Industry 4.0 Design magazine #1 - maggio 2017 by Quine Business Publisher

Industry Design #1 MAGGIO 2017

P R O D U C T I O N | E N E R G Y | A U T O M O T I V E | P R O C E S S | PA C K A G I N G

magazine

IOT

IOT E CLOUD PER MACCHINE CONNESSE

SECURITY

COME PROTEGGERE LE MACCHINE

ROBOTICA

ROBOT A TUTTO CAMPO

4.0

# SENSORI

Come “Industry 4.0” influenza la tecnologia

# Wireless

SOLUZIONI DI CONNETTIVITÀ WIRELESS A SUPPORTO DELL’INDUSTRIAL IOT

contenuti

M A G G I O 2 0 17/ N U M E R O 1

Industry 4.0 Design #1 MAGGIO 2017

P R O D U C T I O N | E N E R G Y | A U T O M O T I V E | P R O C E S S | PA C K A G I N G

magazine

IOT

IOT E CLOUD PER MACCHINE CONNESSE

SECURITY

COME PROTEGGERE LE MACCHINE

ROBOTICA

# SENSORI

Come “Industry 4.0” influenza la tecnologia

# Wireless

SOLUZIONI DI CONNETTIVITÀ WIRELESS A SUPPORTO DELL’INDUSTRIAL IOT

CLOUD 32 ABB Ability, la piattaforma cloud che integra l’intelligenza artificiale Franco Canna

Industry4.0 Design magazine

DIRETTORE RESPONSABILE

Marco Zani

PUBLISHER

34 Siemens espande la piattaforma MindSphere Franco Canna

ROBOT A TUTTO CAMPO

Marco Tenaglia DIRETTORE TECNICO

Franco Canna REDAZIONE

36 Integrazione e comunicazione all’insegna dell’IIoT Franco Canna COP NUMERO 1 MAGGIO BIS.indd 1

16/05/17 12:33

EDITORIALE 6 Conoscere, comprendere, decidere Franco Canna SENSORI 8 Soluzioni di sicurezza per la collaborazione intelligente uomo-robot Saverio Stellato 12 Con IO-Link i sensori sono pronti per Industria 4.0 Giuseppe De Palma 14 Come “Industry 4.0” influenza la tecnologia Dan Rossek WIRELESS 18 Soluzioni di connettività wireless a supporto dell’Industrial IoT Emiliano Sisinni 22 Bluetooth 5 protagonista dell’IIoT? Franco Canna 24 Le reti mesh per le esigenze dell’IoT industriale Maurizio Pogliani e Fulvio Bagarelli

SECURITY 38 Come proteggere le macchine Luca Zorloni

HANNO COLLABORATO A QUESTO NUMERO

Fulvio Bagarelli, Franco Canna, Giuseppe De Palma, Maurizio Pogliani, Dan Rossek, Emiliano Sisinni, Saverio Stellato, Luca Zorloni REALIZZAZIONE GRAFICA

Fabio Castiglioni

DIREZIONE PUBBLICITÀ

dircom@quine.it

ROBOTICA 42 Robot a tutto campo Franco Canna

UFFICIO TRAFFICO

Donatella Tardini (Responsabile) - d.tardini@lswr.it Stefania Bruno - s.bruno@lswr.it

46 Per un manufacturing… umanocentrico Franco Canna 50 Pneumatica, bionica e superconduttori Franco Canna HANNOVER MESSE 52 La fabbrica flessibile e sicura secondo SmartFactoryKL Franco Canna SICUREZZA 54 Ripari più sicuri grazie all’RFID Giuseppe De Palma MERCATI 56 ABB - B&R, un’operazione 4.0 Franco Canna 58 News dalle aziende A cura della Redazione

28 Un ponte senza fili per sostituire cavi Ethernet Giuseppe De Palma IoT 30 Dal campo al cloud Giuseppe De Palma 31 IoT e cloud per macchine connesse Giuseppe De Palma 4

Cristina Gualdoni (coordinamento) - cristina.gualdoni@quine.it Eleonora Panzeri - redazione.b2b@quine.it

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

Direzione, Redazione Quine S.r.l. - Via Spadolini 7, 20141 Milano Tel.: +39 02 864105 Fax: +39 02 72016740

ABBONAMENTI Tel. +39 0249756990 - Fax+39 02 70057190 abbonamenti@lswr.it Costo copia singola: euro 1,30 (presso l’Editore, fiere, manifestazioni) L’IVA è assolta dall’Editore ai sensi dell’Art. 74, 1° comma, Lettera C del DPR 26/10/72 n. 633 e successive modificazioni e integrazioni. Prezzo abbonamento annuo (3 fascicoli) in Italia euro 25,00. I numeri arretrati (seconda disponibilità) possono essere richiesti direttamente all’Editore, al doppio del prezzo di copertina. Non si effettuano spedizioni in contrassegno. L’Editore si riserva la facoltà di modificare il prezzo nel corso della pubblicazione, se costretto da mutate condizioni di mercato. L’IVA sugli abbonamenti, nonché sulla vendita dei fascicoli separati, è assolta dall’Editore ai sensi dell’Art. 74, 1° comma, Lettera C del DPR 26/10/72 n. 633 e successive modificazioni e integrazioni. STAMPA New Press Edizioni Srl - Cermenate (CO) © 2016 QUINE S.r.l. via Spadolini, 7 - 20141 Milano Iscrizione al R.O.C. n. 12191 del 29/10/2005 Tutti gli articoli pubblicati su Industry 4.0 Design magazine sono redatti sotto la responsabilità degli Autori. La pubblicazione o la ristampa degli articoli deve essere autorizzata per iscritto dall’Editore. Ai sensi dell’art. 13 del D.Lgs. 196/03, i dati di tutti i lettori saranno trattati sia manualmente sia con strumenti informatici e saranno utilizzati per l’invio di questa e di altre pubblicazioni e di materiale informativo e promozionale. Le modalità di trattamento saranno conformi a quanto previsto dall’art. 11 D.Lgs. 196/03. I dati potrebbero essere comunicati a soggetti con i quali Quine S.r.l. intrattiene rapporti contrattuali necessari per l’invio delle copie della rivista. Il titolare del trattamento dei dati è Quine S.r.l. - via Spadolini, 7 - 20141 Milano Tel +39 02 864105 Fax +39 02 72016740, al quale il lettore si potrà rivolgere per chiedere l’aggiornamento, l’integrazione, la cancellazione e ogni altra operazione di cui all’art. 7 D.Lgs. 196/03. RESPONSABILE DATI PERSONALI QUINE S.r.l. - via Spadolini, 7 - 20141 Milano Tel. +39 0249756990 - Fax+39 02 70057190 Per i diritti di cui all’articolo 7 del Decreto Legislativo n. 196/03, è possibile consultare, modificare o cancellare i dati personali ed esercitare tutti i diritti riconosciuti inviando una lettera raccomandata a: QUINE S.r.l. - via Spadolini, 7 - 20141 Milano

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editoriale

di Franco Canna

Industry 4.0 Design Magazine vede la luce in occasione di SPS Italia. Ci è sembrata questa l'occasione migliore per presentare la nuova rivista dedicata alle soluzioni tecniche e alle applicazioni di automazione. Non solo Industria 4.0 e tecnologie additive, ma anche tutto ciò che riguarda la componente "elettrica" e "digitale" dell'automazione, le tecnologie abilitanti per Industria 4.0 e le loro applicazioni concrete. Con una tiratura di 10.000 copie la nuova rivista approfondirà questi temi andando ad affiancarsi perfettamente alle altre testate della Quine Business Publisher con cui sarà distribuita, rispettivamente: L'Ammonitore, M&A Meccanica&Automazione, Il Giornale dell'Ingegnere, Commercio Elettrico.

CONOSCERE, COMPRENDERE, DECIDERE Da un punto di vista prettamente tecnologico sono sicuramente due i fattori che possono consentire alle imprese di fare un passo significativo nella direzione dell’Industria 4.0. Il primo è, semplicemente, prendere decisioni basate sui fatti. Il presupposto (tecno)logico di questo approccio è conoscere quello che accade in fabbrica, cosa resa possibile dalla sensorizzazione pervasiva di macchine e impianti. Avere a disposizione un’enorme quantità di dati non è però sufficiente. Per poterli trasformare in informazioni utili a migliorare i processi decisionali, i gestori d’impianto devono poter accedere ai dati in qualsiasi momento e da qualsiasi postazione. E poi analizzarli,

M a r c o Te n a g l i a

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

possibilmente in maniera rapida ed efficace, per poi distribuirli a tutte le figure alle quali queste informazioni possono essere utili. Entra in gioco così quello che anche il nostro Legislatore ha considerato l’elemento fondante dell’Industria 4.0: l’interconnessione degli asset. Va da sé che, oltre a un più diffuso impiego di soluzioni di comunicazione cablata basate su Ethernet, il caposaldo di una interconnessione il più possibile capillare saranno le tecnologie wireless. Il che è tanto facile da dirsi quanto difficile da farsi, come potrete scoprire leggendo l’articolo scritto dal Prof. Emiliano Sisinni. Il primo numero di Industry 4.0 Design Magazine, il nuovo progetto editoriale che parla direttamente con i protagonisti che progettano

l'innovazione, si focalizza quindi prevalentemente su due temi: i sensori, come sede sempre più intelligente per la raccolta e (perché no) di analisi del dato, e la comunicazione wireless. Ma non saranno i soli argomenti di cui potrete leggere in questo numero: potrete infatti scoprire anche alcune delle innovazioni più interessanti presentate alla scorsa Hannover Messe, dove a farla da padrone sono state applicazioni innovative che integrano tecnologie consolidate e soluzioni innovative. Con un’attenzione particolare al “fattore abilitante” più importante di tutti: l’uomo. Perché Industria 4.0 non è una rivoluzione unicamente tecnologica. 

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Vieni a trovarci in fiera!

