são cruciais para fornecer informações estratégicas, apoiar a tomada de decisão e viabilizar a supervisão remota de ativos, sendo amplamente empregadas em setores críticos como energia, saneamento, transporte e infraestrutura.

O desenvolvimento de aplicações SCADA em ambientes industriais é inerentemente complexo, devido ao grande volume de dispositivos, variáveis de processo, integrações e telas de supervisão envolvidas. Embora muitos elementos e estruturas sejam recorrentes, pequenas variações entre unidades, módulos ou áreas operacionais podem introduzir inconsistências significativas quando não há diretrizes de padronização claramente definidas.

Nesse contexto, a ausência de padrões estruturados no desenvolvimento de sistemas SCADA pode resultar em uma série de desafios. Estes incluem inconsistências no desenvolvimento, retrabalho, falhas funcionais e uma redução notável na confiabilidade operacional dos sistemas. Tais problemas comprometem a eficiência e a segurança das operações industriais.

Entre os problemas recorrentes observados nesse tipo de ambiente, destacam-se a replicação inadequada de trechos de código, a ausência de padrões de nomenclatura para variáveis, objetos e scripts, a inconsistência visual entre as telas de supervisão e a desorganização estrutural dos projetos. A inexistência de processos padronizados de desenvolvimento e manutenção impacta diretamente a qualidade do software, dificultando o entendimento do sistema por novos integrantes da equipe e aumentando significativamente o esforço de manutenção corretiva e evolutiva (Pressman & Maxim, 2021).

A qualidade de software é um conceito multifacetado, associado a atributos como confiabilidade, segurança, desempenho, clareza estrutural e facilidade de manutenção. Esses aspectos são formalizados em modelos e normas internacionais de qualidade (Bøegh, 2008). Contudo, no contexto específico dos sistemas SCADA, a aplicação sistemática desses princípios ainda é limitada, o que é particularmente preocupante em ambientes de alta criticidade operacional.

Diante desse cenário, torna-se relevante propor padrões de desenvolvimento que orientem a criação, replicação e manutenção de artefatos técnicos relacionados aos sistemas SCADA. Tal padronização deve abranger aspectos como organização de scripts, nomenclaturas, estrutura de dados, organização modular dos projetos e padronização visual. A adoção de tais padrões contribui diretamente para a redução de erros, o aumento da previsibilidade do sistema, a melhoria da documentação técnica e a maior facilidade de manutenção ao longo do ciclo de vida do software (McConnell, 2004).

A partir dessa problemática, este trabalho buscou responder à seguinte questão de pesquisa: “Como a definição e a aplicação de padrões de desenvolvimento podem contribuir para a melhoria da qualidade de software em sistemas SCADA?”.

Dessa forma, o objetivo central do estudo consistiu em analisar as práticas atuais adotadas no desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA, identificar problemas recorrentes por meio de dados empíricos coletados junto a profissionais da área e, a partir desses resultados, propor um conjunto estruturado de diretrizes técnicas voltadas à melhoria da qualidade, confiabilidade, organização e manutenibilidade das aplicações SCADA utilizadas em diferentes contextos industriais.

2. Material e Métodos

A metodologia adotada neste estudo fundamentou-se em uma abordagem exploratória, predominantemente qualitativa e de natureza aplicada. Essa escolha foi alinhada aos objetivos de compreender o cenário atual do desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA, bem como de propor melhorias nas práticas existentes. Embora a ênfase principal da análise tenha sido qualitativa, elementos de análise quantitativa foram empregados por meio da interpretação de dados estatísticos descritivos.

A pesquisa foi classificada como exploratória, conforme a perspectiva de Gil (2019), por buscar maior familiaridade com um problema ainda pouco sistematizado no contexto da automação industrial. Essa abordagem permitiu identificar padrões, dificuldades recorrentes e oportunidades de aprimoramento nas práticas de desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA. A natureza qualitativa, por sua vez, mostrou-se adequada para a compreensão aprofundada dos fenômenos analisados, considerando o contexto técnico e operacional dos sistemas SCADA (Marconi & Lakatos, 2017).

A natureza aplicada do estudo visou gerar conhecimentos diretamente voltados à solução de problemas práticos, contribuindo para a melhoria de processos e técnicas (Gil, 2019). Dessa forma, o trabalho foi direcionado à proposição de diretrizes e padrões técnicos aplicáveis a ambientes SCADA reais, com foco na melhoria da legibilidade, redução de retrabalho e aumento da confiabilidade dos sistemas. A metodologia integrou fundamentos teóricos da engenharia de software, dados empíricos e a experiência prática do autor.

Como procedimento técnico inicial, realizou-se uma pesquisa bibliográfica abrangente. O objetivo foi estabelecer o embasamento teórico e conceitual do estudo, analisando livros, artigos científicos e normas técnicas relacionadas à engenharia de software e à automação industrial. A revisão incluiu autores como Pressman e Maxim (2021), Sommerville (2019) e Bøegh (2008), cujos trabalhos abordam qualidade de software, organização estrutural e manutenção de sistemas.

Essa revisão bibliográfica permitiu estabelecer um paralelo entre as práticas consolidadas da engenharia de software e os desafios específicos do desenvolvimento de aplicações SCADA. Adicionalmente, foram considerados conhecimentos provenientes da experiência profissional do autor na área de automação industrial, especialmente no desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA em projetos reais. Essa vivência foi utilizada como fonte complementar de análise, conforme abordagens qualitativas que valorizam a experiência do pesquisador (Flick, 2009).

