Industria 4.0 e tecnologie abilitanti
Il Ministero dello Sviluppo Economico, con il Piano Nazionale Industria 4.0 ha individuato le seguenti Tecnologie Abilitanti dell’Industria 4.0: l’Internet delle Cose, il Cloud, i Big Data e gli Analytics, la Simulazione, la Cybersecurity, la Realtà Aumentata, la Manifattura Additiva, la Robotica e l’Automazione Avanzata, l’Integrazione Orizzontale e Verticale.
Internet of Things (IoT)
Sotto questa categoria si comprende l’insieme di componenti, dispositivi (sensori, microprocessori, etc.) e piattaforme software che si possono incorporare all’interno di oggetti fisici e macchinari, per renderli in grado di comunicare attraverso la rete Internet.
La miniaturizzazione delle tecnologie di misura e di comunicazione (cablata o senza filo) consente di integrare in ogni oggetto fisico dispositivi (chiamati sistemi embedded) specializzati nella raccolta di informazioni, nella comunicazione verso il mondo esterno ed in alcuni casi anche in grado di prendere delle decisioni in modo autonomo (oggetti smart). Le tecnologie odierne permettono anche di aggiungere funzionalità ad oggetti che nascono privi di tali dispositivi.
Di fatto ogni oggetto fisico ha la potenzialità di diventare intelligente e di generare o ricevere dati sul suo stato e lo stato dell’ambiente fisico che lo circonda. A questo si deve aggiungere la disponibilità di reti wireless sempre più diffuse e performanti (es., lte, wifi, zigbee, bluetooth) in grado di trasportare i dati raccolti verso il mondo Internet e abilitare dei servizi.
Industrial IoT e aziende
Come riportato dalla Ricerca dell’Osservatorio Internet of Things della School of Management del Politecnico di Milano, il mercato italiano dell’Internet of Things (IoT) nel 2018 è cresciuto del 35%, in linea con gli altri paesi occidentali, raggiungendo il valore di 5 miliardi di euro.
Dalla ricerca dell’osservatorio emerge chiaramente come l’analisi dei dati raccolti rappresenti sempre di più un’attività strategica che può portare a nuove opportunità di business per le imprese e permettere di integrare l’offerta con nuovi servizi a valore aggiunto.
Proprio i servizi rappresentano un forte traino per il settore IoT, con il 36% del mercato: accanto a servizi ‘semplici’ e consolidati, come la gestione dei dati in cloud, affiorano alcune applicazioni più evolute, come, ad esempio, la manutenzione predittiva dei macchinari all’interno delle fabbriche.
L’Industrial IoT nel 2018 è stata adottata dal 76% delle grandi aziende. Nel 62% dei casi (dati 2018) le applicazioni IIOT sono legate alla gestione della fabbrica (Smart Factory), in particolare per il controllo in tempo reale della produzione e la manutenzione preventiva o predittiva, seguite da quelle a supporto della logistica, focalizzate sulla tracciabilità dei beni internamente al magazzino e lungo la filiera, e dallo Smart Lifecycle, per l’ottimizzazione del processo di sviluppo di nuovi modelli e aggiornamento prodotti.
L’IIoT rende disponibile una mole di dati che può rivelarsi cruciale nel monitoraggio del processo e nella manutenzione delle apparecchiature. La disponibilità dei dati, associata agli strumenti idonei per trattarli (principalmente interfacce di controllo e Cloud per l’archiviazione), permette alle aziende di archiviare i dati in modo agile e di poter migliorare la velocità del processo decisionale.
Avere a disposizione dati strutturati, infatti, consente di prendere decisioni informate nel minor tempo utile, confermando l’importanza del tema dell’agilità aziendale.
Il nostro sistema IoT per il monitoraggio e ottimizzazione dei consumi energetici
L’interesse del mercato nei confronti di problematiche legate alla IIOT ci ha spinto a intraprendere un percorso di ricerca e sviluppo in quest’ambito, incominciato nel 2017 e che prosegue tuttora, che ha come obbiettivo quello di proporsi ai propri clienti come valido partner tecnologico e fornitore di servizi e prodotti avanzati, nonché come consulente riguardo i possibili investimenti da portare avanti nel settore.
Diversi sono i progetti portati avanti in questi anni dalla divisione Automation & Robotics, anche in collaborazione con le università di Salerno e di Napoli (vedi SAULOG, IUMA, PRIMA).
L’ultimo a livello temporale, è lo sviluppo di un applicativo IIoT su cloud, che permette di monitorare i consumi energetici di un impianto industriale.
Per farlo abbiamo allestito nella bottega presente al CAD, un modello in scala di fabbrica intelligente e programmato il controllo affinché riproducesse un classico processo industriale di carico a magazzino dei semilavorati, lavorazione e stoccaggio di prodotto finito.
Il modello è stato poi corredato di apposita sensoristica per la lettura di dati sul consumo di potenza dei principali componenti dell’impianto: nastri trasportatori, fresa e forno.
La particolarità dell’architettura sviluppata consiste nel fatto che, all’interno dello stesso impianto, possono coesistere sia sensori tradizionali (anche cablati), che interagiscono esclusivamente con il PLC, che smart, ossia capaci di comunicare direttamente con dispositivi utilizzando protocolli di comunicazione standard (nel nostro caso un SBC, Single Board Computer, della famiglia Raspberry Pi e il protocollo MQTT).
Ad intervalli prestabiliti, il PLC manda i dati raccolti dai sensori tradizionali al SBC, mentre, i sensori IOT comunicano direttamente con il Raspberry.
Il SBC funge da canale di comunicazione tra il processo e il Cloud: ad ogni lettura aggrega i dati che gli arrivano dai diversi componenti (plc e sensori IOT) per poi inviarli al Cloud.
Sul Cloud i dati vengono collezionati, analizzati e trasferiti ad un applicativo, accessibile via web, da pc o smart device. L’app è stata sviluppata ad hoc dalla nostra divisione ICT, in maniera da mostrare l’andamento della potenza media consumata, sia per ciclo che nel tempo.
Il principale vantaggio di questa architettura consiste nel fatto che con la semplice aggiunta del SBC e l’acquisto di servizi Cloud è possibile trasformare un impianto preesistente e funzionante in una Smart Factory, godendo di tutti i vantaggi che questo comporta: miglioramento dell’efficienza dell’impianto, maggiore durata dei macchinari, innalzamento della qualità…Nonché la possibilità di accesso ai finanziamenti statali agevolati.
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