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sensori

di Saverio Stellato - Product Manager Safety Systems, Sick SpA

La collaborazione uomo-robot (HRC) descrive uno scenario di lavoro in cui esseri umani e macchine automatizzate condividono la stessa area di lavoro e operano nello stesso momento. Spinto da Industry 4.0, questo modello di collaborazione promette flussi di lavoro altamente flessibili, massima velocità, produttività degli impianti ed efficienza economica. Per mantenere tutte queste promesse, la collaborazione uomorobot deve essere supportata dalla più elevata tecnologia di sicurezza

SOLUZIONI DI SICUREZZA PER LA COLLABORAZIONE INTELLIGENTE UOMO-ROBOT 8

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

aree di lavoro adiacenti; un tipico esempio è dato da una stazione di carico con una tavola rotante in una zona robotizzata. La possibilità di operare contemporaneamente e in sicurezza in aree di lavoro adiacenti è possibile, ad esempio, grazie all’impiego di barriere di sicurezza. Si parla invece di cooperazione quando esseri umani e macchine operano nella stessa area di lavoro, ma in tempi diversi, come avviene, ad esempio, nelle stazioni di assemblaggio robotizzate. Un operaio inserisce un pezzo e, allo stesso tempo, un laser scanner di sicurezza con più campi di protezione simultanei rileva la posizione dell’operatore e assicura che la velocità del robot venga ridotta o eventualmente arrestata. Con Industry 4.0 si è aperta una terza forma di interazione, la collaborazione, ossia la condivisione dello stesso spazio di lavoro nello stesso tempo. Ad esempio, si pensi ad una piattaforma mobile dove un robot raccoglie pezzi da un nastro trasportatore e li fornisce ad una stazione di lavoro presieduta da un operatore. In questo tipo di scenario non sono più sufficienti i paramenti di sicurezza utilizzati per situazioni di coesistenza e cooperazione; qui forza, velocità e corsie di navigazione dei robot devono essere monitorati, limitati e, se necessario, interrotti in funzione del grado di pericolo. La distanza tra operatori e robot diventa quindi il parametro chiave per la sicurezza.

L’interazione uomo-macchina ha come scopo il miglioramento della produttività

Una delle principali sfide dell'Industry 4.0 è la flessibilità dei processi produttivi; una flessibilità che permette la realizzazione in serie di prodotti di dimensione lotto 1, come prodotti unici della catena di fabbricazione. Questo tipo di fabbrica intelligente, dove i prodotti e i processi produttivi vanno di pari passo con la tecnologia e la comunicazione, genera un contesto caratterizzato da macchine sempre più intelligenti ed autonome. Inoltre, l'interazione tra uomo e macchina aumenta la produzione industriale. Questo perché, unendo le capacità degli esseri umani con quelle dei robot, si creano un’ottimizzazione del ciclo di lavoro ed una maggiore qualità e ottimizzazione dei costi, solo per fare alcuni esempi. Tutto questo è realizzabile solo se le macchine, che sono autonome ma interagiscono con gli esseri umani, sono dotate di avanzati sistemi di sicurezza.

La coesistenza denota i casi in cui l’operatore e il robot lavorano contemporaneamente in aree vicine

La valutazione del rischio è sempre al primo posto, anche in tema di cobot

Nessuna forma di collaborazione uomo-robot (HRC) è uguale all’altra. Per questo motivo è necessario studiare una valutazione del rischio ad hoc anche

Interazione uomo-robot: una questione di spazio e di tempo

L'automazione industriale ha iniziato a focalizzarsi sull’interazione tra uomo e macchina già prima dell’avvento di Industry 4.0. Fino ad oggi, coesistenza e cooperazione, definite dai parametri fondamentali di spazio e tempo, hanno rappresentano circa il 90% delle situazioni di interazione. La coesistenza indica la situazione in cui esseri umani e macchine si trovano ad operare contemporaneamente in 05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

sensori •

se l’applicazione è stata espressamente sviluppata per l’interazione con l’uomo. Da qui nasce la definizione “cobot”, che indica una serie di caratteristiche fondamentali per lo sviluppo in sicurezza di queste collaborazioni uomo-robot. Allo stesso modo lo spazio di collaborazione è soggetto a determinati requisiti di base, come il mantenimento di una distanza minima di accesso alle aree limitrofe con rischio di schiacciamento o di intrappolamento. Norme come IEC 61508, IEC 62061 e ISO 13849-1/-2 definiscono le basi fondamentali per la sicurezza funzionale delle applicazioni HRC. È inoltre importante prestare particolare attenzione alle norme ISO 10218-1 / -2 e ISO/TS 15066, che specificano rispettivamente i requisiti e le linee guida per la sicurezza integrata nella progettazione dei robot industriali e le funzionalità dei robot collaborativi. Sviluppatori e integratori di sistemi robotici sono tenuti a controllare che le misure di sicurezza adottate dai costruttori di robot siano conformi alle norme e funzionino correttamente, tenendo conto anche dei potenziali pericoli e rischi residui. A tal proposito si deve realizzare una valutazione dei rischi del sistema robotico, relative sequenze di movimento e zona di collaborazione secondo la norma EN ISO 12100 per poter estrarre dai risultati le corrispondenti misure di sicurezza, come l’implementazione della collaborazione, secondo la norma ISO/TS 15066.

Modelli di funzionamento in sicurezza dei sistemi robotici collaborativi

Secondo questa specifica tecnica è possibile differenziare quattro modelli di funzionamento collaborativo: • safety-related monitored stop: blocca il robot non appena entra in contatto con l'operatore. 10

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La cooperazione avviene quando uomini e macchine condividono la stessa area di lavoro, ma in tempi diversi

Industry 4.0 ha aperto le porte alla collaborazione, ossia la compresenza di uomo e robot nella stessa area

Hand guiding: l’operatore ha la possibilità di manovrare il robot manualmente a velocità ridotta. • Power and force limiting: in caso di contatto tra uomo e robot prevedibile o accidentale la sicurezza richiesta viene garantita riducendo forza, potenza e velocità del robot, ad esempio mediante funzioni di limitazione della centralina di sicurezza a un limite di carico biomeccanico. • Speed and separation monitoring: acquista tutto il suo significato in scenari di lavoro nei quali è richiesta grande flessibilità come nell'Industry 4.0 e, quindi, nei processi di fabbrica intelligente. Questo modello si basa sulla possibilità di adattare la velocità e i movimenti del robot in funzione alla velocità di lavoro dell'operatore e alla zona protetta di collaborazione. In questo modello di funzionamento la distanza di sicurezza è supervisionata in modo continuo permettendo al robot di rallentare, di fermarsi o di modificare il proprio movimento, nei casi in cui i due soggetti siano troppo vicini. Quando la distanza minima tra l'operatore e il robot è nuovamente garantita, questo riprende ad essere operativo alle velocità e traiettoria di movimento abituali, ovvero la produttività del robot si ristabilisce automaticamente. Tra i diversi modelli di collaborazione specificati nella normativa standard ISO/TS 15066, quello del controllo di velocità e distanza di sicurezza offre le maggiori prospettive di sviluppo per applicazioni collaborative uomo-robot. Paragonando questi modelli con quelli di coesistenza e cooperazione, è chiaro che la tecnologia dei sensori di controllo orientata alla sicurezza deve affrontare nuove sfide affinché la HRC possa continuare a migliorarsi senza alcun rischio o impedimento al lavoro dell’operatore. 

: O T N E S MI PRE

SO NO

sensori

di Giuseppe De Palma

CON IO-LINK I SENSORI SONO PRONTI PER INDUSTRIA 4.0

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

IO-Link è un sistema di comunicazione dei dati che permette di comunicare in maniera affidabile e direttamente in digitale i dati raccolti dai sensori. Inoltre può trasmettere anche le informazioni utili a parametrizzare i sensori e a conoscerne le reali condizioni di utilizzo. Queste caratteristiche rendono IO-Link una tecnologia fondamentale per la realizzazione dei concetti portanti di Industria 4.0 Misurare quello che accade in una macchina o un impianto è un’attività fondamentale per conoscere consumi, derive dalle condizioni normali e ogni altro parametro utile alla corretta gestione di asset e processi. Questa funzione fondamentale è appannaggio dei sensori, veri e propri “organi di percezione” del sistema. Ma acquisire un segnale non basta: nell’industria che si trasforma in chiave digitale è necessario che il dato sia messo a disposizione dell’intera infrastruttura aziendale e che la comunicazione di questi dati sia il più possibile semplice e rapida, attraversando l’intera ossatura aziendale, dal livello di campo passando al livello di controllo e a quello di supervisione, per arrivare fino al livello enterprise. Solo così è possibile sfruttare concretamente i vantaggi promessi dall’Industria 4.0. IO-Link è un sistema di comunicazione dei dati che promette di trasmettere in maniera affidabile (perché digitale) sia i dati raccolti sia le informazioni utili a conoscere le condizioni di utilizzo dei sensori. E se il sensore è in grado di parlare direttamente con l’IT e di essere calibrato da remoto senza dover fermare la linea, abbiamo posto le basi per trasformare le nostre fabbriche nella direzione di Industria 4.0.

Il percorso a Y

Tutti i nuovi sensori di ifm hanno un'interfaccia IO-Link di serie

Un’interfaccia semplice e digitale

ifm, azienda tedesca specializzata in componenti e sistemi per la misura e l’automazione, ha deciso da tempo di puntare su IO-Link come canale di comunicazione semplice e digitale tra i sensori e le altre componenti del sistema. Questa

interfaccia è stata integrata in quasi tutti i nuovi sensori che ifm ha lanciato sul mercato negli ultimi anni, andandosi ad aggiungere alle tradizionali interfacce analogiche come ad esempio la classica 0...20 mA. IO-Link è però in grado anche di sostituire la trasmissione analogica del valore misurato: siccome la trasmissione del dato avviene direttamente in digitale, non c’è il rischio che eventuali interferenze sulla linea (fenomeno non del tutto raro in ambito industriale) causino una distorsione dei valori durante la trasmissione. Un altro importantissimo vantaggio della trasmissione con IO-Link è la possibilità di comunicare contemporaneamente, oltre al dato, altre informazioni, come quelle relative allo stato di funzionamento del sensore. IO-Link risulta particolarmente vantaggioso anche durante la fase di configurazione dei sensori in quanto la parametrizzazione può essere trasmessa direttamente tramite il master IO-Link, rendendo così superflui complessi settaggi sul sensore. La nuova generazione di master IO-Link di ifm mette a disposizione due porte Ethernet con switch integrato per Profinet ed essendo particolarmente robusta si presta all’impiego in ambienti critici. La configurazione dei sensori e degli attuatori collegati viene effettuata tramite LR Device, un software intuitivo che rileva tutti i master IOLink presenti nella rete Ethernet visualizzando tutti i valori dei sensori presenti sull'impianto: una vera novità sul mercato. Il collegamento IO-Link dei sensori permette inoltre di trasmettere i dati raccolti dal sensore direttamente ai sistemi superiori, come ad esempio gli ERP. A tal fine ifm fornisce il software LineRecorder che consente una comunicazione bidirezionale tra un gran numero di interfacce diverse. In altre parole, il dato originato dal sensore può essere trasmesso da una parte al sistema di controllo e di supervisione (tipicamente il PLC), dall'altro ai sistemi ERP. ifm definisce questo percorso diretto dei dati del sensore, eludendo il livello di controllo, percorso a Y poiché i dati viaggiano proprio come se percorressero i due bracci della lettera Y, arrivando da un lato al PLC e dall'altro direttamente al sistema di supervisione aziendale.