Em seguida, para a coleta de dados empíricos, aplicou-se um questionário eletrônico estruturado. O instrumento foi elaborado na plataforma Google Forms e composto por questões fechadas em escala Likert, questões de múltipla escolha e perguntas abertas. A formulação das perguntas baseou-se na revisão bibliográfica e nos conhecimentos práticos do autor na área de automação industrial, buscando alinhamento entre teoria e prática.

O questionário foi disponibilizado online e direcionado a profissionais e estudantes com experiência prévia em sistemas SCADA, tanto em contexto profissional quanto acadêmico. A coleta de dados resultou em 87 respostas válidas. Antes da participação, os respondentes foram informados sobre a natureza voluntária e anônima da pesquisa, e a utilização dos dados exclusivamente para fins acadêmicos, conforme o Termo de Consentimento apresentado no Apêndice A.

A análise dos dados coletados foi realizada de forma integrada. Os dados quantitativos foram analisados por meio de estatística descritiva, incluindo frequências e percentuais. As respostas abertas, por sua vez, foram tratadas qualitativamente, com foco na identificação de padrões recorrentes e temas predominantes. Essa abordagem combinou aspectos quantitativos e interpretativos para uma compreensão abrangente do fenômeno estudado.

Com base nos resultados da revisão bibliográfica e na análise dos dados empíricos, procedeu-se à definição de padrões para o desenvolvimento e a organização de sistemas SCADA. Essa etapa envolveu a análise de exemplos reais de projetos, com o objetivo de identificar problemas recorrentes, inconsistências estruturais e oportunidades de melhoria. A experiência do autor foi fundamental para contextualizar e refinar esses padrões.

Na sequência, os padrões definidos foram aplicados em exemplos práticos representativos de situações comuns em sistemas industriais. Esses exemplos incluíram manipulação de variáveis, tratamento de alarmes, comunicação entre sistemas e organização modular de aplicações. Essa etapa teve como objetivo avaliar a aplicação dos padrões na prática e sua potencial contribuição para aspectos como legibilidade, modularidade, rastreabilidade e facilidade de manutenção.

3. Resultados e Discussão

A presente seção detalha e discute os resultados obtidos a partir da pesquisa realizada com profissionais da área de sistemas SCADA, com o propósito de identificar as práticas correntes, as dificuldades enfrentadas e as percepções sobre a padronização, manutenção e qualidade das aplicações. A análise dos dados coletados permitiu identificar os principais problemas e sua relação com os fundamentos da engenharia de software, servindo de base para a proposição de diretrizes de padronização. Essas diretrizes são organizadas em diferentes dimensões do desenvolvimento de sistemas SCADA, visando aprimorar a qualidade, a manutenibilidade e a confiabilidade das aplicações em diversos contextos industriais.

Análise da entrevista

A pesquisa foi respondida por 87 participantes, dos quais 98,9% já haviam tido contato com sistemas SCADA. A amostra revelou um perfil predominantemente profissional, com 55,2% dos respondentes possuindo mais de cinco anos de experiência e 58,6% atuando diretamente no desenvolvimento desses sistemas. Esse perfil robusto da amostra assegura que os resultados refletem as práticas e desafios reais do ambiente industrial, conferindo validade e relevância aos achados do estudo.

Em relação às plataformas SCADA mais utilizadas, observou-se uma clara predominância de soluções consolidadas no mercado brasileiro. Elipse E3 foi citada por 78,2% dos participantes, e Elipse Power por 73,6%. Outras plataformas mencionadas incluíram SAGE, com 40,2%, e WinCC, com 27,6%. Essa distribuição das plataformas reforça a aderência dos dados ao cenário nacional, indicando que as práticas e problemas identificados são representativos do contexto de atuação dos profissionais brasileiros.

No que tange às práticas de desenvolvimento, a maioria dos participantes indicou a existência de padrões formais e convenções de nomenclatura, com predominância de respostas nas categorias “Concordo” e “Concordo totalmente”. A padronização visual entre telas também obteve um alto nível de concordância, com 89,7% dos respondentes afirmando sua presença. Esses dados sugerem um reconhecimento da importância da padronização e a existência de diretrizes formais em muitos ambientes de trabalho.

Contudo, ao analisar os dados relacionados à manutenção, emergiu um cenário distinto e desafiador. Aproximadamente 67,8% dos participantes afirmaram ter gasto tempo significativo para compreender a lógica de sistemas existentes, e 49,4% relataram já ter sobrescrito alterações anteriores em projetos SCADA. Além disso, a manutenção de sistemas desenvolvidos por terceiros foi apontada como uma dificuldade, com uma distribuição relevante de respostas neutras e concordantes. Esse contraste revela uma lacuna entre a existência de padrões formais e a sua aplicação consistente na prática, resultando em ineficiências e retrabalho.

A prática de copiar e adaptar trechos de código entre projetos SCADA é amplamente difundida, com 88,5% dos participantes concordando com essa afirmação. Esse comportamento, embora possa parecer eficiente a curto prazo, indica a ausência de estratégias estruturadas de reutilização de software. Tal prática contribui significativamente para o aumento da complexidade dos sistemas, introduzindo variabilidade e dificultando a manutenção a longo prazo, o que é um desafio para a qualidade do software (Sommerville, 2019).

Os principais problemas de manutenção identificados pelos profissionais incluem nomes confusos de variáveis e tags, apontado por 69,0% dos participantes, e a ausência de documentação técnica, mencionada por 67,8%. A estrutura desorganizada do projeto foi um problema para 65,5% dos respondentes, e a falta de controle de versões para 62,1%. Esses fatores estão intrinsecamente ligados a práticas fundamentais da engenharia de software, evidenciando que os desafios enfrentados são predominantemente de natureza processual e organizacional, e não meramente tecnológica.

