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.Industry 4.0

Industrial Internet of Things: opportunità e sfide da affrontare per le aziende

L’Internet of Things offre alle imprese industriali la possibilità di rivedere il proprio modo di lavorare e di produrre. La connettività sicura e affidabile è però uno dei nodi da cui non si può prescindere, come dimostra l’esperienza di EFA Automazione

I dati sono sempre preziosi ma, probabilmente, in alcuni contesti lo sono ancora di più. Questo basta a spiegare perché l’Internet of Things, che permette di ricavare una immensa quantità di dati a partire dalle macchine connesse alle reti, sta trovando una particolare applicazione all’interno delle imprese industriali. Che per sopravvivere in uno scenario globale sempre più competitivo hanno bisogno di massicce iniezioni di tecnologia, che aiutino l’efficacia del processo produttivo e permettano di aumentare la velocità di reazione rispetto ai sempre più repentini cambiamenti del mercato.

È l’ora della Convergenza tra IT e OT

Questa svolta può essere abilitata dalle moderne tecnologie digitali, consentendo così alle imprese del settore secondario di andare oltre i tradizionali limiti dell’OT (Operation Technology): in effetti, le tecnologie nel settore industriale non sono mai mancate, ma erano di concezione completamente diversa rispetto a quelle IoT. Fino a cinque anni fa il panorama tecnologico industriale era limitato ai controllori di campo, ai pannelli operatore per l’interazione locale con il ciclo produttivo, alle soluzioni software che raccoglievano dati e consentivano ad un reparto tecnico di verificare dalla sala di controllo l’impianto. La differenza fondamentale rispetto ad oggi è che ogni apparato era rigorosamente “chiuso”, dotato cioè di protocolli di comunicazione scelti sulla base di specifici criteri e architetture di automazione rigorosamente plasmate sulla base dell’hardware utilizzato. Non solo: i dati estratti erano elaborati localmente per rendere possibile determinate e circoscritte operazioni, mentre oggi possono essere trasportati su piattaforme “open” o di tipo enterprise per essere trasformati e resi disponibili sotto forma di informazioni.

Il ruolo del Cloud

In questo contesto un ruolo fondamentale è giocato anche dal cloud: la sfida è quella di riuscire a raccogliere e soprattutto gestire l’enorme quantità di bytes prodotti dai dispositivi IoT, così da rendere possibile la loro successiva analisi a fini di business. Il cloud, soprattutto quando non esistono stringenti esigenze di analisi dei dati in real time (in quel caso entra allora in gioco l’edge computing), rappresenta infatti lo strumento ideale per aggregare i dati catturati dai molteplici sensori IoT (Data Lake) e la loro successiva analisi. Le principali piattaforme cloud propongono servizi ad hoc per intercettare questa esigenza dell’IoT, ma anche ulteriori, che vanno dalla connettività per milioni di dispositivi distribuiti ed eterogenei, alla gestione del ciclo di vita e del controllo remoto sino allo sviluppo di gateway intelligenti.

Cos’è l’Industrial IoT

In questo modo diventa davvero possibile abilitare la rivoluzione dell’Industrial IoT, che a sua volta può permettere di riorganizzare e rivedere radicalmente la produzione in forma integrata con la progettazione, l’organizzazione del lavoro, il controllo di prodotto, il marketing e le vendite, la relazione con i clienti e la successiva manutenzione. Non a caso, l’Industrial IoT è il fondamento di Industria 4.0, fenomeno sulla cresta dell’onda che sta trasformando il modo di produrre e lavorare – e non solo – delle imprese industriali. Secondo l’apposito Osservatorio del Politecnico di Milano, il mercato dei progetti di Industria 4.0 – tra soluzioni IT, componenti tecnologiche abilitanti su asset produttivi tradizionali e servizi collegati – ha raggiunto nel 2018 un valore di 3,2 miliardi di euro, di cui l’82% realizzato verso imprese italiane e il resto export di progetti, prodotti e servizi.

Le sfide implementative dell’Industrial IoT

Ovviamente, come per tutte le tecnologie, anche l’avvento dell’industrial IoT porta con sé alcune sfide e problematiche che devono essere affrontate, in modo che le imprese possano effettivamente godere dei benefici a cui abbiamo fatto riferimento in precedenza. Innanzitutto, l’apertura stessa dell’Iiot – che si contrappone alla preesistente situazione di chiusura – ha l’effetto indesiderato (ma inevitabile) di creare una serie di porte di accesso sulla fabbrica, a disposizione dei cybercriminali che vogliono mettere in atto i loro sempre più micidiali attacchi. Che in questi pochi anni sono già dimostrati capaci di colpire le industrie connesse, provocando ingenti danni finanziari e operativi. Dunque, la sicurezza rappresenta una delle principali sfide e problematiche dell’Industrial IoT, tanto che una delle principali resistenze da parte delle aziende all’adozione di questa tecnologia risiede nel timore di vedere maggiormente esposti i propri asset. Diventa quindi fondamentale garantire il maggiore tipo di protezione possibile per l’Industrial IoT. Un ulteriore aspetto cruciale riguarda la connettività, che poi è la base stessa di questa tecnologia: occorre assicurare una connessione stabile per tutti i dispositivi e apparati IoT, garantendone la piena e costante visibilità all’interno delle piattaforme, nonché evitando possibili interruzioni del servizio. Infine, una delle altre problematiche dell’IoT industriale risiede nell’integrazione tra i diversi apparati e anche nel collegamento con i sistemi informativi aziendali, cruciale per beneficiare dei dati raccolti e prodotti.