IO-Link e l’industria 4.0

Il “percorso a Y”

ifm è certa che IO-Link sia la giusta base per la realizzazione dei concetti portanti di Industria 4.0. Di conseguenza tutti i nuovi sensori dell'azienda hanno, di serie, un'interfaccia IO-Link. Attualmente sono disponibili circa 500 prodotti IO-Link di ifm ai quali si aggiungono ogni anno dai 100 ai 150 nuovi dispositivi.  05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

sensori

di Dan Rossek - Marketing Manager Omron U K

COME “INDUSTRY 4.0” INFLUENZA LA TECNOLOGIA Il termine "Industry 4.0" si è evoluto per annunciare un nuovo paradigma della produzione. Definito in senso lato come l'informatizzazione della produzione, si riferisce allo spostamento verso l'auto-organizzazione delle operazioni di produzione, con una maggiore distribuzione dell'intelligenza verso macchine e singoli componenti

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

Partendo dal concetto di “Industry 4.0” in futuro le linee di produzione si riconfigureranno in automatico per ottimizzare la produttività, ridurre i tempi di collaudo e consentire grandi variazioni di prodotto. Macchine e componenti di produzione in futuro saranno comandati da tecnologie e sistemi software di tipo “end-to-end” che spaziano dall’acquisizione degli ordini alla loro elaborazione dalla gestione della catena di approvvigionamento a quella della logistica e della produzione, non potranno fare a meno di integrarsi in modo dinamico e agevole nei sistemi IT di livello superiore. Come parte integrante della maggior parte delle macchine di produzione, i sistemi di sensori

richiederanno un certo numero di tecnologie abilitanti per fornire le funzionalità necessarie a realizzare una macchina “pronta” per l’“Industry 4.0”. È del tutto evidente che una funzionalità operativa passiva di accensione e spegnimento non darà una capacità sufficiente per sostenere il livello necessario di integrazione.

Nel nome dell’ottimizzazione

I sensori integrati in grado di comunicare con sistemi di controllo di livello superiore per monitorare, configurare e parametrizzare in automatico saranno senza dubbio un prerequisito per consentire modifiche dinamiche della configurazione delle macchine, come descritto dal concetto di “Industry 4.0”. Se ci rifacciamo all’esempio semplificato dell’automazione del processo di cambio di produzione su una macchina, questo potrebbe essere notevolmente migliorato utilizzando sensori intelligenti e integrati. In genere i sensori vengono configurati singolarmente e manualmente durante i processi di cambio produzione, in base ai requisiti del prodotto da fabbricare come ad esempio, per un cambio di colore, di dimensione o un’altra differenza fisica del prodotto. Questo può avere un prezzo in termini di tempo ed efficienza, oltre che favorire il verificarsi di errori manuali. Considerando il concetto di “Industry 4.0”, il processo potrebbe essere completamente automatizzato, ossia portato “end-to-end” dal punto di ricevimento ordini e della pianificazione della produzione alla configurazione della macchina fino al livello di componente, anche comprendendo i sistemi di sensori. I sistemi di controllo intel-

I sensori integrati contribuiscono a migliorare l’efficienza delle macchine e della produzione, nonché a ridurre i tempi di inattività delle macchine

05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

sensori “I sistemi di sensori richiederanno un certo numero di tecnologie abilitanti per fornire le funzionalità necessarie a realizzare una macchina "pronta" per l'Industry 4.0”

Dan Rossek, Marketing Manager Omron UK

ligenti definiranno automaticamente i parametri e le impostazioni di rilevamento per consentire cambi di prodotto assolutamente fluidi, migliorando l’efficienza ed eliminando gli errori manuali comuni. Inoltre, con livelli più elevati di integrazione dei sistemi di sensori, lo stato di funzionamento e la stabilità di un sensore potrebbero essere comunicati al sistema di controllo della macchina per mezzo del collegamento intelligente. Monitorando questo stato si potrebbe ottenere l’ottimizzazione automatica del sensore, migliorando ulteriormente l’efficienza della produzione. Il collegamento intelligente potrebbe fornire anche informazioni di diagnostica dei guasti e manutenzione predittiva, contribuendo a ridurre i fermi macchina e, ancora, migliorando l’efficienza della produzione.

Sensori in rete

A differenza di molti elementi di “Industry 4.0”, basati su tecnologie per ora futuristiche e non realizzate, i sistemi di sensori integrati con collegamento intelligente avanzato esistono già. Le soluzioni di sensori integrati che incorporano un’interfaccia fieldbus sono già disponibili e offrono tutta la funzionalità necessaria per soddisfare le esigenze di un sistema di produzione perfettamente integrato. Oggi sul mercato sono disponibili numerose soluzioni fieldbus per i sensori e ciascuna presenta pro e contro. Alcune tecnologie fieldbus sono state progettate specificamente per la comunicazione dei sensori, come I/O Link,

Dal vapore al digitale: la rivoluzione industriale va avanti

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

sviluppata per supportare le esigenze specifiche dei sensori. Sono però disponibili anche soluzioni fieldbus generiche che supportano altri dispositivi oltre ai sistemi di sensori e forniscono un’unica soluzione fieldbus per tutti i componenti di macchina comuni. Mentre Omron supporta una vasta gamma di tecnologie fieldbus, la nostra offerta principale utilizza EtherCAT, ampiamente riconosciuta come la soluzione fieldbus più veloce attualmente disponibile. È anche nota per la sua flessibilità nel supporto dell’integrazione di una vasta gamma di periferiche. L’integrazione di questi dispositivi nella rete fieldbus è estremamente semplice e configurabile con non più di un paio di clic del mouse, per offrire lo scambio istantaneo di dati con la piattaforma di controllo della macchina e con il sistema di sensori. Così si elimina completamente la necessità di sviluppare protocolli complessi o di scrivere codici personalizzati, e si ottiene un’integrazione rapida e totale. Se da una parte la funzionalità dei sensori integrati è oggi assolutamente reale e tangibile, l’adozione di queste soluzioni è appena all’inizio. Con le sempre crescenti esigenze dei produttori e con la spinta verso la realizzazione del concetto di Industria 4.0, però, si prevede che la domanda delle soluzioni con sensori integrati aumenterà in modo esponenziale nei prossimi anni. 

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I N D U S T RY 4.0 DESIGN M AG A Z I N E

WIRELESS/di Emiliano Sisinni Professore Associato, Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell’Università degli Studi di Brescia

WSN, WAN e LP-WAN: pregi e difetti delle principali soluzioni di comunicazione a supporto delle moderne applicazioni industriali

SOLUZIONI DI CONNETTIVITÀ WIRELESS A SUPPORTO DELL’INDUSTRIAL IOT 18

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La colonna portante dei nuovi paradigmi della Digital Factory e di Industry 4.0 è la connettività: se infatti la presenza sempre più diffusa di sensori garantisce una raccolta capillare dei dati d’impianto, la possibilità di trasportare queste informazioni in modo semplice e veloce dal campo ai livelli superiori (cloud incluso) è il prerequisito fondamentale per realizzare l’interconnessione degli asset, elemento fondante della smart factory. Alla crescente diffusione di tecnologie di comunicazione cablata si sta affiancando oggi un’evoluzione sufficientemente matura anche delle tecnologie wireless, che possono aprire le porte all’interconnessione di asset altrimenti destinati all’isolamento. Queste tecnologie devono però essere in grado di soddisfare una lunga serie di requisiti imprescindibili per le applicazioni industriali: affidabilità, stabilità, scalabilità, basso consumo, basso costo, bassa latenza ecc.

L’inadeguatezza delle soluzioni WSN

Fino a qualche tempo fa parlare di wireless in ambito industriale significava parlare di WSN, cioè reti di sensori wireless, una tecnologia ormai consolidata, che però non è in grado di soddisfare tutti i requisiti delle applicazioni a servizio dell’industria connessa. Gestire l’ingente mole di dispositivi IIoT tipici di uno scenario Smart Manufacturing richiede infatti un basso costo del singolo nodo, l’ottimiz-

zazione dei consumi energetici dei nodi (supponendo un’alimentazione autonoma), un’elevata scalabilità della rete e un’ampia copertura geografica.

Le tradizionali soluzioni WAN

Fino ad oggi laddove fosse indispensabile coprire un’area geograficamente estesa si ricorreva a soluzioni di tipo WAN (Wide Area Network), cioè a soluzioni di tipo cellulare (dal GSM al GPRS fino all’UMTS e all’LTE) oppure a connessioni satellitari quando l’asset si trovava in zone inaccessibili al tradizionale segnale telefonico. Lo svantaggio di queste soluzioni è piuttosto evidente: costi elevati di installazione, ma soprattutto gestione, e consumi energetici elevati, che richiedevano di fatto o una connessione alla rete elettrica o frequenti e costosi ricambi delle batterie. Un altro punto da tenere presente è che questo genere di soluzione sfrutta infrastrutture pubbliche e bande ISM. Inoltre, i protocolli che sono utilizzati lungo queste dorsali nascono per soddisfare esigenze diverse rispetto a quelle delle applicazioni IIoT: nelle reti mobili è stata data priorità alla disponibilità di banda al servizio del traffico voce e video, mentre in ambito IIoT è decisamente più importante ottimizzare l’impiego della banda e ridurre costi e consumi.

L’avvento delle tecnologie LP-WAN

Il Low Power Wide Area Networking (LP-WAN) è un nuovo paradigma di comunicazione wireless che nasce per coniugare i vantaggi delle reti WSN con quelli delle reti mobile, cercando al contempo di mitigarne gli svantaggi. L’organizzazione di una rete LP-WAN è di tipo cellulare ed è possibile estenderla aggiungendo dispositivi “edge” (l’equivalente delle stazioni base delle comunicazioni mobili) relativamente semplici, a basso costo e con bassi consumi. Dalla rete di backhaul (cioè lo strato intermedio tra la dorsale e le piccole sottoreti ai "margini" della rete) si passa quindi alla connettività verso il “cloud”, all’interno del quale i dati dal campo vengono memorizzati ed elaborati. La Figura 1 mostra l'architettura di un tipico sistema LP-WAN. La differenza principale tra una rete di tipo LPWAN e una WSN sta proprio nel gateway; nelle LP-WAN infatti il nodo edge ha bassa complessità e funzionalità limitate, poiché la gestione della rete (e quindi dei livelli superiori dello stack protocollare) sono affidati al cloud. Una tale configurazione consente non solo di impiegare hardware più economico (perché minori sono le richieste computazionali) ma anche di ridurre il consumo energetico, poiché non è più necessario implementare strategie di routing.

05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

I N D U S T RY 4.0 DESIGN M AG A Z I N E

WIRELESS/

Una panoramica delle soluzioni Passiamo adesso in rassegna alcune delle soluzioni che sono già disponibili o lo saranno a breve.