Apesar dos desafios, há um forte consenso sobre a importância da padronização. Mais de 90% dos participantes concordam que a organização do código influencia diretamente a manutenção do sistema e que a padronização reduz erros operacionais. Adicionalmente, 94,3% consideram útil a existência de um guia padronizado de desenvolvimento SCADA, e 90,8% afirmam que adotariam tais práticas caso estivessem disponíveis. Isso demonstra uma clara demanda por soluções e diretrizes que possam mitigar os problemas identificados.

Na avaliação das áreas prioritárias para padronização, os respondentes indicaram alta importância para nomenclaturas, base de dados, scripts e controle de backup e versionamento. Essas áreas foram consistentemente classificadas nos níveis mais altos da escala de importância, evidenciando os pontos críticos percebidos pelos profissionais. As respostas abertas reforçaram esses resultados, com temas como padronização, documentação, versionamento e organização estrutural sendo recorrentemente citados. Fatores organizacionais, como a rotatividade de equipes e prazos reduzidos, também foram mencionados como contribuintes para a dificuldade de manter a consistência nos projetos.

De forma geral, os resultados da pesquisa indicam que os principais problemas em sistemas SCADA decorrem da aplicação inconsistente de boas práticas de engenharia de software, que já são amplamente reconhecidas. Embora exista um entendimento claro da importância da padronização, sua implementação efetiva ainda é limitada, o que impacta diretamente a manutenibilidade, aumenta o retrabalho e compromete a confiabilidade dos sistemas. Esse cenário sublinha a necessidade de diretrizes claras e aplicáveis para orientar o desenvolvimento e a manutenção dessas aplicações.

Proposta de padronização de sistemas

Com base nos resultados obtidos na pesquisa e na análise das práticas observadas no desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA, são apresentadas diretrizes de padronização organizadas em diferentes dimensões do sistema. Essas propostas visam mitigar os problemas identificados, promovendo maior organização, consistência, legibilidade e facilidade de manutenção das aplicações. As recomendações contemplam aspectos estruturais e operacionais, abrangendo a base de dados, nomenclatura, comunicação, estrutura do projeto, scripts e interfaces gráficas, sendo aplicáveis a diversos contextos industriais.

1. Padronização da base de dados em sistemas SCADA

A organização da base de dados em sistemas SCADA é um fator crítico para a manutenibilidade, rastreabilidade e confiabilidade das aplicações. Os resultados da pesquisa indicaram que nomes confusos de variáveis (69,0%), ausência de documentação técnica (67,8%) e estrutura desorganizada do projeto (65,5%) são os principais fatores que impactam negativamente a manutenção. Esses achados reforçam a necessidade de padrões estruturados para a organização dos dados, conforme a literatura de engenharia de software que destaca a importância da estruturação para a qualidade e manutenção de sistemas complexos (Pressman & Maxim, 2021).

No contexto de sistemas SCADA, o termo “base de dados” refere-se à estrutura lógica de organização das variáveis, tags e objetos do sistema supervisório, incluindo sua hierarquia, agrupamentos e atributos associados. Essa distinção é fundamental, pois a organização dessas informações impacta diretamente a navegação, a compreensão do sistema e a eficiência das atividades de desenvolvimento e manutenção, independentemente da existência de um banco de dados subjacente. Uma base de dados bem estruturada permite a identificação rápida das informações, reduzindo o tempo de análise e minimizando erros operacionais (Sommerville, 2019).

Nesse sentido, propõe-se a adoção de uma estrutura hierárquica para a base de dados, organizada por áreas e subáreas, que reflita a divisão física ou funcional do processo industrial. Essa abordagem está alinhada a modelos hierárquicos amplamente utilizados na indústria para representação de sistemas de controle, como os baseados na ISA-95 (Johnsson, 2004). Essa estrutura permite agrupar variáveis por unidades, equipamentos ou sistemas, melhorando a clareza, a navegação e a compreensão da lógica operacional, além de padronizar entre diferentes projetos e equipes, reduzindo ambiguidades e otimizando a manutenção.

A estrutura hierárquica proposta para a base de dados em sistemas SCADA organiza as informações em níveis lógicos, começando pelo “Empreendimento” (Nível 1), que se subdivide em “Áreas” (Nível 2), as quais contêm “Equipamentos” (Nível 3). Dentro de cada equipamento, as variáveis são classificadas por tipo, como “Discretos”, “Analógicos”, “Comandos” e “Setpoints”. Cada um desses elementos possui metadados associados, como descrição, tipo, criticidade, unidade e limites de alarme, que fornecem contexto adicional e facilitam a compreensão do dado no sistema. Essa organização visual e lógica é crucial para a percepção de padrões e a eficiência operacional (Ware, 2004).

Além da organização hierárquica, recomenda-se a classificação dos dados por tipo de informação, como variáveis discretas, analógicas, comandos e setpoints. Essa segregação é relevante porque cada tipo de dado possui características distintas de tratamento, atualização e criticidade, conforme normas da IEC (International Electrotechnical Commission), como IEC 60870 e IEC 61850. Essa categorização facilita a implementação de lógicas de controle, alarmes e validações operacionais, contribuindo para a padronização do sistema e a organização de telas, alinhando-se aos princípios de interfaces de alta performance que priorizam informações estruturadas e contextualizadas (Hollifield et al., 2008).

