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Mercati Verticali
 

07/09/2017

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di Giancarlo Magnaghi

Il software per l’industria 4.0. Dai PLC ai Big Data

Il software assume un’importanza predominante a tutti i livelli, poiché è il cuore e il cervello delle principali tecnologie abilitanti. Espandendosi a livello orizzontale così come verticale.

Industria

L’industria 4.0 è caratterizzata da una decisa transizione negli ambienti produttivi dalle tecnologie analogiche alle tecnologie digitali. Ovviamente, le tecnologie digitali erano già presenti nelle fabbriche a partire dagli Anni ’70, ma con Industria 4.0 il software assume un’importanza predominante a tutti i livelli, poiché è il cuore e il cervello delle principali tecnologie abilitanti (Key Enabling Technologies – KET’s): dal software embedded nelle macchine utensili a controllo numerico, nei robot e nei PLC (Programmable Logic Controller) che controllano i centri di lavoro ai sistemi di gestione delle supply chain, dal firmware che controlla sensori e oggetti intelligenti all’IoT e al cloud, dai sistemi per il controllo di qualità all’analisi dei big data. In altre parole, il software si espande sia a livello orizzontale, collegando e integrando i vari silos applicativi delle aziende (sistemi di progettazione, simulazione, produzione, automazione, logistica, sistemi gestionali, CRM, sistemi direzionali, etc), sia a livello verticale, scalando tutti i livelli della ‘piramide della conoscenza’: dati, informazioni, conoscenza, saggezza, come rappresentata nella tabella.

Integrazione sempre più spinta
I principali tipi di software industriale sono i sistemi SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), DCS (Distributed Control System), HMI (Human Machine Interface), MES (Manufacturing Execution Syastem) e MOM (Manufacturing Operation Management). In particolare i tradizionali sistemi SCADA sono basati su sistemi di elaborazione centralizzati mentre i DCS sono basati su reti gerarchiche di computer distribuiti (Edge Computer). In pratica questa suddivisione non esiste più poiché tutti i principali sistemi SCADA sono in grado di gestire qualsiasi combinazione di PLC, edge computer, server locali e in cloud. I produttori tradizionali di questi sistemi, come le multinazionali Bosch, GE, Omron, Siemens, e le italiane Reply, Progea e Copadata, entrano sempre di più nel campo della progettazione, mentre le software house leader nel campo della progettazione (CAD, CAM, CAE, PDM, FEM) come Autodesk, Dassault, PTC e Altair si integrano sempre più con la produzione, anche grazie ai progressi fatti dal software di macchine utensili CNC, stampanti 3D e robot.
Per esempio, Creo 4.0 di PTC colma il divario tra CAD 3D e stampa 3D consentendo di progettare, ottimizzare, convalidare e stampare con un unico software, e rende la progettazione più intelligente consentendo la creazione di strutture di reticoli uniformi controllate parametricamente, la connessione diretta alle stampanti 3D, la convalida e gestione dei lavori di stampa e la connessione diretta a centri servizi esterni, se non si hanno in azienda le tecnologie necessarie per realizzare i prototipi o i prodotti finiti. Autodesk e Altair puntano all’ottimizzazione topologica e strutturale degli oggetti prodotti con la stampa 3D e nuove filosofie di progettazione come il Design Generativo, mentre Dassault eccelle nelle applicazioni di realtà virtuale immersiva e aumentata. I produttori di networking e di piattaforme, come Cisco e Microsoft, supportano i due principali ambiti applicativi dell’Internet delle cose (IoT):

Massive IoT:  caratterizzata da basso costo, basso consumo e grande numero di dispositivi connessi (trasporti, logistica, domotica, smart cities)

Mission Critical IoT: con applicazioni caratterizzate da alta affidabilità, bassa latenza e alta capacità, come richiesto dalla applicazioni IIoT (Industrial Internet of Things) per l’automazione della fabbrica, dove spesso il vecchio protocollo HTTP non è adatto e si utilizzano protocolli più leggeri e veloci come MQTT (Message Queue Telemetry Transport) usato nei servizi cloud per la trasmissione massiccia di dati in tempo reale, progettato per telemetria, comunicazione client/server e comunicazione Machine-to-Machine (M2M), e AMQP (Advanced Message Queuing Protocol), adatto soprattutto per connessioni ‘server-to-server’ snelle e robuste.

I grandi produttori internazionali di ERP, come SAP, Oracle e Microsoft, ma anche gli italiani, come Centro Software, Panthera, Passepartout, Team System, Zucchetti e Octobus (per AS/400), si stanno attrezzando a vari i livelli per l’industria 4.0, spesso invadendo anche i campi del PLM (Product Life Cycle Management), del CRM e della Business Intelligence. Ovviamente anche gli storici protagonisti dei data base e dell’analisi dei dati come SAS, IBM e HPE sono presenti, soprattutto per quanto riguarda il trattamento dei big data.

La sicurezza è un must
Infine, non è possibile dimenticare il software per la sicurezza industriale, che comprende sicurezza fisica (controllo accessi, telesorveglianza, sistemi antintrusione e antincendio), controllo dei data center (DCIM Data Center Infrastructure Management) e degli edifici (BMS – Building Management System) e Cybersecurity (firewall, antimalware, IDS, IPS, monitoraggio dei sistemi di pagamento elettronici). La vera sfida, è rappresentata dal fatto che tutti questi software devono potere lavorare insieme in tempo reale, con un’inedita integrazione tra Information Technology (IT), Operation Technology (OT) e Automation Technology (AT), ma le conseguenze di un malfunzionamento, di un guasto, di una mancanza di energia elettrica, di un incendio, di un errore umano o di un sabotaggio intenzionale si possono propagare provocando danni gravissimi e difficilmente prevedibili.
Purtroppo non siamo ancora in grado di dominare livelli di complessità così elevati e di isolare tempestivamente le fonti dei problemi, come dimostra il fatto che quasi ogni giorno si bloccano importantissimi servizi Internet, banche, compagnie aeree, stazioni ferroviarie, impianti petroliferi, ospedali, servizi pubblici a causa di guasti, virus, ransomware e attacchi APT (Advanced Persistent Threats). È quindi fondamentale disporre di piattaforme hardware, software e TLC sicure e ridondanti, implementare robusti sistemi di business continuity e verificare in modo sistematico il livello di sicurezza dei sistemi con analisi dei rischi, penetration test, sistemi di monitoraggio e manutenzione predittiva.

PIRAMIDE DELLA CONOSCENZATIPI DI OPERAZIONIPRODOTTI SOFTWARE
SaggezzaApplicazioni intelligenti in grado di supportare/
prendere decisioni unendo l’esperienza a
grandi capacità di calcolo e modelli di simulazione
Intelligenza artificiale, sistemi esperti, sistemi
predittivi, realtà virtuale/aumentata, sistemi
ciberfisici autonomi, sistemi di progettazione
avanzati e di manutenzione predittiva
ConoscenzaAnalisi, sintesi e integrazione delle informazioni
strutturate e non strutturate (big data)
ERP, CRM, OLAP, Business Intelligence, sistemi
tradizionali di analisi, progettazione e simulazione
InformazioniAggregazione, controllo, gestione operazioni e
transazioni
Sistemi SCADA, DCS, MES, BMS, APP per
terminali mobili, sistemi transazionali, logistici
e contabili
DatiProduzione, trasmissione e acquisizione di dati
elementari
Firmware, software embedded, data logger,
reti di sensori, protocolli di comunicazione,
controllo accessi e posizione

 

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