SigFox

Le proposte LP-WAN disponibili oggi sono piuttosto diverse tra loro: ognuna è infatti contraddistinta da caratteristiche che la rendono più o meno interessante per uno specifico servizio IIoT. Il comune denominatore di tutte queste proposte è comunque la portata simile a quella fornita dalle tecnologie cellulari e un consumo energetico comparabile a quello di una WSN tradizionale.

L’infrastruttura

Le base station e la rete di backhaul possono essere sia private che gestite dal fornitore di servizi. In questo

Figura 1. L’architettura di una rete LP-WAN per l’IIoT; nonostante la denominazione differente degli attori in gioco, l’architettura si ripropone sostanzialmente identica per tutte le principali tecnologie (ad es. in figura si confrontano le denominazioni di Lorawan, NB-IoT e SIGFOX)

La piattaforma che al momento vanta lo stato di diffusione più avanzato, almeno in Europa, è SigFox. La tecnologia radio impiegata rientra nelle modulazioni di tipo Ultra Narrow Band (UNB), che limita però fortemente il bitrate e il numero di messaggi che un singolo nodo può scambiare con la stazione base al giorno (140). La velocità massima è di 100 bps per messaggi con una lunghezza massima di 12 byte di payload. Sigfox adotta un’architettura di tipo cellulare, in bande ISM sub-GHz. Tanto la tecnologia di base, quanto il backend è proprietario di Sigfox, che rende accessibile agli abbonati i dati attraverso interfacce basate su tecnologia Web. Sebbene originariamente progettato come un sistema unidirezionale (solo uplink), Sigfox ha poi incluso una limitata finestra di downlink. Relativamente alla sicurezza, Sigfox non prevede nessuna tecnica di crittografia, poiché, non definendo il livello applicazione, si ritiene che un eventuale messaggio intercettato non possa essere interpretato a meno che l'attaccante non conosca e sia in grado di capire il sistema adottato dal sottoscrittore.

LoRaWAN

Un altro esempio di LP-WAN è LoRaWAN, soluzione promossa dalla LoRa Alliance, che vede tra i suoi membri aziende come IBM, Semtech e Actility. I link wireless si basano sulla soluzione proprietaria LoRa (Long Range) di Semtech, che rappresenta un esempio di modulazione di tipo Chirp Spread Spectrum (CSS). L’ampiezza di canale fino a 250/500 kHz (per Europa e Nord America, rispettivamente) fornisce un bit rate grezzo che può arrivare a decine di kbps. Esso dipende infatti dallo spreading factor impiegato (SF, variabile da 7 a 12), permettendo un compromesso tra l’immunità ai disturbi e il thropughput. I dispositivi sono raggruppati in tre classi, a seconda dei requisiti per il downlink: i dispositivi di classe A trasmettono su evento secondo un approccio ALOHA (un protocollo il cui acronimo inizialmente stava per Additive Links On-line Hawaii Area) e possono sfruttare due sole finestre di ricezione per l’acknowledge; i dispositivi di classe B prevedono in aggiunta delle finestre per il downlink sincronizzato (si basano su messaggi di beacon per trasferire il riferimento temporale); i dispositivi di classe C sono invece sempre in ascolto. La lunghezza dei messaggi varia da circa 50B a circa 250B in funzione dello SF ed è previsto l’uso di cifratura AES (Advanced Encryption Standard) a Il Kit e.Do

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livello di rete e sessione per garantire la sicurezza delle transazioni. Il backend si articola tra Network Server (che gestiscono appunto l’affiliazione dei nodi), Application Server (che processano i dati e gestiscono le chiavi di cifrature) e Customer Server (per la personalizzazione dei dati prodotti).

Ingenu

La tecnologia Ingenu si basa su una versione proprietaria della modulazione CDMA (a divisione di codice) affiancata da un accesso al mezzo casuale (detto RPMA, random phase multiple access). A differenza delle altre soluzioni sub-GHz, Ingenu opera nella banda libera ISM a 2,4 GHz. Sono permesse sia topologie a stella che ad albero. Al momento però solo poche informazioni sono di pubblico dominio e i dati disponibili spesso si riferiscono a studi basati su simulazioni.

DASH7

DASH7 è uno standard aperto promosso dalla DASH7 Alliance, che si è evoluto a partire dai cosiddetti tag attivi e si basa sullo standard ISO18000-7. Include una gerarchia di dispositivi (endpoint, sub-controller, e gateway), che permettono di implementare le tipiche architetture cluster delle WSN, inclusa la possibilità di comunicazione diretta dispositivo a dispositivo. Si discosta in questo dall’architettura tipica delle LP-WAN descritte precedentemente. Va detto che questa proposta non ha per ora avuto un’adozione particolarmente ampia e solo alcuni progetti pilota sono stati ad oggi realizzati.

NB-IoT

Oltre alle piattaforme sopra riportato, esistono poi soluzioni proposte dagli operatori della telefonia mobile, di cui la più famosa è probabilmente NB-IoT (Narrow Band IoT), che è basato sulla release 13 delle specifiche 3GPP. NB-IoT è un’evoluzione dello standard LTE, con una serie di caratteristiche di grande interesse per le applicazioni industriali: le trasmissioni con questo standard sono in grado di superare una serie di ostacoli fisici (muri, contenitori metallici ecc.) consentendo di raggiungere apparecchiature in zone finora non coperte. Inoltre il consumo di energia è estremamente ridotto e le batterie che alimentano i dispositivi possono durare anche 15 anni. Infine, consente di coprire un maggior numero di dispositivi (almeno 50 mila per ciascun settore di un sito radiomobile con canale di 180 kHz). L’NB-IoT si propone come standard per il monitoraggio remoto di sensori dislocati in serbatoi, scantinati e altri luoghi di difficile accesso. Uno standard che potrebbe rimpiazzare gli attuali modem GSM/GPRS, tuttora molto diffusi proprio in virtù del ridotto consumo di batteria e della copertura, offrendo migliori performance. Tale soluzione, sebbene ancora sperimentale, richiederebbe solo aggiornamenti di tipo software alle stazioni base LTE già installate.

Figura 2. Confronto tra le caratteristiche delle diverse tecnologie wireless oggi disponibili

secondo caso l’utente non deve interessarsi della gestione e manutenzione della rete. La maggior parte delle piattaforme commercialmente disponibili opera nelle frequenze libere in fascia “subGHz”, cioè a 868 MHz in Europa, a 915 MHz negli Stati Uniti e 920 MHz in Giappone. Tali frequenze garantiscono una maggior capacità di penetrazione a parità di potenza trasmessa – un requisito questo di particolare utilità in ambito industriale – e un minor affollamento rispetto alla banda di 2,4 GHz (che ha però il pregio di essere universalmente disponibile). Inoltre, le antenne che operano a frequenze più basse sono generalmente meno energivore. Le reti LP-WAN offrono inoltre connettività asimmetrica: danno cioè la precedenza all’uplink, il collegamento dal campo al cloud, rispetto al downlink. Riducendo al minimo minimizzando i momenti di ascolto, inoltre, il nodo consuma anche meno energia.

Vantaggi e svantaggi

Le reti LP-WAN presentano una struttura a stella (le WSN invece sono quasi sempre reti Mesh autoconfiguranti). Questa topologia offre un buon livello di efficienza da un punto di vista energetico e un ridotto impiego di risorse. Il rovescio della medaglia si trova sul versante della scalabilità: si tratta infatti di reti piuttosto difficili e costose da estendere. Tra i punti di maggiore criticità meritano un cenno le voci affidabilità e sicurezza del servizio. Ad esempio, per quanto riguarda le applicazioni mission-critical, l'uso di un server privato è probabilmente più sicuro che sfruttare servizi di terze parti. Dal punto di vista aziendale, resta poi aperto il nodo dei modello di business che occorrerà adottare per sfruttare appieno i vantaggi offerti da queste tecnologie.  05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

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WI R E LE SS/di Franco Canna

BLUETOOTH 5 PROTAGONISTA DELL’IIOT?

Le caratteristiche tecniche della nuova versione del Bluetooth aprono il campo a una più ampia adozione di questo standard non solo in ambito IoT, ma anche in ambito Industrial IoT

Secondo uno studio condotto da ABI Research, nel 2021 ci saranno ben 48 miliardi di dispositivi connessi a Internet e di questi uno su tre disporrà di tecnologia Bluetooth. La consueta associazione della parola Bluetooth alle cuffiette auricolari o al vivavoce dell’automobile sarà però presto superata: la tecnologia Bluetooth è infatti in piena evoluzione e da qualche mese è iniziata la commercializzazione dei primi dispositivi che supportano Bluetooth 5, l’ultima release dello standard promosso dal Bluetooth SIG.

Perfetto per l’IoT

Rispetto alle precedenti versioni dello standard Bluetooth 5 punta a imporsi come protocollo di elezione per l’Internet of Things, permettendo interazioni semplici e senza sforzo tra i dispositivi connessi. La nuova release dello standard, descritta in ben 2.822 pagine di specifiche tecniche, promette di essere due volte più veloce, di coprire distanze quattro volte più grandi e di garantire una capacità di trasmissione otto volte superiore rispetto alla generazione precedente. Non solo, sono state migliorate anche l’interoperabilità e la coesistenza con le altre tecnologie wireless, fondamentale in un

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contesto in cui l’“aria” diventa sempre più affollata. Resta invariato il profilo energetico. “Bluetooth sta rivoluzionando il modo in cui le persone vivono l’esperienza dell’IoT. Bluetooth 5 continua a guidare questa rivoluzione offrendo connessioni IoT affidabili e favorendo l’adozione dei Beacon, che a loro volta ridurranno le barriere di connessione, consentendo un’esperienza IoT completa”, ha dichiarato Mark Powell, Direttore Esecutivo di Bluetooth SIG. “Questo significa che sarà possibile coprire tutta la superficie di un appartamento o di un edificio, utilizzarlo in applicazioni outdoor, ma anche nell’industria e nel terziario. Con il lancio di Bluetooth 5, continuiamo lo sviluppo di soluzioni che soddisfino le esigenze IoT degli sviluppatori e dei consumatori, rimanendo fedele a ciò che Bluetooth è: lo standard wireless globale per la connettività semplice e sicura”.

Le novità

Come accennavamo, una delle novità più interessanti ai fini applicativi del Bluetooth 5 è l’aumento della portata del segnale wireless: dai 50 metri teorici in campo libero (o 10

metri indoor) del Bluetooth 4.2 si parla ora di una distanza di ben 200 metri in campo aperto (o 40 metri indoor), permettendo così molta più libertà di movimento senza la continua preoccupazione di un’interruzione del collegamento. Per quanto riguarda la velocità di trasferimento dei dati si passerà da 1 a 2 Mbps, con un conseguente dimezzamento dei tempi di trasferimento dei file. Il tutto senza aumento del consumo (quindi con un’efficienza superiore). La capacità di trasmissione passa da 31 byte a 255 byte.