Adicionalmente, a utilização de metadados associados às variáveis, como descrição, unidade de medida, faixa operacional, limites de alarme, criticidade, tipo de dado e origem da informação, é fundamental. Esses metadados representam um conjunto mínimo para garantir a compreensão e o correto uso das variáveis no sistema, complementando a estrutura hierárquica da base de dados e contextualizando os dados. A definição dos metadados deve ser flexível, adaptando-se às necessidades específicas de cada projeto, processo ou requisitos operacionais, e sua utilização adequada reduz a dependência de documentação externa, melhora a rastreabilidade e contribui para interfaces mais consistentes e informativas, alinhando a estrutura dos dados à forma como são apresentados ao usuário final.

A integração entre a estrutura da base de dados e a interface de operação é um dos pilares para o desenvolvimento de sistemas SCADA eficientes. Abordagens modernas de IHMs (Interfaces Homem-Máquina) de alta performance indicam que a qualidade da interface está diretamente relacionada à forma como os dados são organizados e disponibilizados, suportando uma apresentação clara, hierárquica e orientada à tomada de decisão (Elipse Software, 2026). A definição de identificadores únicos e padronizados para cada variável é outro aspecto relevante, evitando ambiguidades e garantindo consistência ao longo do sistema, o que é fundamental para a evolução de sistemas complexos (Sommerville, 2019). Por fim, a estrutura da base de dados deve ser definida nas etapas iniciais do projeto, pois decisões estruturais impactam diretamente a qualidade e o custo de manutenção (Pressman & Maxim, 2021).

2. Padronização das nomenclaturas em sistemas SCADA

A padronização de nomenclaturas em sistemas SCADA é um dos principais fatores para garantir a clareza, a rastreabilidade e a manutenibilidade das aplicações. A pesquisa revelou que 69,0% dos participantes indicaram nomes confusos de variáveis e tags como uma das principais causas de problemas de manutenção, reforçando a relevância deste tema. A definição de padrões consistentes de nomenclatura é essencial para reduzir ambiguidades e facilitar a compreensão do software ao longo de seu ciclo de vida (Pressman & Maxim, 2021). A ausência de padronização dificulta a identificação de variáveis, aumenta o tempo de análise e eleva o risco de erros operacionais, sendo a clareza na definição dos elementos um fator importante para a compreensibilidade e manutenção de sistemas complexos (Sommerville, 2019).

Nesse contexto, recomenda-se que a nomenclatura das variáveis esteja diretamente alinhada à estrutura hierárquica definida para a base de dados. O nome da variável deve refletir seu posicionamento dentro da hierarquia de áreas, subáreas e equipamentos, utilizando o próprio caminho (pathname) como referência. Por exemplo, uma variável pode ser representada como Empreendimento.Área01.Equipamento01.Analógicos.Descrição. Esse modelo permite identificar rapidamente a localização e o contexto do dado, reduzindo ambiguidades e facilitando a navegação e a manutenção do sistema.

Adicionalmente, a adoção de um padrão consistente para separação dos elementos da nomenclatura, como o uso do caractere ponto (.), contribui para a padronização da estrutura das variáveis, facilita a leitura humana e permite a aplicação de filtros e buscas automatizadas com maior eficiência (Pressman & Maxim, 2021). Outro aspecto importante é a padronização da quantidade de dígitos em identificadores numéricos, como equipamentos ou instâncias repetidas (ex.: 01, 02, 03). A utilização de um número fixo de dígitos melhora a ordenação visual em interfaces e torna as operações de busca e filtragem mais eficientes, sendo uma recomendação baseada na experiência prática do autor para a organização e usabilidade dos sistemas.

É fundamental que o nome da variável não contenha toda a descrição detalhada do sinal; informações mais completas, como finalidade ou comportamento operacional, devem ser armazenadas como metadados associados à variável. Essa separação mantém a nomenclatura objetiva e preserva a riqueza de informação necessária para operação e manutenção, alinhando-se aos princípios de separação de responsabilidades (Fowler, 2002). A padronização de siglas e abreviações utilizadas no sistema também é crucial, devendo ser estabelecida em conjunto com a equipe de desenvolvimento e formalizada em documentação específica para evitar múltiplas variações e aumentar a confiabilidade (IEEE, 2008).

Deve-se ter atenção especial ao uso de abreviações ambíguas, que podem gerar interpretações distintas, como “Min” para “mínimo” ou “minuto”. Recomenda-se evitar essas situações por meio de padrões claros ou termos mais explícitos, e um guia de abreviações documentado e compartilhado entre as equipes garante consistência. Além disso, a padronização de termos recorrentes, especialmente para grandezas físicas (ex: “Pot” para potência), facilita a busca, leitura e compreensão das variáveis. A definição prévia e documentada dessas convenções facilita a integração entre equipes e reduz a dependência de conhecimento tácito, contribuindo para a uniformidade do sistema.

Outro ponto importante é garantir que cada variável possua um identificador único e consistente dentro do sistema, o que evita ambiguidades e assegura rastreabilidade ao longo do ciclo de vida da aplicação (Sommerville, 2019). Por fim, os padrões de nomenclatura devem ser definidos nas fases iniciais do projeto e revisados continuamente ao longo do desenvolvimento. A ausência dessa definição inicial tende a gerar inconsistências difíceis de corrigir posteriormente, impactando diretamente a qualidade e a manutenibilidade do sistema, o que reforça a importância de uma abordagem proativa na padronização.

