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Industria automobilistica: evoluzione e futuro, IoT e automotive

Come l’internet delle cose è entrata nell’industria automobilistica: le auto connesse e a guida autonoma, Automated Guided Vehicle e digital twin

L’industria automobilistica è un settore in forte sviluppo da sempre. Aprire e chiudere l’automobile dal cellulare, ricevere in tempo reale le informazioni sul meteo e sul traffico, ottimizzare il percorso, ascoltare musica diversa in base a dove si è seduti, telefonare: sono solo alcune delle azioni che oggi è possibile compiere con una “connected car”, un’automobile connessa a Internet e dotata di dispositivi IoT che le consentono di comunicare e interagire con l’ambiente circostante.

Nell’industria automobilistica infatti una delle ultime novità sono proprio le automobili connesse. Le “connected car” si basano sul “Vehicle-to-Everything” (V2X), la tecnologia WLAN (o, da cellulare, LTE) che supporta lo scambio dei dati, sia con un altro veicolo (V2V), una infrastruttura stradale (V2I), un pedone (V2P) o un’intera rete di trasporti (V2N). Dotate di sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), di cruscotti virtuali (virtual cockpit), di assistenti vocali e di chiavi digitali (digital key), le “connected car” sono solo una parte della trasformazione che l’IoT sta imprimendo all’industria automobilistica. L’altra riguarda non il prodotto ma il processo: dalla manutenzione predittiva all’efficienza energetica, dall’utilizzo dei veicoli a guida automatica (Automated Guided Vehicles) nelle linee di fabbricazione alla possibilità di digitalizzare l’intero ciclo produttivo con soluzioni digital twin (link articolo) in cloud che ottimizzino la gestione dei dati e supportino il post-vendita.

Evoluzione dell’industria automobilistica

Il futuro dell’industria automobilistica lascia intravedere novità che riguardano internet e come le automobili interagiscono con il conducente, i passeggeri e con il mondo circostante. Vediamo alcune delle ultime novità dell’industria delle automobili per il 2020 – 2021.

IoT nelle autovetture, “In car Internet” e “Vehicle-To-Everything”

Nell’industria automobilistica, “In car Internet” è la connessione a Internet in auto, tramite cellulare o hotspot mobile, portatile o integrato.

In base alla compatibilità tra sistema di infotainment dell’automobile, sempre più evoluti, e cellulare, è possibile collegarli (V2N) via Usb o Bluetooth attraverso le app Apple CarPlay o Android Auto, così da poter telefonare, ricevere e inviare messaggi o ascoltare musica sempre attraverso comandi gestuali o vocali.

Gli assistenti virtuali on board delle automobili connesse

La maggior parte delle automobili di ultima generazione ha di serie il riconoscimento vocale, così da poter comunicare senza togliere le mani dal volante. A giugno, Amazon ha reso disponibile in Italia Echo Auto, l’assistente vocale Alexa su strada, un dispositivo che si alimenta con la presa Usb dell’automobile, dotato di 8 microfoni, connesso allo smartphone via Bluetooth, che consente di rimanere aggiornati su traffico e meteo, di gestire la propria agenda, di controllare i dispositivi domestici da remoto. Da marzo 2019 è di serie in alcuni modelli BMW l’Intelligent Personal Assistant, che oltre a svolgere attività base come la navigazione o la climatizzazione, “impara” le impostazioni preferite del conducente e può attivarne una combinazione per favorirne il benessere: in caso di stanchezza, ad esempio, regolerà la musica, la temperatura, l’illuminazione per rendere il guidatore più vigile.

Innovazione nell’industria automobilistica: servizi di connettività

Oltre l’infotainment, infatti, il “Vehicle-to-Everything” consente alle connected car di sviluppare tutta una serie di servizi: i servizi Bluelink di Hyundai comprendono riconoscimento vocale, aggiornamenti in tempo reale su parcheggi, stazioni di rifornimento e ricariche e si basano su modem e scheda SIM integrate nell’auto insieme a una app complementare.