E l’industria?

Difficile prevedere se le caratteristiche tecniche di Bluetooth 5 faranno breccia, oltre che nelle applicazioni IoT “commerciali”, anche in quelle industriali. Sicuramente la maggiore velocità, la maggiore capacità dei messaggi, la maggiore larghezza di banda, la capacità di convivere senza interferenze con altri dispositivi e altre frequenze wireless sono tutte qualità sicuramente gradite in qualsiasi ambito applicativo. Tra le caratteristiche che lasciano pensare a una più ampia adozione in ambito industriale c’è l’aumento della superficie coperta: sarà per esempio possibile piazzare dei Beacon Bluetooth, cioè i nodi in grado di inviare ai dispositivi mobile informazioni precise su una determinata area, a maggiore distanza. Ma l’argomento principale a favore della maggiore diffusione di Bluetooth 5 nell’industria è probabilmente la possibilità di organizzare i dispositivi BT in reti di tipo mesh, il che permette di fatto di creare reti con un numero illimitato di dispositivi. Finora il Bluetooh consentiva unicamente la creazione di reti a stella, con un unico nodo centrale: una struttura rigida che offriva dei limiti della possibilità di estendere la rete. La possibilità di creare delle topologie di rete di tipo mesh, dove ciascun nodo della rete è potenzialmente il centro di una stella, significa invece poter ampliare indefinitamente la dimensione della rete e poter effettuare comunicazioni quasi simultanee tra le macchine di produzione. Inoltre grazie alla maggiore velocità e larghezza di banda i sensori possono comunicare i dati più velocemente e più frequentemente, il che consente tra l’altro di garantire la distribuzione capillare e tempestiva delle patch di sicurezza e delle nuove versioni firmware.  Caratteristiche

Bluetooth 5

Bluetooth 4.2

Velocità

2 Mbps

1 Mbps

Range

200 metri Line Of Sight (LOS) outdoor 40 metri indoor

50 metri Line Of Sight (LOS) outdoor 10 metri indoor

Message Capacity

255 byte

31 byte

Coesistenza

Migliore

Peggiore

Tipologia di rete

Stella o Mesh

Stella

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WI R E LE SS/di Maurizio Pogliani1 e Fulvio Bagarelli2 1 Field Application Engineer, 2 Field Application Engineer, Linear Technology, ora parte di Analog Devices

La crescente domanda di tecnologie IoT per applicazioni in ambito industriale richiede lo sviluppo di reti di sensori wireless che consentano la copertura di una vasta area, ma che garantiscano al contempo bassi consumi, elevata affidabilità e sicurezza

L’

L’uso di nodi di controllo e sensori wireless in applicazioni industriali richiede soluzioni pensate per funzionare molti anni, spesso in ambienti ostili in cui sono presenti onde a radiofrequenza (RF) e condizioni atmosferiche estreme. A differenza delle applicazioni consumer, dove il costo è spesso l’attributo più importante del sistema, per le applicazioni industriali normalmente sono prioritarie l’affidabilità e la sicurezza; nell’indagine globale condotta da OnWorld tra gli utenti di reti di sensori wireless, l’affidabilità e la sicurezza sono i due aspetti più importanti menzionati (Industrial Wireless Sensor Networks: Trends and Developments). Ciò non deve sorprendere, se si tiene presente che i profitti di un’azienda, la qualità e l’efficienza con cui questa produce i beni e garantisce la sicurezza dei lavoratori spesso dipendono da queste reti.

L’affidabilità come valore economico

Per applicazioni IoT in ambito industriale, un “piccolo” errore di trasmissione dei dati pari all’1% è considerato eccessivo poiché comporta 3,65 giorni all’anno di tempi di fermo non programmati: in alcune applicazioni questo si traduce in perdite per miliardi di euro. Del resto le aziende che sviluppano soluzioni per l’IoT in ambito industriale possono confermare che anche solo mezza giornata di interruzione delle comunicazioni infastidirebbe notevolmente un cliente. Se si verificasse una seconda interruzione di tale entità, la probabilità di perdere il cliente sarebbe elevata. Quindi, le applicazioni industriali richiedono affidabilità della trasmissione dati superiore al 99,999% per far fronte ai vari e diversi problemi di radiofrequenza che molto probabilmente saranno riscontrati nel corso di vari anni di funzionamento.

LE RETI MESH PER LE ESIGENZE 24

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DELLâ&#x20AC;&#x2122;IOT INDUSTRIALE 05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

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WIRELESS/

Pregi e difetti delle soluzioni disponibili

Esistono molte tecnologie wireless mirate all’IoT, ma ciascuna di esse è pensata per un set diverso di requisiti e nessuna è adatta per le condizioni avverse dell’IoT in ambito industriale: • Le reti M2M cellulari hanno lunga portata, ma l’hardware wireless consuma una potenza notevole, il che comporta una durata della batteria misurabile in ore. Inoltre le reti cellulari sono costose in termini di hardware e di servizi ricorrenti. • Le reti a bassa energia Bluetooth e Wi-Fi a bassa potenza sono adatte per nodi che debbano comunicare con dispositivi preesistenti dotati di interfacce utente (per es., smartphone e tablet) e con punti di accesso Wi-Fi. Tuttavia, i sensori che devono essere utilizzati nei nodi consumano una potenza pur sempre eccessiva e risulta impossibile pensare a una durata operativa pluriennale. • La tecnologia LPWAN (per esempio LoRa, SigFox) è pensata per applicazioni di sensori a lunga portata. I nodi possono offrire durata della batteria pari a vari anni, ma devono inviare solo piccole quantità di dati con bassissima frequenza (per esempio un messaggio al giorno). All’aumentare della portata, occorre tenere presente l’interferenza che può essere generata da reti e nodi LPWAN circostanti. In nessuno di questi casi, tuttavia, il focus delle aziende che le sviluppano è sull’affidabilità. Ad esempio, anziché dichiarare un valore dell’affidabilità, le aziende che sviluppano LPWAN spiegano che la loro tecnologia è pensata per applicazioni che tollerano perdite di pacchetti.

La proposta SmartMesh

I prodotti SmartMesh sono chip wireless e moduli PCB precertificati, completi di software per reti mesh wireless e pronti per l’installazione, basati sugli standard 6LoWPAN e IEEE 802.15.4e. SmartMesh è una rete sviluppata per offrire la rigorosa affidabilità e sicurezza necessarie per l’IoT in ambito industriale e garantisce anni e anni di funzionamento senza problemi. Le reti SmartMesh IP offrono generalmente affidabilità superiore al 99,999% in ambienti industriali ostili utilizzando collegamenti TSCH (Time Synchronized Channel Hopping). TSCH è una tecnica nel cui sviluppo Linear Technology è stata pioniera e rappresenta uno dei mattoni fondamen-

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tali degli standard relativi alle reti mesh wireless, come WirelessHART (IEC62591), IEEE 802.15.4e e IETF 6TiSCh.

Il Time Synchronized Channel Hopping

In una rete TSCH, tutti i nodi in una rete di sensori (tali nodi sono detti “mote”) sono sincronizzati con uno scarto di alcuni microsecondi tra l’uno e l’altro. La trasmissione dati nella rete è organizzata in intervalli temporali (timeslot), il che rende possibile un consumo di potenza ultra-basso grazie a un duty cycle ridottissimo (ciascun nodo sa con precisione quando trasmettere, ricevere o rimanere inattivo). L’uso dei timeslot consente il channel hopping ai fini dell’affidabilità. La maggior parte delle altre WSN presentano il problema dell’autointerferenza della rete (cioè, due nodi possono trasmettere simultaneamente), che ne previene la scalabilità. Invece, poiché il traffico di una rete TSCH è programmato, non esiste autointerferenza della rete, così che sono possibili reti in sovrapposizione, a elevata densità.

Reti di vaste proporzioni e nodi in roaming

La soluzione SmartMesh IP è stata recentemente ulteriormente sviluppata e offre ora un’ampia gamma di funzionalità, tra cui segnaliamo: • Rete scalabile e gestione della sicurezza: le reti SmartMesh si autoformano e autoriparano, e si autoottimizzano continuamente mentre forniscono sicurezza con certificazione NIST. Le opzioni di gestione della rete includono il software su chip EManager, dal costo contenuto, per reti con meno di 100 nodi, e il nuovo software VManager. Quest’ultimo supporta affidabilmente oltre un migliaio di nodi in una singola rete sicura ed è eseguibile su una macchina virtuale (VM) con processore X86 che può essere situata dovunque tramite una connessione IP, compreso il cloud. • Nodi in roaming a potenza ultra-bassa: la nuova modalità Blink è pensata per applicazioni in cui possa essere necessario spostare i nodi fuori della rete mesh o dentro, e inviare i dati più volte al giorno. Migliaia di nodi Blink SmartMesh IP possono inviare dati con affidabilità e in sicurezza a una rete SmartMesh in modalità mesh consumando in media meno di 3 µA di potenza. 

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WI R E LE SS/di Giuseppe De Palma

La soluzione Anybus Wireless Bridge II offre nuove possibilità per il wireless industriale

UN PONTE SENZA FILI PER

SOSTITUIRE CAVI ETHERNET

HMS Industrial Networks ha recentemente presentato la versione aggiornata di uno dei suoi prodotti di punta, l’Anybus Wireless Bridge. Anybus Wireless Bridge II è un dispositivo di rete che offre una copertura fino a 400 metri in configurazione point-to-point per sostituire il cablaggio Ethernet in condizioni estreme e pericolose, ma che è in grado anche di funzionare come access point, collegandosi ai client sia tramite Bluetooth che via Wireless LAN a 2.4 GHz o 5 GHz. “C’è una chiara tendenza del mercato industriale ad accettare sempre più soluzioni di comunicazione wireless”, ha dichiarato Martin Falkman, Product Manager di HMS. “Ci sono molte soluzioni di connettività wireless oggi sul mercato, ma poche in grado di offrire connessioni affidabili e robuste, come viene invece richiesto in ambito industriale. Le soluzioni Anybus Wireless Ethernet sono stati molto popolari per parecchi anni e con Anybus Wireless Bridge II offriamo una connettività a più lungo raggio, una comunicazione wireless più affidabile ed una più facile procedura di set-up”.