3. Padronização da comunicação em sistemas SCADA

A comunicação em sistemas SCADA é um elemento fundamental para garantir a confiabilidade, a integridade e a disponibilidade das informações trocadas entre dispositivos de campo, sistemas de controle e aplicações supervisórias. Os resultados da pesquisa indicaram que problemas relacionados à comunicação estão frequentemente associados à falta de definição clara de padrões, incluindo endereçamento de variáveis, estrutura de dados e convenções de integração. Esses fatores impactam diretamente a confiabilidade do sistema e aumentam o esforço necessário para diagnóstico e resolução de falhas, evidenciando a necessidade de diretrizes claras para a comunicação entre sistemas.

Nesse contexto, recomenda-se a definição de padrões claros para a comunicação entre sistemas, incluindo a padronização de protocolos, estrutura de dados e métodos de integração. A utilização de protocolos amplamente adotados na indústria, como Modbus, OPC (Open Platform Communications) e IEC 61850, contribui para a interoperabilidade entre diferentes dispositivos e sistemas, reduzindo dependências específicas de fabricantes e facilitando a integração de soluções heterogêneas. Conforme a International Electrotechnical Commission (IEC 61850), a padronização da comunicação é essencial para garantir interoperabilidade e consistência em sistemas de automação, especialmente em ambientes críticos.

Além da definição de protocolos, é importante estabelecer padrões para o endereçamento de dispositivos na rede, como a organização de endereços IP, identificação de equipamentos e segmentação lógica da rede. A padronização desses elementos facilita a manutenção, o diagnóstico de falhas e a expansão do sistema, permitindo identificar rapidamente dispositivos e suas funções dentro da arquitetura de automação. A ausência de critérios claros pode gerar conflitos, dificultar a rastreabilidade e aumentar o tempo de intervenção, comprometendo a eficiência operacional e a segurança do sistema.

É fundamental padronizar a estrutura das informações trafegadas, organizando os dados de forma consistente e, sempre que possível, seguindo a mesma lógica hierárquica adotada na base de dados do sistema SCADA. Essa abordagem facilita o mapeamento entre sistemas, reduz erros de integração e melhora a rastreabilidade das informações (Pressman & Maxim, 2021). No entanto, essa equivalência entre a estrutura de comunicação e a base de dados do SCADA nem sempre é possível, devido às particularidades de cada protocolo, limitações dos dispositivos de campo e diferenças entre fabricantes, além de diferentes equipes responsáveis pelo desenvolvimento.

Nesse contexto, é comum que variáveis recebidas via comunicação necessitem de tratamento adicional antes de serem utilizadas no SCADA. Um dado pode precisar ser desmembrado em múltiplas variáveis, ou diferentes sinais podem ser correlacionados para representar uma informação mais significativa. Para lidar com essas diferenças, recomenda-se a utilização de camadas intermediárias de tratamento de dados, frequentemente implementadas por meio de estruturas ou objetos adaptadores. Essa abordagem permite desacoplar a lógica de comunicação da estrutura interna do SCADA, garantindo maior consistência, rastreabilidade e facilidade de manutenção.

A estrutura de comunicação com camada de adaptação e padronização de dados em sistemas SCADA ilustra o fluxo de dados desde os dispositivos de campo até a base de dados do sistema. Os dados brutos, como “Tag01” com valor “0111 1000”, são recebidos e passam por uma camada de tratamento/adaptador. Nesta camada, os dados são convertidos e normalizados, por exemplo, um “Status02 Bit04” invertido se torna “0”. Posteriormente, os dados padronizados são inseridos na base de dados SCADA, onde recebem descrições claras, valores, estados de qualidade (Boa) e tipos (Alarme, Evento). Essa camada intermediária garante que o restante do sistema opere com uma estrutura de dados consistente e padronizada, isolando a complexidade da comunicação.

Outro aspecto relevante é a definição de convenções para endereçamento e identificação de variáveis nos sistemas de comunicação. Tags expostas por CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), IEDs (Intelligent Electronic Devices) ou sistemas externos devem seguir uma estrutura padronizada sempre que possível, evitando nomes genéricos ou ambíguos. Quando isso não for viável na origem, recomenda-se realizar essa adequação no próprio SCADA por meio de estruturas intermediárias. Sistemas com nomenclatura inconsistente tendem a apresentar maior dificuldade de manutenção e maior probabilidade de erro (Sommerville, 2019).

A padronização do tratamento de dados também é um fator crítico. É importante definir critérios claros para atualização de variáveis, tratamento de falhas de comunicação, valores inválidos e estados de qualidade dos dados. Sistemas que não tratam adequadamente essas situações podem apresentar informações inconsistentes ao operador, comprometendo a tomada de decisão. Nesse contexto, o uso de estados de qualidade da informação, como definido em padrões como OPC, é fundamental para garantir a confiabilidade dos dados e a segurança operacional.

Destaca-se também a importância da utilização de timestamps associados às variáveis, permitindo identificar a temporalidade dos dados e detectar atrasos ou falhas de comunicação. A ausência dessa informação pode dificultar a análise de eventos e comprometer a rastreabilidade do sistema, especialmente em cenários de falha. Outro ponto importante é a definição de estratégias de sincronização e atualização dos dados, evitando taxas de atualização excessivamente altas sem necessidade e garantindo que variáveis críticas possuam prioridade adequada de comunicação. O balanceamento entre desempenho e uso de rede é essencial para garantir estabilidade e evitar sobrecarga em sistemas distribuídos (Sommerville, 2019).