La app My Honda fornisce analisi di viaggio, assistenza stradale, avviso di collisione, monitoraggio dello stato di salute del veicolo, controllo di zona, avviso di rimozione a motore spento, avviso di eccesso di velocità oltre al “trova auto”.

Mercedes me connect oltre a chiamata d’emergenza, gestione guasti e incidenti, servizio manutenzione, consente di usare il sistema di bordo come hotspot wifi; FordPass Connect fornisce su alcuni modelli un hotspot Wi-fi integrato fino a 4G (primi 3 GB gratuiti), la pianificazione del percorso migliore tramite navigatore grazie all’aggiornamento dati sul traffico, un sistema automatico di chiamata di emergenza attivabile con pulsante SOS, avvisi in tempo reale sul display digitale su possibili ostacoli o lavori in corso.

L’app MyT Toyota comprende l’assistente virtuale che fornisce consigli utili alla guida per sfruttare le potenzialità dell’ibrido, il promemoria di manutenzione, le statistiche di viaggio, la localizzazione del veicolo, la guida dell’ultimo miglio per i viaggi che devono essere completati a piedi, il “Pay per Drive” con la modulazione del finanziamento sulla base dei chilometri effettivamente percorsi.

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Fiat U Connect consente il collegamento bluetooth fino a 10 telefoni, lo streaming bluetooth, la navigazione con vista segnali stradali e svincoli in 3D, la regolazione automatica dei sedili e della climatizzazione di bordo, l’assistenza stradale e, nelle versioni evolute, assistenza incidente, furto, trova auto e controllo carburante.

Volkswagen Car-Net con la Online Connectivity Unit (OCU) integrata dotata di una scheda eSIM e l’app We Connect comprende la digital key, la segnalazione automatica di incidente, la chiamata al soccorso stradale, il report sullo stato del veicolo e sui dati di marcia, la posizione di parcheggio e la pianificazione della manutenzione mentre il servizio Plus aggiunge, oltre ad avvisi su velocità, controllo dell’area, antifurto online, riscaldamento e ventilazione autonoma online, informazioni sul traffico online e notifiche dei pericoli, comando vocale online, hot spot WLAN, calcolo dell’itinerario online con aggiornamento mappe, distributori di carburanti e stazioni di ricarica, anche We Deliver, che trasforma l’automobile nel punto di consegna di spedizioni e servizi.

Automotive e Digital key

Lo scorso maggio il Car Connectivity Consortium, che comprende tra gli altri Apple, Audi, BMW, General Motors, Hyundai, LG Electronics, Panasonic, Qualcom, Samsung, ha rilasciato la versione 2.0 della Digital Key, uno standard interoperabile di riferimento basato sulla tecnologia wireless NFC (Near-Field Communication) la comunicazione bidirezionale di prossimità, per memorizzare, autenticare e condividere chiavi digitali delle automobili. Con la digital key, è possibile accendere e spegnere i veicoli direttamente via smartphone.

Virtual cockpit per l’industria dell’automotive

I dati scambiati dal veicolo con l’ambiente circostante vengono visualizzati sempre più spesso nei virtual cockpit, i cruscotti digitali: oltre al contachilometri, è possibile acquisire sul Driver Information Display le informazioni di computer di bordo, rubrica telefonica o i diversi alert audio senza spostare lo sguardo verso il centro della plancia. Tra i modelli più avanzati: il Peugeot i-Cockpit 3D, “rialzato”, con un doppio layer per la proiezione delle informazioni e un navigatore dotato di mappe 3D connesse; l’Innovision Cockpit Volkswagen, con le informazioni proiettate direttamente sul parabrezza; l’Audi Virtual Cockpit che comprende quattro modalità differenti, “classica”, “infotainment”, “navigatore” e “top view”, in cui vengono riprodotte le immagini di una telecamera a 360 gradi per una visuale completa di ciò che si trova intorno all’automobile. Audi Virtual Cockpit è inoltre dotato di tecnologia Break Warning: i sensori collegati allo sterzo e ai pedali riescono a inviare al computer di bordo eventuali segnali di stanchezza del conducente, attivando una serie di allarmi che evitino eventuali cadute di concentrazione e incidenti.

