Internet e più in generale la spinta digitale a cui il nostro mondo è stato sottoposto negli ultimi anni, ha creato un’era di connettività onnipresente e di scambio di informazioni senza interruzioni, trasformando il modo in cui viviamo, lavoriamo, produciamo e consumiamo.
Ora, questa iper-connessione sta consentendo una rivoluzione nei sistemi industriali, attraverso l'Industrial Internet of Things (IIoT). Reti ad alta velocità, architetture aperte e infrastrutture intelligenti che comunicano tra loro stanno creando innovazioni tecnologiche a un ritmo mai visto dalla prima rivoluzione industriale.
Poiché i componenti e le apparecchiature industriali sono sempre più connessi, formando grandi sistemi IIoT, la possibilità di garantire una comunicazione e un’interazione affidabili tra loro in modo fluido ed economico è diventata cruciale per il successo dell'IIoT. Pertanto, è importante garantire l'interoperabilità dei componenti e dei prodotti collegati non appena vengono costruiti, fino a quando non vengono distribuiti e utilizzati nel loro ambiente operativo.
In questo articolo affrontiamo i temi più importanti collegati alla digitalizzazione degli impianti e allo sviluppo dell’Internet of Things.
Buona lettura!
Indice:
Iniziamo con qualche definizione, per partire dai fondamentali.
La rivoluzione industriale del nuovo millennio è caratterizzata dall’avvento del cosiddetto “ecosistema digitale”: i concettI di “internet delle cose” (IoT) e “internet dei servizi” (IoS) nella produzione e gestione dell’inventario diventano di primaria importanza perché consentono alle fabbriche di diventare “intelligenti”, con sistemi di produzione integrati. Il driver principale è la tecnologia: un ecosistema digitale consente una maggior disponibilità di dati legati alla produzione. E proprio i dati sono il nuovo petrolio: la loro raccolta, archiviazione ed elaborazione fa sì che essi descrivano con precisione il contesto in cui operano gli impianti, lo stato di salute dei macchinari, dei processi e in generale l’intera rete del valore. L’ecosistema digitale svolge quindi un ruolo cruciale nel consentire una miglior visione dello scenario, consentendo l'ottimizzazione della produzione da diverse prospettive quali efficienza, disponibilità, qualità del prodotto finale, prestazioni degli asset e così via.
L’Industrial Internet of Things, cioè l’internet delle cose, è uno dei driver della quarta rivoluzione industriale nonché fattore primario nella digitalizzazione degli impianti.
L'IIoT riguarda la misurazione e l'accesso alle informazioni da remoto in qualsiasi momento e ovunque. Connettere le “cose”, rendendole raggiungibili e visibili a livello digitale, ha una serie di vantaggi non indifferenti. Ecco i cinque più importanti:
In che modo è possibile raggiungere questi vantaggi? Ne abbiamo parlato per esteso all’articolo Industrial IoT: i vantaggi per le imprese.
Il cloud computing è di fatto un’astrazione, basata sulla nozione di mettere insieme diverse risorse fisiche dislocate anche in più zone del mondo, che lavorano come un’unica risorsa virtuale.
Nella digitalizzazione degli impianti il cloud computing rappresenta un vero cambiamento di paradigma: si tratta di un nuovo modello per il provisioning delle risorse, per lo staging delle applicazioni e per l'accesso degli utenti ai servizi, indipendentemente dalla piattaforma. L'enorme scalabilità dei sistemi di cloud computing è resa possibile dalla diffusione di internet e dalla crescita di alcune grandi società di servizi.
Approfondisci il tema all’articolo “Il cloud computing spiegato bene”: al suo interno troverai le diverse tipologie di cloud computing disponibili e i vantaggi per le imprese derivati dall’adozione di questa tecnologia.
Cosa c’entra l’obsolescenza con la digitalizzazione degli impianti? Semplice: la diffusione delle tecnologie digitali rende gli strumenti più inclini all’invecchiamento precoce. L’obsolescenza in generale è un processo inevitabile e non può essere eliminato, ma una pianificazione previdente e attenta può ridurre al minimo il suo impatto e il suo potenziale costo elevato.
