Machine connectivity e Industrial Edge Computing

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L’innovazione del software e dell’IT sono i principali motori degli investimenti nel settore manifatturiero. Si prevede che le architetture delle soluzioni si consolidino attorno a standard specifici, con progetti architetturali e best practice che rispondono alle esigenze degli utenti finali. Anche l’Edge Computing registrerà un’accelerazione nell’ambito del settore manifatturiero

Nel contesto dell’industria manifatturiera, si potrebbe proporre la seguente definizione per distinguere l’edge dall’on-premise e per evitare di trattare il primo come se fosse un semplice add-on lontano dalle piattaforme cloud: Edge Computing descrive un sistema di nodi edge decentralizzati che sono localizzati in una fonte fisica. Questi nodi edge sono connessi sia a dispositivi sia a una piattaforma centrale (come un cloud). A differenza dei componenti presenti sull’asset produttivo, i nodi edge possono essere gestiti centralmente, con l’elaborazione dei dati raccolti gestita all’interno del nodo edge o dalla piattaforma centrale. Il livello edge può essere visto da una serie di prospettive. Mentre una prospettiva applicativa descrive le applicazioni software e le loro funzioni (ad esempio, preelaborazione dei dati, bus di dati ecc.), una prospettiva infrastrutturale descrive l’infrastruttura IT implementata (compresi hardware e sistemi operativi) e una prospettiva operativa descrive gli strumenti con cui i livelli edge possono essere gestiti e amministrati (ad esempio, strumenti di monitoraggio o strumenti per la gestione di rollout software multi-sito). I motivi per cui l’Edge Computing è importante per le applicazioni Industrial IoT sono ben noti. Alcune applicazioni richiedono una latenza molto breve, che difficilmente può essere mantenuta comunicando con una piattaforma cloud centralizzata. Inoltre in alcuni casi i volumi dei dati sono molto elevati, richiedendo come minimo un’ampia pre-elaborazione a livello di edge. Infine, in alcuni settori si applicano condizioni normative che impediscono ai dati di lasciare la rete aziendale.

Trend architetturali

Ad oggi, esiste una tendenza al consolidamento delle architetture Industrial IoT, caratterizzata in parte da aspetti e proprietà del livello edge, come l’implementazione di piattaforme cloud per ridurre al minimo le dipendenze tecnologiche del livello edge dal cloud, evitando il vendor lock-in. Oppure la divisione del livello edge in due: un livello di fabbrica e un livello superiore con piattaforma centrale/ connettività cloud, entrambi gestiti centralmente. Un altro aspetto da citare è l’implementazione di un broker Mqtt a livello edge come hub centrale per il traffico di dati. I dati vengono trasmessi con Mqtt o Kafka verso la piattaforma centrale, mentre le applicazioni eseguite localmente possono essere accessibili tramite il broker Mqtt. Ma in che modo queste tendenze si relazionano con la connettività delle macchine?

Connettività scalabile delle macchine

L’accesso efficiente e sicuro ai dati delle macchine o dei dispositivi è un requisito fondamentale per le applicazioni Industrial IoT. In termini di funzionalità, o di prospettiva applicativa, queste esigenze di connettività delle macchine sono praticamente identiche a quelle richieste dalle applicazioni tradizionali in fabbrica. I dati raccolti devono essere forniti utilizzando protocolli standard con supporto lato applicazione, che di solito significa OPC UA o Mqtt. Sono importanti anche le funzioni che consentono di gestire in modo efficiente più fonti di dati, come il consolidamento di dati o fonti di dati in un’unica interfaccia (aggregazione di server). Distribuite e gestite localmente in un impianto di produzione, le applicazioni tradizionali e la connettività delle macchine prevedono un sistema HMI o Scada, ad esempio, soluzioni MES o un collegamento a un database con l’obiettivo di garantire il back up dei dati. Le soluzioni Industrial IoT, invece, prevedono applicazioni o una piattaforma IoT/cloud distribuita su più siti produttivi. Non solo la piattaforma esegue diverse applicazioni anziché una sola, ma queste applicazioni si evolvono nel corso della vita della soluzione, e uno dei fattori chiave di questo cambiamento è la brevità dei cicli di innovazione del software e dell’IT. Come altri componenti della soluzione, la connettività delle macchine deve soddisfare gli stessi requisiti di flessibilità, efficienza operativa e scalabilità. Sempre più spesso, i clienti non considerano più la connettività delle macchine nel contesto della soluzione Industrial IoT come un asset di produzione, ma come un componente di livello edge, con tutti i vantaggi che ne derivano in termini di efficienza e scalabilità.

La connettività delle macchine come parte dell’edge

Quindi, se la connettività delle macchine deve essere implementata come parte del livello edge, quali requisiti devono essere soddisfatti? Tra gli aspetti chiave da sottolineare come la connettività delle macchine viene fornita con moduli software, che vengono distribuiti su hardware standard e gestiti esattamente come gli altri componenti software a livello di edge. I Docker container sono una scelta comune in questo caso. Altro aspetto non indifferente: la connettività delle macchine può essere gestita da strumenti IT standard. Spesso si tratta di piattaforme basate su Kubernetes, come RedHat OpenShift o Suse Rancher, ma si possono usare anche alternative più snelle come Portainer. Inoltre la connettività delle macchine fornisce dati rilevanti ai più diffusi strumenti di monitoraggio IT, come Prometheus e Grafana. Per finire, la connettività delle macchine fornisce interfacce documentate e stabili per la configurazione che fanno uso di protocolli standard, sia remoti che automatizzati o entrambi (ad esempio http Rest). Oltre a questi requisiti tecnici, i clienti sono sempre più interessati a utilizzare la connettività delle macchine come servizio, alla ricerca di piani tariffari flessibili che riflettano le effettive necessità.

Le soluzioni proposte da Softing

Da tempo Softing segue la tendenza alla virtualizzazione del software e all’Edge Computing, e oggi l’azienda propone diverse soluzioni docker container per la connettività delle macchine, tra cui due varianti appositamente progettate per Siemens Industrial Edge. Questi prodotti soddisfano i requisiti tipici della connettività PLC nei progetti brownfield. Inoltre, il prodotto edgeAggregator di Softing offre l’aggregazione di server basati su OPC UA e funzioni aggiuntive di sicurezza IT, rendendolo particolarmente adatto all’implementazione in soluzioni IoT industriali innovative. Anche in relazione all’aggregazione dei server, l’uso di modelli informativi OPC UA per l’astrazione delle interfacce è oggi un argomento sempre più importante in questo campo. Questi modelli informativi possono essere implementati a livello di fabbrica, oppure possono essere integrati a un livello superiore, basato sulla struttura, per presentare diversi siti come un’entità omogenea dalla prospettiva di una piattaforma centrale.

Softing Italia – www.softingitalia.it

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