V2I: Traffic Light Information di Audi

Un esempio di comunicazione da Veicolo a Infrastruttura (V2I) è il Traffic Light Information che Audi sta applicando da gennaio a Düsseldorf: i veicoli sono stati connessi con 150 semafori nella città tedesca, per sfruttare meglio “l’onda verde”, cioè la sequenza di luci verdi agli incroci, quindi diminuire i tempi di percorrenza e le emissioni inquinanti. Il sistema comprende due funzioni: il GLOSA – Green Light Optimized Speed Advisory, che calcola e comunica in tempo reale al conducente la velocità più adatta per cavalcare “l’onda verde”; e il Time-to-Green, che segna il conto alla rovescia durante l’attesa al rosso. Traffic Light Information si basa su un algoritmo analitico di apprendimento automatico che calcola le previsioni da tre fonti: il programma di controllo dei segnali stradali, i dati storici e i dati del computer del traffico. A loro volta, questi dati sono forniti dalle telecamere di posizionamento, dalle strisce rilevate sul manto stradale, dai dati degli autobus e i tram in avvicinamento, dai pulsanti premuti dai pedoni per far scattare il rosso e poter attraversare la strada. Le auto inviano dati anonimi, al momento del passaggio con “l’onda verde”, così da controllare in backend se le previsioni corrispondono. Fuori Europa, il servizio è disponibile in più di 10mila incroci in Nord America, di cui circa 2mila a Manhattan/New York City e più di 1.600 a Washington D.C.

Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), sistemi avanzati di assistenza alla guida

Quasi tutti i veicoli in circolazione prevedono in dotazione gli ADAS, sistemi avanzati di assistenza alla guida che aiutano la sicurezza del conducente: tra i più comuni, i sistemi di controllo intelligente dei tergicristalli (sensore pioggia) o dei fari (sensore crepuscolare), i sensori di parcheggio, il Seat Belt Reminder che avverte del mancato allacciamento della cintura di sicurezza, il Gear Shift Indicator che suggerisce di cambiare marcia per ridurre i consumi, il sistema ESP – Electronic Stability Program che aiuta a mantenere il controllo della vettura in caso di perdita di aderenza degli pneumatici.

Il nuovo regolamento europeo dei veicoli a motore, pubblicato in Gazzetta Ufficiale nel dicembre 2019 prevede che dal 2024 tutte le auto (quelle di nuova omologazione già dal 2022) debbano avere di serie come dotazioni di sicurezza, tra le altre: l’Adaptive Control Cruise, il controllo adattivo della velocità di crociera che mantiene costante la distanza di sicurezza tra un veicolo e l’altro rispetto al limite impostato e alla lettura dei segnali stradali; il Lane Positioning Assist, il mantenimento automatico del veicolo al centro della corsia, con riconoscimento delle linee di carreggiata e, in caso di pericolo, l’attivazione di una lieve controsterzata ed una segnalazione acustica; il Braking Assistance System, la frenata autonoma di emergenza che si attiva dall’elaborazione congiunta dei dati dei sensori di rilevamento ostacolo con quelli di direzione e velocità e dopo un indicatore visivo e un segnale sonoro; dei sistemi di rilevamento di stanchezza e distrazione del guidatore come il Driver Attention Alert che analizza i micromovimenti del volante e invia un segnale acustico in caso di pericolo, o sistemi di software di elaborazione immagini delle telecamere rivolte verso il conducente in grado di stabilire se è in difficoltà o ha perso i sensi; la predisposizione all’installazione di rilevatori di tasso alcolemico del guidatore; un sistema di protezione dagli impatti laterali.