Secondo Kevin Rueff, Product Designer in Endress+Hauser, esiste un ABC per l’obsolescence management:
A - Approccio attivo e pianificato alla gestione dell’obsolescenza, cioè porre attenzione a tutte le misure che possono prevenire l’obsolescenza, come l’analisi regolare dei rischi e lo stock dei pezzi di ricambio;
B - Best practice per avviare la gestione dell’obsolescenza, come l’analisi accurata delle attrezzature e la defezione di piani di manutenzione;
C - Costruzione di un impianto con una strategia di gestione dell’obsolescenza per il futuro, cioè definire un insieme di fornitori standard e creare un quadro generale del tuo impianto che sia il più armonico possibile. Approfondisci l’ABC all’articolo “Obsolescence Management: gestire l’obsolescenza negli impianti”.
Un edge device è il componente di rete responsabile della connessione della rete locale a una rete esterna, in cui è possibile raccogliere dati da qualsiasi luogo. L’edge device è quindi uno strumento necessario per stabilire una connessione sicura tra la rete sul campo e il cloud, in funzione del popolamento automatico dei dati. Questo si potrebbe fare anche in modo manuale, con un dispendio di forze e di tempo non indifferente. L'edge device è quindi un componente critico per la digitalizzazione del tuo impianto: ne parliamo in modo approfondito all'articolo "Edge device: cos'è e come funziona".
Ne abbiamo scritto all'articolo "Digital Twin: cosa sapere su questa tecnologia": grazie alle informazioni e ai dati che fornisce, il gemello digitale è la chiave per collegare virtualmente le catene del valore e sviluppare applicazioni digitali per tutto il ciclo di vita dei prodotti. L’applicazione del Digital Twin offre grandi opportunità: il vero valore aggiunto è che può fornire un collegamento completo quasi in tempo reale tra il mondo fisico e quello digitale. Tuttavia, bisogna considerare anche una serie di sfide alle quali il gemello digitale è chiamato a rispondere: una su tutte è il tema della sicurezza dei dati, di cui tratta il prossimo punto di questa serie di definizioni.
Le applicazioni dell'IIoT, e più in generale la digitalizzazione degli impianti, offrono un elevato potenziale di ottimizzazione degli impianti industriali, ma pongono anche la questione della cybersecurity, della sicurezza dei dati all’interno degli stabilimenti industriali. Ogni volta che una soluzione IIoT viene implementata in una struttura industriale, tratterà dati sensibili che richiedono uno speciale grado di protezione. Inoltre, la connettività a internet necessita di attenzioni permanenti: la tecnologia si sta sviluppando molto velocemente ed è necessario seguire l'evoluzione della sicurezza informatica.
HART sta per Highway Addressable Remote Transducer ed è un protocollo di comunicazione smart, ormai consolidato, che supporta la trasmissione simultanea di un segnale analogico 4...20 mA e la comunicazione digitale sulla stessa coppia di fili. All'articolo "Protocollo HART: lo standard industriale intelligente", spieghiamo perché questo protocollo è importante per la gestione dei propri asset e come si può fare per integrare questo standard all'interno degli impianti.
Ethernet - APL è una livello fisico per il funzionamento convenzionale di un impianto di processo, che porta l'ethernet in campo anche per l'uso in aree a rischio di esplosione, incluso dove c'è necessità di sicurezza intrinseca.
L'utilizzo di questa tecnologia non è limitato alle singole applicazioni, ma spazia da tipici impianti di processo con requisiti per aree a rischio di esplosione, ad applicazioni in aree impiantistiche di sicurezza funzionale, ad impianti senza requisiti per aree a rischio di esplosione. Arrivare a questa soluzione è stato sfidante e i vantaggi sono importanti: ne abbiamo parlato in modo approfondito all'articolo "Ethernet - APL: una novità per la digitalizzazione d'impianto".
