Una produzione più intelligente grazie all’edge computing

Nel settore manifatturiero, gli scenari innovativi di Industria 4.0 e IoT stanno diventando sempre più importanti e rappresentano un concreto supporto per la realizzazione di processi aziendali efficienti e intelligenti. Gli strumenti cruciali sono le implementazioni factory edge e le piattaforme cloud ibride aperte. In realtà, per passate dalla teoria alla pratica, sono diverse le sfide da affrontare.

La prima nasce dal fatto che l’industria manifatturiera dispone spesso di un significativo parco macchine che porta con sé un immenso volume di investimenti: ci sono strutture cresciute con periodi di ammortamento fino a 30 anni. Una sostituzione prematura di questi sistemi è difficilmente realizzabile, anche se purtroppo spesso si tratta di soluzioni in grado di gestire l’IoT solo in misura limitata e non possono quindi fornire dati da utilizzare, ad esempio, per estendere i tempi di funzionamento grazie alla manutenzione predittiva. L’obiettivo, quindi, è quello di rendere le macchine esistenti compatibili con l’IoT per ottenere dati. Con semplici sensori standard è relativamente facile raccogliere dati su temperatura, vibrazioni e polvere. Tuttavia, per le macchine speciali sono necessari scenari di implementazione più complessi. Si pongono in particolare due domande: “È necessario intervenire sul sistema?” e “L’intervento mette in pericolo anche la certificazione?”. Le attuali iniziative di retrofitting, rivolte in particolare alle piccole e medie imprese, offrono un sostegno in tal senso e mirano specificamente a dotare gli impianti di sensori e tecnologie di misurazione per la raccolta dei dati.

La seconda sfida riguarda la grande eterogeneità delle tecnologie  di produzione. Da un lato non esiste un unico sistema o applicazione leader di mercato basti pensare alla moltitudine di fornitori di MES; dall’altro coesistono molti standard, tecnologie e protocolli.

Factory Edge e Hybrid Cloud come motori dell’innovazione

Per introdurre con successo i concetti di Industria 4.0 è necessario innanzitutto analizzare rapidamente grandi volumi di dati. Questo compito si svolge in gran parte direttamente sulla linea di produzione collegando l’IT con gli impianti o i sistemi di controllo, situati ai margini della fabbrica. Il vantaggio dell’edge computing è che i dati possono essere consolidati e analizzati in loco prima di essere trasferiti al data center eliminando le limitazioni delle connessioni di rete in termini di disponibilità, larghezza di banda o latenza. Una delle principali sfide è stata finora la mancanza di soluzioni edge specificamente ottimizzate per il settore industriale. Red Hat oggi offre Red Hat Device Edge, una soluzione per l’implementazione di carichi di lavoro tradizionali o containerizzati su piccoli dispositivi come robot o gateway IoT.

La creazione di modelli di fabbrica edge richiede anche un  sistema adeguato che include sensori, gateway wireless o dashboard operativi e, soprattutto, una moderna infrastruttura IT basata su container, Kubernetes, sviluppo agile, AI e ML e automazione. Queste tecnologie e metodi sono componenti di una piattaforma cloud ibrida aperta, che svolge quindi un ruolo importante nello scenario del factory edge. Con una piattaforma di questo tipo, ad esempio, i dati di fabbrica provenienti da un sistema MES o SCADA possono essere elaborati in modo efficiente senza compromettere la sicurezza funzionale nel controllo dei processi e nel controllo classico delle macchine.

Diversi scenari applicativi

Le possibilità di applicazione del factory edge sono molto ampie. Ad esempio, avvicinando la potenza di elaborazione alla generazione dei dati è possibile rilevare in modo proattivo potenziali guasti sulla linea di assemblaggio, migliorare la qualità dei prodotti o ridurre i potenziali tempi di inattività attraverso la manutenzione predittiva. Anche il tema della sostenibilità sta diventando sempre più importante dato che il consumo di energia è particolarmente elevato nell’industria di processo. I dati raccolti tramite l’edge computing nel settore manifatturiero possono essere la base per una risposta rapida alla variazione dei parametri e per un migliore controllo dei processi, in grado di ottimizzare il consumo complessivo delle risorse.

I modelli factory edge offrono quindi alle aziende manifatturiere un supporto fondamentale per la produzione intelligente. Tuttavia, deve essere chiaro che nessun fornitore di soluzioni è in grado di coprire da solo i numerosi requisiti relativi all’argomento edge, motivo per cui le partnership rivestono un ruolo assolutamente necessario. Ad esempio, Red Hat sta collaborando con ABB nell’implementazione di soluzioni digitali scalabili per l’industrial edge e il cloud ibrido. In particolare, i clienti ABB possono utilizzare Red Hat OpenShift per prendere decisioni in tempo reale basate sui dati nell’edge o per l’elaborazione dei dati nel cloud. Red Hat collabora anche con altri produttori di hardware nel contesto industriale, tra cui Siemens con la sua linea SIMATIC  o i piccoli dispositivi industriali senza ventola e i robusti computer di OnLogic.

Anche se le sfide per l’implementazione di scenari factory edge restano notevoli e in alcuni casi c’è ancora una certa riluttanza a investire, lo sviluppo si sta chiaramente muovendo in questa direzione. Un buon esempio della crescente importanza dell’edge computing viene dal settore delle telecomunicazioni. In particolare, il concetto di virtualizzazione delle funzioni di rete (NFV) ha trasformato la tradizionale architettura di rete hardware in un ambiente basato sul software. NFV servirà anche da modello per il consolidamento del variegato scenario dei dispositivi nel settore manifatturiero, anche se disporre di PLC software-defined resta ancora apparentemente un sogno.

Stefan Bergstein, Chief Architect Manufacturing, e Wolfram Richter, Manager Solution Architecture Manufacturing di Red Hat

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