Per i camion, è prevista l’installazione dei Blind Spot Assist, i sistemi di controllo degli angoli ciechi, che attraverso radar montati ai lati dell’auto o integrati agli specchietti laterali, monitorano le zone che gli specchietti non riescono a inquadrare, segnalando l’eventuale presenza di altre auto così da poter effettuare sorpassi o cambi corsia in sicurezza. Questo sistema può essere abbinato al Lane Departure Warning System, il sistema di avviso di cambio corsia, che invia un segnale acustico se si oltrepassa la linea di corsia involontariamente o senza avere inserito l’indicatore stradale.

Tra gli altri ADAS: il Park Assist con funzione perimetrale che, in presenza di cambio automatico, può gestire automaticamente sterzo, accelerazione e freno per entrare e uscire dal parcheggio; il Forward Collision Warning, il sistema anticollisione del veicolo precedente, basato su sensori radar che monitorano e rilevano gli oggetti.

I sei livelli di guida autonoma dello standard internazionale SAE J3016

Tutti questi ADAS rientrano tra il livello 0 e il livello 2 dello standard internazionale SAE J3016 sull’automazione alla guida: prevedono quindi un supporto informativo e un’automazione parziale della guida, ma la direzione resta al conducente. In Europa il livello di automazione 2 è il massimo consentito. Dal livello 3 in poi, non è prevista la supervisione costante del guidatore, con significative conseguenze da dirimere sul piano legale sulla responsabilità in caso di incidente. L’ADAS tipico del livello 3 è il Traffic Jam Chauffer, l’ “autista negli ingorghi stradali” in grado di assumere il controllo della guida: lo scorso aprile l’Audi ha deciso di non mettere più in commercio il modello A8 di livello 3 con la tecnologia Traffic Jam Pilot presentata nel 2017, basata sull’elaborazione dei dati di telecamere integrate, sensori LIDAR, radar e ultrasuoni da parte della centralina zFAS, composta da due processori che li trasferiscono tramite LTE al cloud. Il livello 3 è previsto anche da Tesla e dal sistema di Autopilot con 8 videocamere, 12 sensori ultrasuoni, un radar e un sistema di computer vision basato sull’apprendimento automatico di reti neurali artificiali. Sia Mercedes che BMW hanno annunciato che lanceranno veicoli di livello 3 entro il 2021. FCA ha fornito a Waymo, società del gruppo Alphabet, holding di Google, migliaia di minivan Chrysler Pacifica Hybrid per sviluppare il primo servizio al mondo di taxi senza guidatore e ha annunciato di voler estendere il livello 4 ai veicoli commerciali.

Fleet management

Sempre in ambito automotive, a settembre 2019 Vodafone e GeoTab, la piattaforma di gestione della flotta, hanno lanciato uno specifico software di fleet management, Vodafone Business Fleet Analytics. Ma non sono poche le case automobilistiche che riservano una parte dei loro servizi di connettività a soluzioni dedicate alla gestione del parco automezzi.

L’IoT consente infatti di: ottenere informazioni in tempo reale su viaggi, velocità, traffico, percorsi, consumo di carburante, operazioni logistiche; misurare il peso esatto del carico con sensori installati sull’asse del veicolo; monitorare il carico con avvisi in tempo reale di differenza di temperatura all’interno del veicolo; visualizzare in modo completo la posizione e le fermate del veicolo; accedere allo storico dei dati per confrontare le statistiche sulle prestazioni come carburante e chilometraggio e ottimizzarle, quindi ridurre le emissioni; monitorare in tempo reale il petrolio nelle piattaforme; monitorare i comportamenti di guida e migliorare la sicurezza attraverso la manutenzione predittiva.