Le configurazioni

Con l’Anybus Wireless Bridge II è possibile realizzare infrastrutture di rete più performanti. Il prodotto consente di creare collegamenti sia del tipo punto a punto, in sostituzione al cavo Ethernet, sia come access point, come “centrale” alla quale collegare fino a 7 nodi (ad esempio anche smartphone o tablet) tramite rete WLAN oppure Bluetooth. La riduzione del cablaggio Ethernet garantisce un significativo risparmio di costi. La maggiore portata dell’antenna inte28

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grata consente all’Anybus Wireless Bridge II di collegarsi senza fili fino a 400 metri. La nuova versione è inoltre facilmente programmabile mediante il pulsante di configurazione o tramite la nuova interfaccia web integrata. Anybus Wireless Bridge II si basa sulla stessa tecnologia wireless di Anybus Wireless Bolt, un punto di connessione montato a bordo macchina e rilasciato da HMS nel 2016, rendendo entrambe le soluzioni in grado di comunicare in modo trasparente e creando soluzioni wireless ancora più innovative.

Pensato per gli integratori di sistema

Collegando i dispositivi industriali senza necessità di cavi, Anybus Wireless Bridge II semplifica la vita agli integratori di sistema e ai progettisti di automazione che devono creare connessioni in aree pericolose, difficili da raggiungere, o su installazioni in movimento, dove i cavi non sono una soluzione praticabile. Anybus Wireless Bridge II è una soluzione collaudata in grado di collegare le reti Ethernet industriali più note come Profinet, EtherNet/IP, BACnet/IP e Modbus TCP e fornisce agli utenti una connessione wireless affidabile che non necessita di manutenzione. Il modulo offre una protezione di grado IP 65 ed è provvisto di due connettori M12 per l’alimentazione e per la connettività di rete. 

La corrente SCCR della tua macchina risponde ai requisiti del nuovo NEC 2017? Built it in.

Conformati alla norma UL 508A

A partire dal 1° gennaio 2017, tutte le macchine collegate alla rete statunitense devono essere conformi al nuovo regolamento NEC, che rende notevolmente più rigorosi i requisiti a cui devono attenersi gli operatori industriali negli USA. Questi nuovi vincoli obbligano tutti i costruttori europei a monitorare e adattare di conseguenza il valore dell’SCCR al fine di ottenere la conformità delle loro macchine e distribuirle nel mercato statunitense. Scopri come i costruttori europei possono rendere le loro macchine più attrattive per i clienti statunitensi.

Scarica il white paper. eaton.it/export Vieni a scoprire le novità a SPS IPC Drives, 23/25 maggio, Stand C032 – Padiglione 5

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IoT/di Giuseppe De Palma

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EUROTECH

DAL CAMPO AL CLOUD Con la famiglia ReliaGate e Everyware Cloud Eurotech propone una soluzione completa per l’IoT industriale

A Alla scorsa Hannover Messe l’azienda friulana Eurotech ha messo in mostra la sua proposta per l’Industrial Internet of Things Everyware IoT composta da una serie di IOT edge computers (ReliaGate) e dalla piattaforma software Everyware Cloud (EC).

Gateway intelligenti

Eurotech è da anni attiva nel settore della comunicazione M2M/IoT. Con la famiglia ReliaGate però c’è un cambio di marcia: non si tratta semplicemente di un gateway, ma di un dispositivo – disponibile in diverse

configurazioni – che raccoglie i dati dal campo e li porta sul cloud. Non solo: tutti i modelli ReliaGate sono in grado di eseguire anche delle elaborazioni dei dati in situ offrendo poi ai sistemi superiori informazioni già filtrate e fruibili. Il più piccolo device della serie è il ReliaGate 10-05, un dispositivo compatto, robusto, costruito su architettura ARM e dotato di connettività cablata e wireless: integra infatti un modem cellulare (2G o global 3G), Wi-Fi, Bluetooth Low Energy e una porta Fast Ethernet. Tra i dispositivi più “potenti” c’è invece il ReliaGate 20-25, definito dalla Casa friulana un vero e proprio “edge controller”. Si tratta di un gateway IoT appositamente progettato per applicazioni industriali e condizioni relativamente gravose che comunica con i dispositivi in campo tramite CAN bus, RS-232/422/485, USB (2.0 e 3.0) e I/O digitali. Per la comunicazione verso l’alto ReliaGate 20-25 offre connettività wireless e cablata, con due interfacce Gigabit Ethernet con supporto Modbus, WiFi, Bluetooth Low Energy e supporto per rete cellulare. Il ReliaGate 20-25 è fornito, come gli altri componenti della famiglia Reliagate, con Everyware Software Framework (ESF), un’edizione commerciale, pronta all’uso, di Eclipse Kura, il middleware open source Java/ OSGi per i gateway IoT donato dalla stessa Eurotech.

La piattaforma

Everyware Cloud è una piattaforma cloud in grado di risolvere il problema più comune delle infrastrutture di dispositivi distribuiti: collegare i dispositivi cloudready a sistemi IT e alle applicazioni. Grazie a Everyware Cloud è possibile ridurre i costi di connettività grazie a un protocollo aperto e ottimizzato per il trasferimento dati (MQTT), accedere ai dati archiviati senza limiti di tempo e abilitare processi decisionali basati sugli effettivi flussi di dati in tempo reale. Non solo: in perfetta chiave Industria 4.0, l’infrastruttura proposta consente ai costruttori di macchine di iniziare a cambiare il proprio modello di business in ottica servitizzazione, offrendo ai propri clienti servizi e prodotti in modalità “pay per use”.  30

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IoT/di Giuseppe De Palma

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EATON

IOT E CLOUD PER MACCHINE CONNESSE

Alla Hannover Messe Eaton ha mostrato come la sua tecnologia SmartWire-DT consente di integrare progetti con sistemi elettrici e idraulici. Ha inoltre illustrato utilizzi innovativi delle tecnologie IoT e Cloud, grazie alla collaborazione con T-Systems

L IoT e Cloud

La proposta Eaton per rendere macchine e impianti IoT-ready muove dal concetto di intelligenza distribuita che si basa su componenti elettrici ed idraulici della macchina collegati con il sistema di cablaggio intelligente SmartWire-DT e in grado di comunicare con protocolli di comunicazione aperti.

Eaton è al lavoro per proporre ai costruttori di macchine delle soluzioni che consentano loro di trarre i massimi benefici dalle soluzioni IoT e Cloud. Siccome la trasparenza dei dati sta assumendo un ruolo sempre più importante, Eaton sta sviluppando insieme al colosso tedesco T-Systems una serie di soluzioni per aumentare sicurezza ed economicità del networking nell’ambito delle applicazioni industriali. Questo si sta rivelando utile ai fini della massimizzazione della continuità di servizio delle soluzioni, soprattutto grazie al monitoraggio delle condizioni operative e delle esigenze di manutenzione predittiva. Un altro vantaggio di avere macchine connesse è la possibilità di implementare soluzioni per l’ottimizzazione dell’efficienza energetica.

SmartWire-DT

La “base” della comunicazione nella visione Eaton è SmartWire-DT, un sistema di cablaggio e di comunicazione intelligente disponibile sia nella variante per installazione in quadro IP 20 sia in versione IP 67, in grado di raggiungere qualsiasi punto della periferia (inclusi gli attuatori) per raccoglierne i dati e renderli disponibili ai sistemi superiori. Grazie al suo approccio decentrato, questo sistema consente di trasmettere i dati di processo e di stato tramite protocolli standardizzati, quali OPC-UA, ai livelli superiori, fino al Cloud. È la realizzazione del paradigma dell’intelligenza decentralizzata che è però in grado di comunicare anche con i sistemi sovraordinati.

Una demo di realtà aumentata

Alla Hannover Messe Eaton ha presentato una demo di realtà aumentata che sfrutta gli smart glasses Microsoft Hololens

Alla scorsa Hannover Messe Eaton ha portato anche una demo di realtà aumentata che sfrutta gli smart glasses Microsoft Hololens: l’operatore può, “inquadrando” la macchina, azionarla oppure leggerne lo stato. La macchina in questione era a sua volta una demo che consentiva di vedere sia come utilizzare la tecnologia di connessione SmartWire-DT sia all’interno del quadro sia all’esterno, arrivando a distribuire l’intelligenza fino alle teste degli attuatori idraulici; sia come risparmiare energia con l’avviatore a velocità variabile VSS DE1.

L’HMI

E a proposito di HMI evolute, ad Hannover erano protagonisti anche gli HMI/ PLC della serie XV300. Grazie a procedure guidate ed intuitive, a controlli touch di precisione, all’integrazione di dispositivi multimediali, la semplicità d'uso sperimentata tutti i giorni su smartphone e tablet è ora diventata una realtà anche nelle applicazioni industriali. I nuovi HMI/PLC XV300 con tecnologia multi-touch capacitiva sono estremamente intuitivi e ridefiniscono la modalità di interazione tra uomo e macchina, grazie a strumenti ottimizzati ad alta risoluzione, pronti a soddisfare qualunque esigenza anche in condizioni industriali difficili.  05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

loud

di Franco Canna

ABB ABILITY, LA PIATTAFORMA CLOUD CHE INTEGRA L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE Una piattaforma basata su cloud con oltre 180 applicazioni a supporto della digitalizzazione dei processi manifatturieri. Che cos’è e come funziona ABB Ability Se la prima presentazione risale allo scorso ottobre, quando ABB annunciò la partnership strategica con Microsoft, il vero lancio si è avuto soltanto questa primavera. Stiamo parlando di Ability, la piattaforma ABB per l’impresa digitale nella quale sono incluse oltre 180 soluzioni software per abilitare i processi di digitalizzazione in atto nelle reti di pubblica utilità, nell’industria, nei trasporti e nelle infrastrutture, tutti settori nei quali ABB può vantare un’esperienza ultradecennale.

YuMi e gli ABB Ability Connected Services

L’obiettivo

ABB Ability promette agli utilizzatori una riduzione dei costi di manutenzione, una maggiore durata degli asset, efficienza operativa, la riduzione degli impatti ambientali e il miglioramento della sicurezza dei lavoratori. “ABB Ability, è la sintesi del nostro intero portafoglio di soluzioni e servizi. Stiamo creando valore aggiunto per il cliente combinando le nostre competenze dei settori in cui operiamo con le più recenti tecnologie di connettività avanzata e digitali. Grazie a ciò, i nostri 32

clienti potranno raggiungere miglioramenti senza precedenti in termini di prestazioni operative e di produttività”, ha dichiarato il CEO di ABB Ulrich Spiesshofer.