Cosa significa adottare soluzioni di Internet of Things all’interno degli impianti? Quali sono le normative che regolano l’internet delle cose a livello industriale? In realtà, la normativa a riguardo è molto vasta. Qui riportiamo due degli standard che garantiscono soluzioni efficienti:
Se parliamo di IIoT, ci ritroviamo subito a dover affrontare un pregiudizio: si sente spesso dire che le soluzioni IIoT generano un'enormità di dati e pochi risultati pratici.
Bisogna però fare una distinzione: la raccolta indiscriminata e senza un criterio preciso di ogni tipo di dati comporta il rapido accumulo di una quantità di informazioni che, a causa della loro complessità e delle loro dimensioni, raramente servono a raggiungere gli obiettivi desiderati. Ma questo non è lo scopo dell’IIoT.
Pensiamo, ad esempio, al settore alimentare o a quello del Power&Energy: da una mole di dati immensa e confusionaria, che vantaggio potrebbero trarne i responsabili di stabilimento, gli incaricati della progettazione o in generale chi si occupa dell’industria di processo? Come potrebbero gestire il proprio impianto senza fare ordine all’interno degli stabilimenti? E soprattutto, che tipo di informazioni potrebbero derivare da quei dati e come potrebbero sfruttarli al meglio?
L’utilizzo di soluzioni IIoT può avvenire in diversi ambienti industriali. Endress+Hauser, leader a livello mondiale nell’automazione di processo, intende fornire ancora più possibilità per la connessione ai dispositivi d’impianto e per l'utilizzo delle informazioni.
L’ecosistema IIoT basato sul cloud, Netilion, costituisce la base per nuovi servizi digitali: consiste in una serie di servizi digitali, soluzioni hardware e applicativi che collaborano e si scambiano dati con l’obiettivo di facilitare al massimo le operazioni.
Netilion offre un servizio di gestione dei dati online per l'intero ciclo di vita del punto di misura, con tre funzioni principali:
- Netilion Analytics
Offre un'eccellente panoramica su tutti i dispositivi dell'impianto. Questo tipo di servizio IIoT fornisce molte informazioni sulla base installata, come la distribuzione delle risorse in base al fornitore, il tipo di dispositivo, il livello di criticità di ciascuno strumento e le risorse obsolete. In pratica è possibile registrare, organizzare e collegare gli strumenti, rendendo l'impianto trasparente.
- Netilion Health
Essenziale per tenere sotto controllo lo stato di salute dei dispositivi sul campo: è possibile visualizzare tutte le informazioni - in tempo reale - sullo stato di integrità dei dispositivi connessi al cloud tramite edge device.
- Netilion Library
Aiuta a salvare tutte le informazioni sui dispositivi (manuali tecnici, certificazioni, report, immagini e molto altro) direttamente in cloud, in un unico spazio sicuro dove tutto il team può accedervi.
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Oltre al monitoraggio delle condizioni, L’IIoT e più in generale la digitalizzazione degli impianti consente di ottenere altri importanti vantaggi, come ad esempio la manutenzione preventiva, il monitoraggio dell'energia impiegata o delle prestazioni d’impianto. Insomma, un grande aiuto per il Field Service Management.
L’IIoT è una soluzione di digitalizzazione concreta, una tecnologia sviluppata per rispondere a una precisa esigenza in ambito industriale: quella dell’ordine. L’IIoT serve per sbloccare il potenziale nascosto degli oggetti connessi, per collezionare grandi quantità di dati in modo utile, trarne informazioni preziose e favorire il controllo da remoto.
Come? Innanzitutto, è necessaria una panoramica di ciò che è effettivamente installato nell'impianto: dove è installato un bene e che tipo di dati può effettivamente offrire. I prerequisiti per analizzare i dati raccolti sono sapere chi è il fornitore di dati e qual è il tipo di dati a cui si può accedere. Senza la conoscenza della base installata e dei dati forniti, l'analisi è praticamente impossibile. Una volta creato l’elenco di tutte le risorse installate, è possibile utilizzare applicazioni specifiche, che si avvalgono di strumenti adeguati per raccogliere e trattare le informazioni pertinenti. Partendo da un approccio su piccola scala, che assicura risultati chiari e misurabili, è possibile procedere progressivamente, avvalendosi dell'esperienza acquisita e puntando a risultati precisi, fino a creare un sistema funzionale e redditizio di gestione dei cosiddetti "Big Data".
