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.Industry 4.0

L’importanza del monitoraggio nell’Industrial Internet of Things

Il proliferare della sensoristica nelle fabbriche 4.0 porta con sé la necessità di monitorare costantemente architettura, dispositivi e rete IIoT. Paessler, società tedesca specializzata nel network monitoring, suggerisce come farlo al meglio partendo da alcuni distinguo che differenziano i device industriali da quelli di tipo consumer

La crescita del mercato globale dell’Industrial Internet of Things (IIoT) è ormai oggetto di varie previsioni da parte di diverse aziende che si occupano di analizzare i trend di questo e di altri mercati. Tutte concordano sull’incremento indiscutibile nei prossimi anni di dispositivi, sensori e piattaforme dell’universo IoT riferito ai contesti industriali, sebbene le cifre ipotizzate differiscano in maniera significativa. MarketsandMarkets, ad esempio, sostiene che il valore passerà dai 76,7 miliardi di dollari del 2021 ai 106,1 miliardi entro il 2026. Grand View Research, invece, parla di un CAGR (compound annual growth rate) superiore al 22% nel periodo 2021-2028, ma a fronte di una stima di partenza pari a 216,13 miliardi di dollari nel 2020. Future Market Insights asserisce addirittura che nel 2021 l’IIoT valeva 323,4 miliardi di dollari.

È probabile che queste discrepanze dipendano da quali siano le tecnologie considerate o escluse all’interno di ciascuna analisi, ma una cosa è certa. La pervasività dei sistemi IIoT come componente chiave di Industry 4.0 coinciderà sempre di più con l’esigenza di un corretto monitoraggio in grado di controllare il funzionamento dei sensori nonché il flusso di dati raccolti dallo shop floor. Per questo possono risultare utili note come quelle diffuse recentemente da Paessler, società tedesca specializzata nel network monitoring, che non si limitano a illustrare le nuove funzionalità dei propri prodotti, ma ribadiscono alcuni concetti chiave per evidenziare in che modo vadano ottimizzati i processi che vedono coinvolte architetture e device IIoT.

Sensori IIoT vs sensori IoT, perché non sono uguali

La prima sottolineatura dell’azienda con quartier generale a Norimberga è che i sensori industriali sono diversi da quelli IoT per uso privato tipici ad esempio delle smart home. La loro diversità si traduce anzitutto nell’esigenza di una maggiore precisione, visto che anche poche variazioni in termini di gradi o millimetri possono determinare la rilavorazione di un prodotto o di un’intera linea di prodotti che non rispettano gli standard richiesti. In secondo luogo, si tratta di una differenza intrinseca dal punto di vista dell’adattabilità a condizioni estreme, poiché i dispositivi IIoT devono poter sopportate la sollecitazione continua causata da fattori esogeni come l’umidità, la polvere, l’acqua, gli urti, il calore e così via. Basti pensare al loro impiego nelle piattaforme petrolifere off-shore o in zone Atex a rischio esplosione. Le loro caratteristiche imprescindibili si possono sintetizzare nella capacità di resistenza, affidabilità, e durevolezza. Se le prime due sono di immediata comprensione per quanto accennato sopra, la terza va inquadrata sia nella possibile collocazione in luoghi difficilmente raggiungibili che ne precludono perciò un’accessibilità costante sia in casi d’uso basati sulla raccolta dati per periodi molto lunghi quali possono essere quelli riferiti al monitoraggio strutturale di ponti, viadotti ed edifici.

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Modalità di trasmissione e casi d’uso nell’IIoT

Un’altra differenza tra IoT e IIoT riguarda le modalità di trasmissione che, nel caso dei sensori industriali, consentono di trasferire dati verso un edge gateway. Di solito, le applicazioni consumer adoperano le reti dei sistemi di comunicazione cellulare come il 4G e il 5G oppure il Wi-Fi. Oltre a queste, l’IIoT si può servire di una connessione cablata, del Bluetooth o della tecnologia LPWAN (Low Power Wide Area Network). Gli edge gateway permettono di processare una parte dei dati raccolti in locale, così da “selezionare” quelli che vanno poi inviati ai software di Analytics di più alto livello come gli ERP. Le informazioni ottenute grazie a questa tipologia di software servono poi per vari scopi: dalla manutenzione predittiva all’automazione dei processi, dal monitoraggio di asset e infrastrutture all’efficientamento energetico, dalla misurazione di metriche ambientali sino al retrofitting degli impianti datati tramite l’introduzione di nuovi elementi con cui rendere tali impianti più moderni. Ecco perché deve essere garantita sempre l’operatività dei sensori e la trasmissione dei dati, onde evitare che le decisioni aziendali siano falsate a causa di informazioni imprecise o, peggio ancora, carenti per il venir meno del flusso di dati dalla fabbrica ai sistemi informativi.

Dal “gancio del web” ai protocolli di trasmissione

Paessler, infine, ricorda quali sono i modi più comuni per monitorare i sensori IIoT, cominciando dalle funzioni di webhook per poi soffermarsi sui protocolli di trasmissione. I “ganci del web” in pratica sono attivati in seguito a un evento che genera l’invio di codice a un repository e, quindi, l’invio di informazioni a un URL predefinito. Questi dati possono ovviamente essere incorporati in una dashboard che offre gli insight di monitoraggio che occorre tenere sotto osservazione. Per quanto riguarda i protocolli di trasmissione, due tra i più popolari sono OPC UA e MQTT. L’Open Platform Communications Unified Architecture, come si ricava dal nome stesso, rappresenta un protocollo aperto e multi-piattaforma che funziona su qualsiasi sistema operativo, compresi Linux, Windows, Android e iOS. Di conseguenza, semplifica la comunicazione da macchina a macchina (M2M) fungendo da ponte tra tecnologie IT e OT.

Il protocollo Message Queue Telemetry Transport è stato progettato per i siti industriali in cui la banda è limitata. Richiede un broker di messaggistica che è responsabile della distribuzione dei messaggi ai client destinatari. Un MQTT consente di ricavare informazioni sui dispositivi che non rispondono, sullo stato di salute del broker e sui payload, cioè la parte effettiva di dati trasmessi, inviati dai device.

A prescindere dal tipo di protocollo, il consiglio conclusivo dell’azienda tedesca è quello di inserire i dati IIoT all’interno di un approccio di monitoraggio esteso che includa l’IT e l’OT, cioè l’intero ambiente industriale, dispositivi compresi.

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