Il cloud al centro

Come già accade per Predix di GE Digital e MindSphere di Siemens, anche le soluzioni e i servizi digitali di ABB Ability sono basati su cloud. Il partner strategico di ABB è Microsoft, con la sua piattaforma Azure. “Basare le nostre soluzioni sulla piattaforma Azure ci consente di beneficiare di tutte le sue funzionalità e di aggiungere valore alla nostra offerta di settore specifica”, ha dichiarato il Chief Digital Officer di ABB Guido Jouret. “In effetti stiamo trasformando decenni di esperienza di ABB nell’industria in

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un’offerta di soluzioni software alla quale i nostri clienti possono accedere attraverso la piattaforma digitale più ampia e avanzata al mondo. Ci stiamo trasformando da campione digitale nascosto a partner ideale per quei clienti che intraprendono un percorso di trasformazione digitale. Ora possono sapere di più, fare di più e meglio, insieme. Siamo in grado di aiutarli a valutare, automatizzare, ottimizzare e collaborare”. L’offerta digitale di ABB Ability comprende soluzioni per la gestione delle performance nelle industrie ad alta intensità di capitale; sistemi di controllo per industrie di processo; servizi di monitoraggio remoto per robot, motori e apparecchiature; soluzioni per il controllo di edifici, reti di ricarica per veicoli elettrici e piattaforme offshore. Alcune proposte più specialistiche riguardano l’energy management per i data center e l’ottimizzazione della navigazione per le flotte navali. Esempi concreti alla Hannover Messe Alcune di queste soluzioni erano in mostra alla Hannover Messe. Tra le più interessanti segnaliamo lo Smart Sensor, ora rinominato Ability Smart Sensor, il sensore intelligente

che connette in maniera immediata i motori industriali a internet consentendo alle aziende di implementare il monitoraggio continuativo. La soluzione trasmette al cloud i dati su vibrazioni, temperatura, carichi e consumi energetici. Gli allarmi vengono generati non appena uno qualsiasi dei parametri devia dalla norma, consentendo all’operatore di adottare misure preventive prima che si verifichi un malfunzionamento del motore. Secondo ABB l’adozione di strategie di manutenzione predittiva basate su dati reali possono contribuire a ridurre i downtime fino al 70% e ad allungare la vita utile del motore fino al 30%, oltre a ridurre i consumi del 10%. Altro highlight erano gli ABB Ability Connected Services, pensati per portare su cloud i dati provenienti da robot (in fiera non poteva naturalmente mancare Yumi, il collaborativo a due bracci), macchine e attrezzature di automazione per migliorare l’uptime, accelerare la soluzione dei problemi ed estendere la vita utile delle apparecchiature. In evidenza in fiera anche le applicazioni di Ability per la gestione delle applicazioni in bassa tensione, ad esempio nello smart building. Altre importanti applicazioni parte di Ability sono ABB Ability Asset Health Center 3.0 per l’asset performance management e la manutenzione predittiva, ABB Ability System 800xA, l’evoluzione in chiave digitale del noto sistema di controllo di processo ABB, ABB Ability Collaborative Operations, una soluzione che consente agli utilizzatori di collaborare per il miglioramento della produttività, la riduzione dei guasti e dei costi di manutenzione degli asset, e ABB Ability Digital Substation per la gestione delle sottostazioni digitali nel settore delle utility.

Il contributo dell’Intelligenza artificiale

In ambito sanitario e industriale (ma in realtà anche in molti altri) intelligenza artificiale fa rima con Watson, la piattaforma sviluppata da IBM che sta segnando il matrimonio tra AI e IoT. Per questo ABB ha avviato una collaborazione con la multinazionale statunitense: frutto dell’accordo sarà lo sviluppo di nuove soluzioni Ability basate sulla tecnologia di machine learning e intelligenza artificiale Watson Internet of Things. In questo modo sarà possibile sviluppare nuove applicazioni in grado di realizzare analisi cognitive in tempo reale, sfruttando le competenze industriali di ABB, integrate nelle oltre 180 applicazioni che costituiscono la proposta Ability, con l’esperienza di IBM nel campo dell’intelligenza artificiale e del machine learning. Le applicazioni La nuova suite di soluzioni sviluppate con tecnologie ABB e IBM consentiranno alle imprese di approcciare in modo innovativo temi come il controllo della qualità, la riduzione dei tempi di fermo impianto e l’incremento della produttività dei pro-

ABB Ability Smart Sensor connette in maniera immediata i motori industriali a internet

cessi industriali. Queste soluzioni andranno oltre le funzionalità degli attuali sistemi di controllo che raccolgono semplicemente i dati. Verranno sviluppate funzionalità cognitive per le macchine industriali che useranno i dati per comprendere, elaborare e supportare gli operatori nel prendere decisioni che possano ridurre le inefficienze dei processi e le operazioni ridondanti. ABB e IBM utilizzeranno le funzionalità di intelligenza artificiale di Watson per permettere l’individuazione di difetti produttivi grazie a immagini registrate in tempo reale scattate con un sistema ABB. Queste immagini verranno poi analizzate utilizzando IBM Watson IoT for Manufacturing. Precedentemente, queste verifiche erano fatte manualmente, un processo spesso lento e soggetto a errori. Portando la potenzialità delle analisi cognitive in tempo reale di Watson direttamente in fabbrica, insieme alle tecnologie di automazione di ABB, le imprese avranno più strumenti per aumentare i volumi produttivi, garantendo al tempo stesso accuratezza e coerenza nella produzione. ABB Ability Durante il flusso dei trova applicazioni prodotti lungo le linee anche nello produttive, il sistema smart building segnalerà all’opera-

tore eventuali errori critici – non visibili da occhio umano – nella qualità dell’assemblaggio. Questo permette un rapido intervento da parte degli esperti della qualità. Un’identificazione semplificata dei difetti ha un impatto su tutti i prodotti e permette di migliorare la competitività dell’impresa, evitare i costi di un richiamo dei prodotti stessi e eventuali danni d’immagine. In ambito smart grid, ABB e IBM applicheranno le funzionalità di Watson per fare previsioni nell’ambito della generazione e domanda di energia partendo da dati storici e meteorologici, per aiutare le utility a ottimizzare le attività e la manutenzione nelle smart grid moderne, che devono affrontare la crescente complessità determinata da fonti energetiche convenzionali e rinnovabili. Previsioni sulle temperature, sull’irradiazione e sulla velocità del vento potranno essere utilizzare per calcolare i consumi e, conseguentemente, determinare la miglior strategia per l’ottimizzazione dei carichi e la definizione dei prezzi in tempo reale. 

loud

di Franco Canna

SIEMENS ESPANDE LA PIATTAFORMA MINDSPHERE Mindsphere è la piattaforma cloud Siemens pensata per le aziende di tutte le dimensioni che intendono intraprendere un percorso di digitalizzazione. A pochi mesi dal lancio commerciale, la Casa tedesca ha presentato, in occasione della Hannover Messe, nuove app parte della piattaforma e nuove partnership tecnologiche: ad Atos, Accenture, Evosoft, SAP e Microsoft si sono infatti aggiunte quelle con Amazon Web Services e Bluvision.

Le nuove app

Chi deciderà di connettere i propri asset con MindSphere avrà la possibilità di analizzare grandi quantità di dati in maniera rapida ed efficiente, ottenendo così le informazioni necessarie a individuare i “punti deboli” dei propri processi produttivi, a migliorare la produttività e a incrementare la disponibilità dei propri impianti. L’applicazione "Drive System Analyzer", di prossimo rilascio, permetterà di individuare precocemente possibili danni a un powertrain proprio grazie all'analisi dei dati. Questo approccio consentirà non soltanto di migliorare efficienza e disponibilità degli impianti degli utilizzatori, ma anche di ottimizzare le attività di manutenzione e gestione degli asset. Un'altra app di Siemens, "KeepSecure!", è invece uno stru34

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Nuove app, nuove partnership e un nuovo router intelligente in grado di pre-elaborare i dati. Ecco alcune delle novità 2017 della piattaforma MindSphere di Siemens

mento per la gestione dei sistemi di automazione e controllo che consente agli utenti di individuare rapidamente le potenziali minacce, le violazioni e le anomalie di sicurezza, suggerendo tempestivamente possibili correzioni (per esempio l’installazione di patch) o soluzioni alternative. Ad Hannover sono state presentate complessivamente ben 20 esempi di applicazioni concrete di MindSphere in diversi settori industriali. Un focus particolare è stato dedicato alla produzione di derivati del latte: in ambito Food & Beverage,

Adidas e le nuove tecnologie nella Speedfactory

Siemens sarà partner di Adidas in una collaborazione dedicata alla produzione digitale di articoli sportivi. Le due aziende collaboreranno per potenziare la digitalizzazione della “Speedfactory”, la fabbrica di Adidas che utilizza tecnologie smart per progettare e realizzare calzature su misura. La realizzazione di articoli sportivi su misura richiede, infatti, flessibilità nella produzione e integrazione di nuove tecnologie. Per questo Siemens metterà in campo il proprio know-how creando un “gemello digitale” della Speedfactory che permetterà di simulare, testare e ottimizzare l’intero processo di creazione del prodotto. Obiettivi: ridurre il time-to-market.

infatti, MindSphere promette di aiutare gli utenti a rispondere in modo flessibile alle sempre mutevoli esigenze del mercato, come ad esempio la crescente varietà dei gusti. Altro esempio era relativo alla distribuzione di energia, dove Siemens ha messo in mostra una macchina di produzione per far vedere come sia possibile sviluppare un quadro di controllo elettrico sfruttando il suo "digital twin", il gemello digitale.

I nuovi partner

Uno dei nuovi partner di MindSphere di Siemens è Amazon Web Services, fornirà infrastrutture cloud e altri servizi per MindSphere. Bluvision, invece, metterà a disposizione tecnologie di geolocalizzazione basate su software e soluzioni per il monitoraggio della salute e delle prestazioni degli asset basate su MindSphere. Ricordiamo inoltre che Siemens sta sovvenzionando la creazione di diverse start-up in ambito IoT che avranno un ruolo chiave nella creazione dell'ecosistema che circonda MindSphere. A sostegno di queste nuove aziende,

Siemens lancerà nell'autunno del 2017 un programma a livello globale intitolato "MindSphere Rocket Club".