Adicionalmente, recomenda-se a documentação detalhada das interfaces de comunicação, incluindo mapeamento de variáveis, protocolos utilizados, frequências de atualização e regras de tratamento de dados. A ausência dessa documentação é um dos principais fatores que dificultam a manutenção e evolução de sistemas SCADA, especialmente em ambientes com múltiplos fornecedores ou integrações complexas. A documentação clara e integrada é um dos pilares da qualidade de software (IEEE, 2014). A padronização da comunicação também contribui diretamente para a escalabilidade do sistema, permitindo a inclusão de novos dispositivos e integrações com menor esforço.

Por fim, recomenda-se que os padrões de comunicação sejam definidos nas fases iniciais do projeto e mantidos ao longo de todo o ciclo de vida do sistema. A ausência dessa definição tende a gerar soluções ad hoc, aumentando a complexidade, reduzindo a confiabilidade e dificultando a manutenção ao longo do tempo. Conforme Pressman e Maxim (2021), decisões estruturais tomadas no início do desenvolvimento têm impacto direto na qualidade e na evolução do software, sublinhando a necessidade de uma abordagem proativa e consistente na padronização da comunicação.

4. Padronização da estrutura do projeto em sistemas SCADA

A estrutura do projeto em sistemas SCADA é um fator determinante para a organização, escalabilidade e manutenibilidade das aplicações. Projetos que não seguem uma estrutura bem definida tendem a apresentar maior complexidade, dificultando a navegação, o entendimento do sistema e a realização de manutenções. Conforme evidenciado nos resultados desta pesquisa, a estrutura desorganizada do projeto foi apontada por 65,5% dos participantes como uma das principais causas de dificuldades de manutenção, reforçando a importância deste tema. A organização adequada da arquitetura do software é fundamental para reduzir a complexidade e melhorar a qualidade do sistema (Pressman & Maxim, 2021).

Nesse contexto, recomenda-se que projetos SCADA sejam estruturados de forma modular, separando claramente seus principais componentes, como base de dados, telas de supervisão, scripts, alarmes e comunicação. Essa divisão permite isolar responsabilidades, reduzir dependências e facilitar a manutenção do sistema, estando alinhada aos princípios de modularidade e separação de responsabilidades descritos por Fowler (2002). Uma prática recomendada é a organização do projeto em diretórios ou objetos estruturais que reflitam essa separação, por exemplo, em categorias como Base de dados (variáveis e estruturas), Telas (IHMs e interfaces gráficas), Scripts (lógicas e automações), Alarmes (configuração e tratamento de eventos) e Comunicação (drivers e integrações externas).

A estrutura modular e hierárquica de um projeto SCADA exemplifica a separação dos principais componentes do sistema, como base de dados, alarmes, comunicação, scripts e telas. Cada um desses componentes é organizado em uma hierarquia que pode incluir Empreendimento, Áreas, Equipamentos e tipos específicos de elementos, como Discretos. Essa abordagem facilita a navegação no projeto e permite que diferentes desenvolvedores atuem de forma mais independente, reduzindo conflitos e aumentando a produtividade, além de promover maior consistência entre as diferentes partes do projeto.

Além disso, recomenda-se a reutilização de componentes sempre que possível, por meio da criação de modelos, templates ou objetos padronizados. Em sistemas SCADA, é comum a repetição de estruturas semelhantes, como equipamentos, telas ou lógicas de controle. A padronização desses elementos reduz a duplicação de código e melhora a consistência do sistema. Conforme Sommerville (2019), a reutilização de componentes é uma prática essencial para reduzir erros e aumentar a eficiência no desenvolvimento de software. Essa estratégia contribui para a redução de erros e o aumento da eficiência no desenvolvimento.

Outro aspecto importante é a definição de padrões para organização de telas e navegação entre interfaces. Recomenda-se que a estrutura de navegação siga a mesma lógica hierárquica definida na base de dados, permitindo ao usuário transitar entre níveis do sistema de forma intuitiva. Essa abordagem contribui para a consistência da interface e melhora a experiência do operador, reduzindo o tempo de resposta e facilitando a compreensão do sistema. A padronização da documentação do projeto, com informações claras sobre função, estrutura e dependências de cada módulo, também é crucial para reduzir a dependência de conhecimento tácito e facilitar a manutenção.

Por fim, recomenda-se que a estrutura do projeto seja definida nas fases iniciais do desenvolvimento e mantida ao longo de todo o ciclo de vida do sistema. Mudanças estruturais tardias tendem a gerar retrabalho significativo e aumento da complexidade. Conforme Pressman e Maxim (2021), decisões arquiteturais tomadas no início do projeto têm impacto direto na qualidade e na evolução do software. A definição de um padrão para controle de versões e backup do projeto também é fundamental, pois a ausência de versionamento foi identificada como um dos problemas relevantes na pesquisa, impactando a confiabilidade e rastreabilidade das alterações.

5. Padronização de scripts em sistemas SCADA

A padronização de scripts em sistemas SCADA é essencial para garantir consistência, legibilidade e facilidade de manutenção das lógicas implementadas. Diferentemente da estrutura do projeto, que trata da organização dos componentes do sistema, os scripts estão diretamente relacionados ao comportamento funcional da aplicação, sendo responsáveis pela implementação de regras de negócio, automações e interações operacionais. A ausência de padrões na implementação de scripts pode resultar em código difícil de compreender, com alto nível de acoplamento, duplicação de lógica e maior propensão a erros, impactando diretamente a manutenção do sistema, especialmente em ambientes com múltiplos desenvolvedores ou alta rotatividade de equipes.