Questo obiettivo è cruciale anche per un altro fattore: l’Inventory Management, il monitoraggio e la gestione delle scorte.
Nello specifico, le soluzioni cloud based per l’Inventory Management come Netilion si riferiscono alla gestione dell'inventario basata su cloud, cioè il monitoraggio e il mantenimento dei livelli di inventario di un'azienda utilizzando un software connesso alla rete. Questa soluzione consente alle imprese di evitare molti dei problemi che sorgono con i metodi tradizionali di misurazione dei livelli delle scorte, come ad esempio una gestione non puntuale e in tempo reale. La gestione dell'inventario basata su cloud tiene una traccia costante, anche da remoto, delle scorte in entrata e in uscita dalla tua attività. Scopri i cinque motivi più importanti per scegliere una soluzione di Inventory Management cloud-based.
IoT Industrial Application: ecco qualche esempio di applicazione dell’internet delle cose a livello industriale.
La raccolta e l'analisi dei dati migliorate e automatizzate attraverso l’IoT Industrial application sono fondamentali per comprendere la qualità dell'acqua in modo costante e identificare le fonti di inquinamento più impattanti. Fortunatamente, sono disponibili strumenti e metodi IIoT per stabilire un programma completo di misurazione e monitoraggio.
Ad esempio, all’articolo “IoT Industrial application: esempi nel monitoraggio delle acque" viene raccontato il caso d’uso di un’impresa attiva nel campo della piscicoltura.
Il monitoraggio delle acque è un fattore cruciale per questa attività, e l’IIoT applicata al settore si dimostra un elemento di successo.
Ma non solo: qui trovi un caso di successo dell’IIoT applicata al settore industriale di un’impresa siderurgica. Con la piattaforma per l'industria 4.0 Netilion di Endress+Hauser, il produttore ha potuto ottimizzare la manutenzione e la gestione dei propri sistemi in pochi passi.
Anche il revamping degli impianti è reso possibile grazie alla digitalizzazione e all’IIoT: all’articolo “Revamping impianti industriali: i vantaggi dell’IIoT” puoi approfondire quali sono i vantaggi del riuscire a integrare una macchina datata con funzionalità di Industrial Internet of Things e qual è il supporto di Endress+Hauser per la digitalizzazione dell’impianto.
4. Conclusione
Oggi, la maggior parte delle risorse all’interno impianti di lavorazione fornisce già molte più informazioni di un singolo valore di processo. Queste informazioni aggiuntive possono andare dall'autodiagnosi sullo stato di salute dell'asset fino alla previsione, basata su parametri del dispositivo diagnosticati internamente, di potenziali problemi che potrebbero verificarsi nel prossimo futuro.
Questo tipo di informazioni è spesso bloccato nella risorsa stessa e può essere recuperato solo localmente. Gli impianti di automazione dei processi che esistono oggi hanno cinque, dieci o anche vent’anni anni e spesso la diagnostica degli asset non è stata presa in considerazione al momento della pianificazione. Sebbene le risorse vengano sostituite e la nuova tecnologia venga introdotta negli impianti esistenti nel corso degli anni di funzionamento, l'integrazione originale di queste risorse in un PLC/DCS viene effettuata raramente.
Pertanto, tutte le nuove caratteristiche e funzioni dei dispositivi non sono accessibili senza l'interazione diretta con l'asset stesso. Modificando questa situazione, la digitalizzazione e l'interconnessione di tutti gli asset operativi offre un enorme potenziale di risparmio e ottimizzazione dei costi nell'industria di processo.
E innovazioni mai immaginate, come i sensori di temperatura con auto taratura automatica e in linea, i misuratori di portata con funzionalità di auto-monitoraggio e verifica integrate e i sensori di livello wireless, stanno arrivando sul mercato. Sei pronto a portare il tuo impianto nel futuro? Clicca il bottone qui sotto e scopri insieme a un nostro esperto come fare!