Il ruolo della connettività in ambienti IIoT

Concentriamoci in particolare sul tema della connettività, che in tempi di Industria 4.0 può essere considerata come il fattore abilitante per eccellenza, per la necessità di integrare le macchine industriali e i vari impianti con la rete, in modo da creare così nuove impostazioni organizzative, più efficaci e più efficienti rispetto al passato. La disponibilità di una rete di comunicazione avanzata diventa quindi essenziale nel processo produttivo, perché ogni connessione comunicativa in più tra i macchinari presenti in fabbrica contribuisce a ottimizzare i costi di produzione, ad esempio rendendo più efficiente e dinamica la manutenzione delle apparecchiature stesse ed evitando il più possibile i fermi macchina. In questo contesto le applicazioni di automazione industriale richiedono la disponibilità di una soluzione di Networking omogenea, che possa integrare i dati di processo e diagnostica con la rete IT di stabilimento, ma anche connettere PC, telecamere, router, ecc. Inoltre, anche nell’ottica di salvaguardare gli importanti investimenti aziendali effettuati in passato, è necessario che il moderno networking consenta il funzionamento delle “tradizionali” attrezzature M2M e delle infrastrutture esistenti: in poche parole le reti industriali moderne devono essere in grado di abilitare diversi tipi di apparecchiature, anche quando queste ultime appartengono a generazioni tecnologiche molto diverse, anche dell’era pre IioT. Più in generale, la disponibilità di un’infrastruttura di comunicazione affidabile, stabile, sicura e potente è un requisito importante per implementare con successo i progetti di Industrial IoT. Per arrivare a questo obiettivo occorre innanzitutto prendere in considerazione aspetti cruciali come la gestione, l’operatività, la manutenzione, la sicurezza dei dati e la scalabilità. Un ruolo chiave, in questo senso, arriva dalla crescente diffusione dello standard Industrial Ethernet, che non è altro che la rivisitazione dello standard Ethernet (utilizzato per il networking in ambito IT/Office) per l’impiego in ambito industriale. Le particolari condizioni ambientali degli stabilimenti industriali (temperature di esercizio, disturbi radio e EMC generati dai dispositivi e dai motori) creano infatti un ambiente avverso alle comunicazioni dati. Non è un caso che i dispositivi Industrial Ethernet siano dotati di caratteristiche particolari come la resistenza a temperature estese o all’elettromagnetismo, nonché siano capaci di operare in ambienti con inquinamento da polveri chimiche. I dispositivi che rispondono allo standard Industrial Ethernet sono soprattutto switch e router, che sono anche concepiti per garantire la protezione delle reti industriali e dei dati sensibili da accessi esterni non autorizzati.

L’infrastruttura di riferimento per gli ambienti IIoT

Dietro la connessione degli oggetti e la trasmissione dei dati catturati ci sono i protocolli, che definiscono formato e ordine dei messaggi spediti e ricevuti tra le diverse entità della rete, nonché le azioni da compiere in seguito alla ricezione e/o trasmissione dei messaggi o di altri eventi.  Tutti quanti probabilmente conosciamo il protocollo utilizzato per gestire la trasmissione dei dati sul Web, ovvero l’HTTP, ma le caratteristiche intrinseche dell’IoT impongono l’utilizzo di altri protocolli. Anzi, probabilmente troppi: l’ostacolo più grande che le aziende si trovano ad affrontare è l’enorme promiscuità dei dispositivi da cui provengono i dati, di conseguenza la varietà dei protocolli di comunicazione su cui essi poggiano.

In ambito industriale molto impiegato è l’OPC Unified Architecture (UA), uno standard di comunicazione industriale orientato ai servizi per lo scambio dei dati sicuro ed affidabile, che assicura un flusso continuo di informazioni tra i dispositivi dei diversi vendor. Come qualsiasi altro protocollo di comunicazione basato su IP, OPC UA può essere utilizzato con altri protocolli industriali sulla stessa rete, integrando il controllo in tempo reale con un data channel sicuro e orientato ai servizi.  Un’alternativa, più semplice e flessibile, adatta probabilmente per soluzioni industriali meno complesse, è rappresentata dal MQTT (Message Queue Telemetry Transport): si basa su un message broker a cui i dispositivi industriali (client) si collegano. I client scambiano dati tramite il broker con utilizzando più modalità sintattiche. Il broker utilizza tali informazioni per decidere quali client possono ricevere il messaggio.