Nesse contexto, recomenda-se que os scripts sejam desenvolvidos seguindo princípios de clareza, simplicidade e modularidade. Cada script deve possuir uma responsabilidade bem definida, evitando a concentração de múltiplas funcionalidades em um único bloco de código. Essa abordagem contribui para reduzir a complexidade e facilitar a manutenção, alinhando-se aos princípios de engenharia de software relacionados à modularidade e legibilidade (Pressman & Maxim, 2021). Uma prática recomendada é a divisão da lógica em funções ou blocos reutilizáveis, permitindo que comportamentos comuns sejam implementados uma única vez e utilizados em diferentes partes do sistema, reduzindo a duplicação de código e melhorando a consistência das implementações.

Como exemplo prático, operações recorrentes em sistemas SCADA, como comandos de abrir e fechar, ligar e desligar equipamentos, devem possuir suas lógicas padronizadas e reutilizáveis. Em vez de reimplementar essas funcionalidades em diferentes pontos do sistema, recomenda-se a criação de rotinas padrão, garantindo comportamento uniforme e reduzindo a probabilidade de falhas. Outro aspecto importante é a padronização da nomenclatura utilizada nos scripts, incluindo nomes de funções, variáveis e parâmetros. Essa nomenclatura deve seguir os padrões definidos para o sistema como um todo, evitando ambiguidades e facilitando a compreensão do código, conforme discutido anteriormente.

Recomenda-se também a utilização de comentários de forma objetiva e consistente, especialmente em trechos de maior complexidade. Comentários devem explicar a intenção da lógica implementada, e não apenas descrever o que o código já expressa, contribuindo para a compreensão por outros desenvolvedores. Além disso, é importante evitar dependências excessivas entre scripts, reduzindo o acoplamento entre diferentes partes do sistema. Scripts altamente dependentes dificultam a manutenção e aumentam o risco de impactos não previstos durante alterações, o que é um princípio fundamental da boa arquitetura de software.

Outro ponto relevante é o tratamento adequado de erros e exceções. Scripts devem prever situações de falha, como dados inválidos, falhas de comunicação ou estados inesperados, garantindo que o sistema continue operando de forma segura e previsível. Adicionalmente, recomenda-se a padronização de eventos de execução, como inicialização, atualização e resposta a ações do operador. A definição clara desses eventos contribui para um comportamento mais previsível e facilita a organização das lógicas implementadas, melhorando a rastreabilidade e a capacidade de diagnóstico de problemas.

Por fim, recomenda-se que os padrões de desenvolvimento de scripts sejam definidos e documentados desde as fases iniciais do projeto e aplicados de forma consistente ao longo de todo o sistema. A ausência dessa padronização tende a gerar inconsistências, aumentar a complexidade e dificultar a evolução do sistema ao longo do tempo. Conforme Pressman e Maxim (2021), decisões arquiteturais tomadas no início do projeto têm impacto direto na qualidade e na evolução do software, reforçando a necessidade de uma abordagem estruturada e proativa na gestão dos scripts.

6. Padronização de telas em sistemas SCADA

A padronização de telas em sistemas SCADA é um fator fundamental para garantir a clareza operacional, a eficiência na tomada de decisão e a redução de erros por parte dos operadores. As interfaces gráficas constituem o principal meio de interação entre o usuário e o sistema, sendo responsáveis pela apresentação das informações de processo e pelo acionamento de comandos. Conforme evidenciado nos resultados desta pesquisa, a padronização visual entre telas apresenta alto nível de concordância entre os participantes, indicando que esse aspecto já é parcialmente adotado na prática. No entanto, inconsistências visuais e a ausência de critérios bem definidos ainda podem impactar negativamente a operação, especialmente em sistemas mais complexos.

Nesse contexto, recomenda-se a adoção de padrões visuais consistentes em todas as telas do sistema, incluindo cores, fontes, simbologia, posicionamento de elementos e formas de interação. A consistência visual reduz a necessidade de adaptação do operador entre diferentes telas e melhora a usabilidade do sistema. De acordo com a ABNT NBR ISO 9241-11 (2000), sistemas devem ser projetados de forma a garantir eficácia, eficiência e satisfação do usuário na realização de tarefas, o que é crucial para a performance operacional em ambientes industriais.

Um dos princípios fundamentais no desenvolvimento de IHMs modernas é a priorização da informação relevante. Interfaces devem evitar o excesso de elementos gráficos desnecessários, como cores vibrantes, animações excessivas ou elementos decorativos que não agregam valor à operação. Segundo Hollifield et al. (2008), sistemas de alta performance priorizam a clareza da informação, destacando principalmente condições anormais ou críticas, permitindo que o operador identifique rapidamente situações que exigem ação. A escolha de cores deve seguir critérios bem definidos, com paletas neutras para condições normais e cores intensas para alarmes ou situações anormais, reduzindo a fadiga visual e melhorando a percepção de eventos importantes (Ware, 2004).

Outro aspecto relevante é a padronização da navegação entre telas. Recomenda-se que a estrutura de navegação siga a mesma lógica hierárquica definida na base de dados, permitindo ao operador navegar entre diferentes níveis do sistema de forma intuitiva. A consistência na navegação reduz o tempo de resposta do operador e facilita a compreensão do sistema. Além disso, recomenda-se a padronização de elementos gráficos, como botões, indicadores, barras de tendência e símbolos de equipamentos. Esses elementos devem manter aparência e comportamento consistentes em todas as telas, evitando variações que possam gerar confusão, o que contribui para a redução de erros operacionais e melhora a experiência do usuário.