L’IOT nell’industria automobilistica

Digital twin

Ad aprile 2019 Comau ed Ericsson hanno presentato il digital twin di una linea di montaggio in un impianto automobilistico in rete 5G: attraverso applicazioni in realtà virtuale, è possibile muoversi all’interno della linea di lavoro e monitorare i parametri chiave di processo e macchine come vibrazioni, temperatura, pressioni e assorbimenti. L’industria automobilistica, per le esigenze di ottimizzazione del time-to-market, è infatti tra le più interessate all’evoluzione dei processi industriali in chiave digital twin, il “gemello digitale” che viene usato sia per prevedere comportamento e prestazioni di prodotti e processi a un cambio di variabili, sia per monitorarli in tempo reale e intervenire prima che si verifichi un guasto (manutenzione predittiva).

Renault ha usato un software di simulazione Siemens per migliorare l’avvio a freddo di un motore diesel, integrando le simulazioni e i test nel processo di progettazione: ciò ha consentito di ridurre i tempi di analisi rispetto al singolo test, di rispondere alle misurazioni di prova e di studiare diverse variabili insieme, ottimizzando risorse umane ed economiche.

Honda utilizza i software di monitoraggio dati e manutenzione IBM con il sistema di intelligenza artificiale Watson per trovare correlazioni utili a prevedere e risolvere eventuali guasti: in particolare, lo ha interrogato per trovare dati utili a un progetto di miglioramento del deterioramento dei tubi di scarico correlato al risparmio di carburante e per elaborare nuovi progetti di ingegneria personalizzati sulle esigenze di manovra di guida degli utenti.

A marzo 2019 Volkswagen Group e Amazon Web Services (AWS) hanno annunciato l’accordo per la creazione della Volkswagen Industrial Cloud, una piattaforma di produzione digitale industriale basata su cloud che razionalizzi tutti i dati provenienti dai 122 stabilimenti di produzione e aumenti l’efficienza, la flessibilità e la qualità degli impianti e dei veicoli. Monitoraggio in tempo reale di parti e processi e analisi dei dati per comprendere le tendenze operative, identificare eventuali lacune nei processi di fabbricazione e logistica, ridurre gli sprechi.

Ad aprile 2019 è stata la volta di Microsoft e BMW Group con l’Open Manufacturing Platform (OMP) per produzione e logistica basata sul cloud IoT di Microsoft Azure Industrial. Una piattaforma IoT collega già 3mila macchine, robot e sistemi di trasporto autonomi, ma la svolta dell’architettura open source dovrebbe consentire a standardizzare ulteriormente le analisi dei dati e gli scenari di apprendimento automatico per l’industria automobilistica facilitando la collaborazione. Per esempio, uno standard di robotica basato su Robot Operating System sarà messo dall’OMP a disposizione di tutti.

Automated Guided Vehicle – Veicoli a guida automatica

Gli Automated Guided Vehicle, veicoli a guida automatica, sono macchinari industriali che in genere si muovono su ruota o binario e servono a spostare materiali nella linea produttiva o a gestire l’immagazzinamento merci e la logistica di un impianto.

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Si differenziano per sistema di guida: si possono spostare seguendo segnali elettrici ricevuti da fili sotto il pavimento o segnali ottici costituiti da bande colorate, si possono orientare rispetto ai magneti o attraverso raggi laser o onde radio. Alimentati a batteria o attraverso stazioni di ricarica, possono avere un carrello, bracci semoventi o bilanceri a seconda se debbano spostare, sollevare, afferrare, trascinare carichi. Tra i vantaggi dell’adozione degli AGV in una linea industriale nell’industria automobilistica, l’ottimizzazione degli spazi grazie all’utilizzo di volumi verticali con minori costi energetici e di affitto; maggiore produttività e flessibilità operativa; maggiore controllo e tracciabilità dei prodotti e delle operazioni.

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23 Giugno 2017
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