Le soluzioni di EFA Automazione

L’implementazione di un’adeguata strategia di Industrial IoT necessita dunque delle migliori tecnologie, in particolare dal punto di vista della connettività. In questo senso interviene EFA Automazione, che può vantare un’esperienza di oltre 25 anni nella distribuzione di tecnologie e marchi capaci di garantire l’accesso remoto via Internet, la teleassistenza, la raccolta dati locale e remota, lo sviluppo di Report, KPI, OEE e analisi delle performance. La divisione Professional Services è inoltre in grado di mettere a disposizione personale qualificato per la risoluzione di problematiche difficili e offrire un approccio consulenziale, avvalendosi per la realizzazione effettiva dei progetti di una cerchia di System Integrator certificati. Tra le soluzioni che maggiormente rispondono alle necessità dell’IioT distribuite da EFA Automazione c’è la piattaforma Ignition di INDUCTIVE AUTOMATION: si tratta di una piattaforma che riunisce i vantaggi di SCADA, HMI e software MES (per il controllo dell’efficienza degli impianti attraverso il calcolo dell’indice OEE) in un unico prodotto. KEPServerEX è invece una soluzione unica per la raccolta, l’aggregazione e l’accesso protetto ai dati nel mondo industriale, che supporta sia i dispositivi attuali che quelli legacy nei differenti ambiti dell’automazione, assicurando la connettività verso database, applicazioni software personalizzate ed altri server OPC. Tra i marchi di EFA Automazione c’è anche Ewon un brand di HMS Networks specializzato nella progettazione e produzione di soluzioni per la teleassistenza PLC e il telecontrollo.  Tra i prodotti spicca TALK2M, una soluzione affidabile, efficiente e sicura per la connessione in remoto alle macchine, capace di gestire migliaia di account e di connessioni al giorno, offrendo altresì funzionalità di monitoraggio delle connessioni con audit trail completo. Sempre in ambito di connettività, molto utile appare una funzionalità di un altro prodotto di Ewon, Cosy 4G: che non solo è in grado di connettersi alle nuovissime reti LTE (Long-Term Evolution), ma riesce a gestire in automatico la connettività anche alle reti di standard inferiore. Nel caso in cui il 4G divenisse instabile, congestionato o non disponibile, la connessione commuta al 3G (HSPA/WCDMA) garantendo la continuità della connessione indipendentemente dalle condizioni della rete.

I casi di successo

Queste e altre soluzioni hanno consentito in questi anni di realizzare numerosi casi di successo in materia di connettività industriale. Un caso esemplificativo è quello di Colombo Design, azienda familiare fondata nel 1990 a Terno d’Isola, in provincia di Bergamo, impegnata nella produzione di maniglie per porte e finestre e accessori da bagno. A dispetto dell’apparente semplicità del prodotto finale, la produzione alle spalle è in realtà estremamente complessa. In particolare, l’obiettivo di Colombo Design era disporre di una dashboard che permettesse di monitorare in tempo reale, in modo semplice e rapido i sistemi di produzione, sintetizzando in un unico punto di accesso tutte le informazioni necessarie. Con la collaborazione di EFA Automazione e del partner tecnologico Softeam, la scelta è ricaduta sulla piattaforma Scada/MES/HMI Ignition. Grazie all’utilizzo di questa soluzione il gruppo è riuscito a realizzare un sistema di facile utilizzo e con un elevato livello di espandibilità. In particolare, accanto a ogni centro di lavoro l’applicazione è in grado di mostrare le quantità (per singolo codice di semilavorato) a monte e a valle del singolo centro di lavoro, oltre che di mostrare in tempo pressoché reale le singole transazioni di avanzamento produzione che vengono effettuate dagli operatori sui vari centri di lavoro. Con benefici evidenti per l’ottimizzazione dell’intero processo produttivo. Una storia simile ha interessato anche ORVA, azienda romagnola operante nel settore alimentare dal 1979, per la precisione nella produzione di piadine, pane a fette per tramezzini, pancarrè, pan bauletti e molti altri prodotti da forno.  Il gruppo di Bagnacavallo (Ravenna), a seguito del costante incremento produttivo che ha segnato la sua recente evoluzione, aveva la necessità di effettuare un revamping dei propri impianti, asservendoli sotto un’unica regia tramite un sistema di supervisione evoluto e aperto a futuri ampliamenti. Il progetto realizzato con il supporto di EFA Automazione ha previsto l’impiego di Ignition non solo per attività di supervisory control degli impianti di produzione, ma anche come centrale di monitoraggio e supervisione dell’intero edificio e delle utenze di servizio.  Inoltre, grazie a KepServer EX, è stato possibile gestire l’interconnessione tra i sistemi di automazione e i sistemi ERP (DBsql e software gestionale) senza particolari problemi.

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