A apresentação das informações deve ser clara e objetiva, evitando sobrecarga de dados em uma única tela. Recomenda-se que cada tela possua um propósito bem definido, exibindo apenas as informações necessárias para a operação naquele contexto. A organização dos elementos deve seguir uma hierarquia visual, destacando os dados mais relevantes. Outro ponto importante é a padronização da apresentação de alarmes e estados operacionais. Alarmes devem ser exibidos de forma clara, com identificação consistente, priorização adequada e diferenciação visual entre níveis de severidade, pois a má apresentação dessas informações pode comprometer a capacidade de resposta do operador e aumentar riscos operacionais.

Adicionalmente, recomenda-se a utilização de tendências (trends) e históricos de dados de forma padronizada, permitindo a análise do comportamento do processo ao longo do tempo. A forma de apresentação desses dados deve ser consistente entre diferentes telas, facilitando sua interpretação. A padronização das telas também deve considerar aspectos ergonômicos, como legibilidade de textos, contraste de cores e disposição dos elementos na interface. Interfaces mal projetadas podem aumentar o esforço do operador e comprometer a eficiência operacional. Metodologias modernas de desenvolvimento de IHMs indicam que a interface deve ser projetada com foco na tomada de decisão, utilizando estruturas claras, hierárquicas e orientadas ao contexto operacional (Elipse Software, 2026).

Por fim, recomenda-se que os padrões de desenvolvimento de telas sejam definidos nas fases iniciais do projeto e aplicados de forma consistente ao longo de todo o sistema. A ausência de padronização visual tende a gerar inconsistências, aumentar a carga cognitiva do operador e comprometer a eficiência da operação. A aplicação consistente dessas diretrizes contribui para a melhoria contínua da usabilidade, a redução de erros e o aumento da eficiência operacional, garantindo que as interfaces SCADA sejam ferramentas eficazes para o monitoramento e controle de processos industriais.

Síntese das diretrizes de padronização

Com o objetivo de consolidar as diretrizes propostas ao longo deste trabalho, apresenta-se uma síntese das principais recomendações de padronização para sistemas SCADA. Na dimensão da base de dados, os problemas de estrutura desorganizada e dificuldade de navegação são abordados pela organização hierárquica por áreas e equipamentos, separação por tipo de dado e uso de metadados, resultando em melhor rastreabilidade, organização e facilidade de manutenção. Para a nomenclatura, nomes confusos e inconsistência são mitigados pela padronização baseada na hierarquia, uso de separadores e definição de siglas e abreviações, promovendo maior clareza, legibilidade e redução de erros.

Na comunicação, dados inconsistentes e dificuldade de integração são tratados pela padronização de protocolos, uso de adaptadores e tratamento e validação de dados, o que leva a maior confiabilidade, interoperabilidade e isolamento da complexidade. A estrutura do projeto, que frequentemente apresenta dificuldade de navegação e manutenção, é aprimorada pela organização modular, separação de responsabilidades e uso de templates, resultando em melhor organização, reutilização e escalabilidade. Finalmente, a inconsistência visual e a sobrecarga de informação nas telas são resolvidas pela padronização visual, uso adequado de cores e organização hierárquica, culminando em melhor usabilidade, redução de erros e maior eficiência operacional.

4. Conclusão

O estudo analisou as práticas adotadas no desenvolvimento e manutenção de sistemas SCADA, buscando identificar problemas recorrentes e propor diretrizes técnicas para aprimorar a qualidade, confiabilidade, organização e manutenibilidade dessas aplicações. Uma pesquisa com profissionais da área revelou que, embora padrões formais existam em alguns contextos, sua aplicação mostrou-se inconsistente, resultando em retrabalho e dificuldades na compreensão e manutenção dos sistemas. Verificou-se que nomes confusos de variáveis, ausência de documentação técnica e estrutura desorganizada do projeto eram problemas prevalentes. Como principal contribuição, propôs-se um conjunto estruturado de diretrizes práticas para a padronização da base de dados, nomenclatura, comunicação, estrutura do projeto, scripts e telas. A adoção dessas diretrizes tende a reduzir erros, melhorar a compreensão do software e aumentar a eficiência no desenvolvimento, impactando positivamente a qualidade, confiabilidade e sustentabilidade dessas aplicações.

Apesar da relevância das diretrizes propostas, a pesquisa apresentou limitações, como a amostra específica de participantes, que pode não representar integralmente todos os contextos da indústria. As diretrizes não foram validadas em larga escala em ambientes reais, sendo avaliadas principalmente com base em análise conceitual e experiência prática. Para estudos futuros, sugere-se a aplicação dessas diretrizes em projetos SCADA reais, visando avaliar seus impactos de forma quantitativa e qualitativa. Recomenda-se também a expansão da pesquisa para outros segmentos industriais e o desenvolvimento de modelos ou frameworks formais de padronização. Conclui-se que a padronização é um fator essencial para a qualidade, confiabilidade e sustentabilidade de sistemas SCADA em ambientes de alta criticidade.

Referências Bibliográficas

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McConnell, S. 2004. Code Complete. 2nd ed. Microsoft Press, Redmond, WA, USA.

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Stouffer, K.; Falco, J.; Scarfone, K. 2015. Guide to Industrial Control Systems (ICS) Security. NIST Special Publication 800-82. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA.

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ΑΒΝΤ. 2000. NBR ISO 9241-11: Requisitos ergonômicos para o trabalho com dispositivos de interação visual – Parte 11: Orientações sobre usabilidade. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

Artigo oriundo de Trabalho de Conclusão de Curso da Especialização em Engenharia de Software do MBA USP/Esalq

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