AO_424

SETTEMBRE 2020 AUTOMAZIONE OGGI 424 114 AO TUTORIAL della rete si colloca ovunque si decida di collocare le funzioni locali di elaborazione e filtraggio delle informazioni: dai sensori alle mac- chine, dagli impianti agli stabilimenti, fino ai servizi cloud. Il concetto di edge diventa così funzione della particolare appli- cazione: può collocarsi là dove sono i nodi periferici (sensori e attuatori intelligenti di un impianto di automazione), o a livello dei controllori che gestiscono un intero processo, nella rete infor- mativa aziendale che gestisce la catena di fornitura, o nel cloud privato dove si gestiscono le strategie aziendali. L’edge può es- sere uno smartphone, una macchina, un’isola di produzione, un autoveicolo autonomo, o le celle che gestiscono il controllo del traffico cittadino. L’elemento comune è rappresentato dalla di- stribuzione del controllo e delle comunicazioni ai più livelli grazie alle capacità di elaborazione locale e alla discrezionalità con cui solo i dati ritenuti rilevanti vengono comunicati al resto della rete, risparmiando tempo, banda e storage. Dal campo alle nuvole L’Edge Computing attraversa in verticale, dal piano di fabbrica alle nuvole virtuali, l’architettura di un sistema stratificato ma si sviluppa anche in orizzontale grazie alle opportunità di comunica- zione tra i nodi dello stesso sottosistema in chiave IIoT. La flessibilità di un simile modello computazionale rende possibile interazioni collaborative basate su comunicazioni peer-to-peer e una gestione distribuita dei dati che consente l’accesso alle informazioni di in- teresse in qualsiasi punto della rete in un quadro di convergenza tra Operational Technology e Information Technology che sappia rispettare i requisiti di permanenza, sicurezza e privacy. Il modello di comunicazione client-server che sta alla base delle reti informative tradizionali (Internet inclusa) viene così affiancato dalla modalità publish-subscribe che associa a una maggiore efficienza nella condivisione del canale anche una superiore scalabilità verso soluzioni con milioni di nodi. Sostituendo l’inter- rogazione periodica tra client e server con un meccanismo di con- divisione delle informazioni event-based mediato da un broker, si riducono considerevolmente le latenze e il carico sulla rete. Si tratta di una modalità di scambio che ben si adatta a connessioni intermittenti o inaffidabili e facilita la conservazione dei dati solo dove è necessario. La convergenza OT e IT richiede di integrare nei nodi intelligenti o nei server edge una molteplicità di protocolli di comunicazione che comprendono (tra gli altri) i dialetti dell’OT Mqtt, Amqp e CoAP, lo stack classico di protocolli Internet Udp, TCP/ IP, Https con relativi strati di autenticazione sicura SSL/TSL e le API RESTful per dialogare con il cloud. L’hardware necessario per implementare tutto ciò si concretizza sotto forma di nodi intelligenti dell’IIoT, la cui diffusione va di pari passo con l’evoluzione tecnologica e il concomitante ab- battimento dei costi, oppure per mezzo di edge gateway che alle funzionalità di interfacciamento tra i dispositivi periferici e il resto della rete ag- giungono intelligenza e storage locali, il tutto in un contenitore di grado industriale. La comunicazione verso i nodi periferici può avve- nire per mezzo di bus di campo o tecnologie wire- less più o meno sofisticate come Lo-Ra, Bluetooth LE, wi-fi, wireless Hart, mente il dialogo con le reti informatiche di livello superiore e il cloud passa attraverso le reti LAN e WAN, in forma cablata o senza fili. In questo ambito, il passaggio alle tecno- logie 5G consentirà un salto di qualità nelle comunicazioni in tempo reale verso il cloud che aprirà nuove opportunità applicative per l’Edge Computing. Disporre di una banda mobile iperveloce è uno dei requisiti per l’implementazione di soluzioni di automazione smart factory basate sulla cooperazione di robot e veicoli autonomi negli impianti di produzione e nella gestione dei magazzini. I vantaggi del pensare ai margini Il ricorso all’Edge Computing semplifica la gestione dell’ingente quantità di informazioni generata dalle applicazioni IIoT: invece di trasferire gigabyte di dati in maniera continuativa dal campo al cloud per il processo decisionale e di analisi, l’elaborazione viene effettuata in prossimità del punto di raccolta dai nodi intelligenti e dagli edge gateway, che provvedono a filtrare e conservare i dati rilevanti e a trasferire solo le informazioni necessarie alle elabo- razioni di livello logico superiore. Tutto questo riduce considere- volmente i tempi di risposta del sistema, permette di risparmiare banda, aumenta la produttività e si presta all’implementazione di schemi efficienti di manutenzione predittiva e ottimizzazione della supply chain. L’analisi sistematica dei dati ai margini (generaliz- zati) della rete, sotto forma di Industrial Analytics o Edge Analytics, offre opportunità di generazione di valore basate su informazioni selezionate che sarebbero difficilmente disponibili e ‘consumabili’ in un sistema tradizionale. L’elaborazione e la memorizzazione lo- cale contribuiscono inoltre a contenere i costi di storage per i dati di basso livello. Lo strato in cui i dati, eventualmente pre-elaborati e filtrati, vengono convertiti in informazioni e azioni utili all’otti- mizzazione del processo industriale è letteralmente indefinito, in quanto dipende dal particolare tipo di applicazione. Flessibilità di implementazione Ad esempio, le pompe di un impianto possono essere dotate della sola capacità computazionale sufficiente a interpretate i dati di temperatura e pressione provenienti dai sensori nei condotti e nei serbatoi o reattori cui sono collegate per effettuare un arresto in sicurezza nel caso si superino le soglie di allarme. In questo Un’interpretazione più ampia di edge è quello di livello logico: i margini della rete si collocano laddove si renda necessario raccogliere, elaborare e/o memorizzare dati in dispositivi locali, siano essi nodi intelligenti o gateway per Edge Computing (Immagine adattata, fonte originale: Industrial Internet Consortium)