Un router industriale pensato per il cloud

Siemens ha sviluppato una soluzione Plug & Play pensata per semplificare ulteriormente il collegamento degli asset al Cloud di MindSphere: si tratta del router Ruggedcom RX1400 con MindConnect, che consente agli utenti di esaminare e pre-elaborare in modo semplice e affidabile i dati provenienti da risorse connesse tramite OPC UA o S7 e trasmettere successivamente i dati crittografati a MindSphere, dove sarà poi eseguita l'elaborazione e l'analisi. Questo prodotto è stato pensato per funzionare in ambienti difficili, caratterizzati da temperature estreme (-40°C - + 85 °C), e si presta quindi all’impiego anche in applicazioni industriali particolarmente ostiche come ad esempio nel settore energetico, dei trasporti o nell’Oil & Gas. I dispositivi possono essere collegati al router tramite connessioni seriali, WLAN, connessione ottica o tramite Ethernet. La connessione a MindSphere può essere configurata anche in modalità ridondante, sia tramite rete cellulare che via Ethernet. Il software Ruggedcom VPE1400 permette di eseguire le applicazioni in un ambiente virtuale, separato da quello in cui gira il sistema operativo Ruggedcom ROX.  05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

loud

di Franco Canna

Cloud Router industriali

In un’interessante demo alla Hannover Messe 2017 Delta mette in mostra l’integrazione tra sistemi gestionali e produttivi. In evidenza anche i cloud router industriali

In evidenza allo stand Delta anche i Cloud Router industriali in versione 3G (DX-2100), Industrial Ethernet (DX-2300) e 3G + Ethernet (DX-3001). Questi avanzati router permettono di creare un tunnel di comunicazione sicura tra il servizio cloud DIACloud e una serie di dispositivi industriali come PLC, HMI, azionamenti, servosistemi, sensori e così via. Gli utenti possono collegarsi al DIACloud tramite App, web browser o piattaforme PC Windows. Progettato per supportare la raccolta dati bidirezionale veloce e affidabile, il DX-2100 stabilisce un canale sicuro di comunicazione tra l’utente e i dispositivi in rete remoti o il PC (tramite il server cloud) senza richiedere server VPN. Ciò rende possibile eseguire la configurazione remota, upgrade remoti del firmware, task schedulati e operazioni di gestione remota. Il dispositivo si rivolge a un’ampia gamma di applicazioni di connettività remota che comprendono automazione industriale, smart home, smart building, smart grid, sorveglianza e monitoraggio dei trasporti. Ulteriori benefici includono il matching automatico dei parametri APN e la ricomposizione della connessione, minimizzando quindi il tempo offline nel caso di interruzioni internet. Inoltre, sono disponibili varie interfacce periferiche che includono RS-485, RS-232 e porte Ethernet per soddisfare tutti i requisiti di connettività dei dispositivi utente, insieme a un RTC (Real-Time Clock) integrato e il supporto per la sincronizzazione NTP (Network Time Protocol) sulla rete. Capace di supportare i protocolli Modbus TCP e RTU, il DX-2100 è compatibile con le reti 2G GSM/ GPRS/EDGE. La velocità di trasmissione dati in 3,5G (HSPA+) arriva a 21,6 Mbps (downlink) e 5,76 Mbps (uplink). Dal punto di vista della sicurezza, il firewall offre molte funzioni avanzate, tra cui l’SPI (Stateful Packet Inspection) e la prevenzione degli attacchi DoS (Denial of Service). In più, il firewall offre anche la funzionalità NAT (Network Address Translation), di triggering delle porte e di mappatura delle porte, oltre al filtraggio di indirizzo IP, indirizzo MAC e URL. Tutto ciò contribuisce a rendere i DX-2100 e DX-2300 Delta dei cloud router particolarmente sicuri. 

INTEGRAZIONE E COMUNICAZIONE

ALL’INSEGNA DELL’IIOT Alla scorsa Hannover Messe Delta ha messo in mostra la sua rinnovata e ampliata offerta di soluzioni per l’automazione di macchine e impianti. Di particolare interesse la demo live che ha messo in mostra una stazione di lavoro nella quale soluzioni Industrial IoT, Automazione e Robotica erano integrate in una soluzione unica di “smart manufacturing”. Ricca e completa anche l’offerta di cloud router industriali.

La demo

In questa demo viene immesso al computer un ordine di produzione – nella fattispecie un portabiglietti da visita personalizzato con il nome del visitatore. Ricevuto l’ordine il sistema provvede a inviare al visitatore un SMS contenente la conferma dell’ordine stesso e un link per seguire l’avanzamento della produzione in tempo reale. Una volta in cloud, l’ordine viene distribuito al sistema di produzione composto da un braccio robotico a 6 assi, sistemi di visione ad alte prestazioni e sensori vari. Il robot utilizza un gripper per prelevare la “materia prima” (il portabiglietti da visita) dal reparto logistico, lo porta nell’area di lavoro e, una volta cambiato l’utensile, incide al laser il nome del visitatore per poi consegnarlo. 36

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La famiglia di router industriali Delta

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SECURITY/di Luca Zorloni

Clusit, l’associazione italiana degli esperti di sicurezza informatica, ha calcolato che in Italia lo scorso anno sono avvenuti 1.050 casi documentati di gravi attacchi cyber, il 3,75% in più rispetto al 2015. Sono azioni di pubblico dominio e quindi, secondo gli esperti, rappresentano solo una piccola parte del flusso di violazioni che ogni giorno si muove sulla rete: la famosa punta dell’iceberg. E dall’analisi di Clusit dei cyber attacchi noti in tutto il mondo, emerge che proprio l’Industria 4.0 e l’Internet delle Cose sono il “ventre molle” della sicurezza informatica. Il colossale attacco di tipo DDOS che lo scorso ottobre ha messo in ginocchio negli Stati Uniti colossi del web come Twitter o Spotify o giganti dell’informazione come la CNN e il New York Times si è propagato nella East Coast attraverso oggetti connessi come le videocamere di sicurezza. Questo significa che per le aziende connesse il rischio di essere infettate è reale. Il rapporto Clusit evidenzia anche che la maggior parte dei crimini nel 2016 appartiene all’area del cyber crime (751 casi, +9,8% rispetto al 2015) e che la formula più comune è diventata il phishing, che in dodici mesi è cresciuto del 1.166% “Attraverso mail, instant messaging e social network”, osserva Andrea Zapparoli Manzoni, tra gli autori del rapporto e membro del consiglio direttivo di Clusit.

Il mantra dell’industria connessa, dell’Internet delle Cose, della fabbrica che dialoga in tempo reale a chilometri di distanza con la lavatrice o il forno che suonano l’SOS per la manutenzione chiama in causa un altro ritornello: sicurezza, sicurezza, sicurezza

Se interessa alla Banca d’Italia…

Anche la Banca d’Italia ha preso in esame il problema del cyber crime in Italia e non solo per indicare contromisure alle istituzioni finanziarie. In un documento pubblicato a febbraio, a cura di Claudia Biancotti, con dati mai divulgati prima, via Nazionale mette sotto la lente i casi di attacchi alle aziende e i loro investimenti per difendersi. A Bankitalia interessa capire cosa sta facendo l’industria, coinvolta nella rivoluzione 4.0, per fermare gli assalti dei cyber criminali. L’esame dell’istituto registra che sebbene solo 1,5% delle imprese non abbia messe in campo alcuno strumento di cyber security, il 30,3% - pari al 35,6% degli addetti ha subito tra il settembre del 2015 e il settembre del 2016 qualche danno da attacchi informatici. E, scrive la ricercatrice, “correggendo i risultati per tenere conto delle intrusioni non individuate o non dichiarate l’incidenza degli attacchi sale al 45,2% per le imprese e al 56% per gli addetti”. La specificità di questa indagine è che esclude gli attacchi a istituzioni finanziarie, ospedali 38

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COME PROTEGGERE LE MACCHINE

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SECURITY/

e attività sanitarie, scuole, università ed enti sociali, focalizzandosi quindi su industria e servizi. Tra chi ha subito almeno un attacco, l’indagine di Bankitalia ha scoperto che il 37,9% è stato colpito una sola volta, mentre il 44,5% identifica attacchi da due a cinque volte.

Le prede

Al momento nel mirino dei cyber criminali sono finite le grandi imprese (sopra i 500 dipendenti): maneggiano più dati, hanno più canali di connessione alla rete, stanno sviluppando appositi programmi di Internet of Things o Industria 4.0, perciò sono più vulnerabili. Anche le industrie che fanno ampio ricorso alla tecnologia risultano una preda appetitosa per le mire dei cyber criminali e questo conferma il pericolo che corrono le imprese impegnate nella quarta rivoluzione industriale, se non si dotano di appositi sistemi di difesa. Le aziende con un basso uso di tecnologia e una scarsa produttività non compaiono nei radar dei pirati informatici. Ma la tregua è solo momentanea, perché come ha evidenziato il super attacco negli Stati Uniti, anche un canale informatico “povero” può essere utile come strada per sferrare un colpo ad aziende più strutturate. Nessuno è al sicuro.

I numeri dell’insicurezza informatica

Pochi investimenti, grandi rischi

E in Italia gli investimenti nel settore sono ancora bassi. La spesa per la cyber security è marginale. Andrea Zapparoli Manzoni, in occasione di un incontro organizzato a Bologna da Phoenix Contact, ha detto: “Se confrontato con percentuale di spesa in sicurezza rispetto alla spesa in IT di altri Paesi avanzati, l’Italia spende 66 miliardi di euro di IT e 1 miliardo quasi per la cyber security. È l’1,5%, che è decisamente al di sotto di quanto si spende in America o in altri Paesi europei avanzati”. Vanno inoltre considerati i costi di questa esposizione: “I costi sono danni diretti e indiretti, interruzione del business, interruzione del servizio, estorsioni realizzate con ransomware. E in più si stanno aggiungendo costi per azioni risarcitorie

Tipologia e distribuzione degli attacchi 2016 5% 8% 15%

72%

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Mai come ai tempi della rivoluzione 4.0 la questione della cyber security è diventata urgente per gli imprenditori. Nel momento in cui le strade di accesso virtuali all’azienda aumentano per numero e portata, anche il sistema di controllo deve essere regolato di conseguenza. In una ricerca pubblicata a fine aprile, l’osservatorio internazionale Juniper Research ha calcolato che nel 2022 a livello mondiale la spesa per la cyber security delle aziende raggiungerà la cifra di 135 miliardi di dollari, con un ritmo di crescita di 93 miliardi in più ogni anno dal 2017. “Tuttavia nei prossimi cinque anni le violazioni dei dati avranno dei costi cumulativi per 8 mila miliardi di dollari”. Come dire: il budget della difesa non si avvicina neppure da lontano a quello dell’attacco. L’indagine di Juniper inoltre evidenzia che oggi sul mercato sono disponibili molti software per la difesa dagli attacchi informatici, ma questi sistemi spesso non dialogano tra di loro, non si integrano o richiedono conoscenze che vanno oltre il normale bagaglio di un lavoratore. Risultato: restano delle brecce, seppur piccole, nei firewall di difesa delle aziende, che i pirati informatici possono cogliere per violare una fabbrica e danneggiarne gli affari. Un cyber criminale – perché di questo oggi si tratta, non di “semplici” hacker – può insinuarsi nelle reti wifi e rubare dati, appropriarsi di progetti o informazioni sensibili, spegnere le macchine e gli impianti, danneggiare le linee di produzione. I dati dell’Osservatorio Information Security del Politecnico di Milano evidenziano però che “il 47% delle organizzazioni non ha ancora messo in atto nessuna azione per tutelarsi” nell’ambito dell’Internet delle Cose.

Tipologia teniche di attacco, 2011-2016

verso terzi - prosegue l’esperto -. In un mondo interconnesso un attacco informatico grave può far subire penali o cause risarcimento danni verso parti terze, come clienti e fornitori”.

Le contromisure

Cosa può fare un’industria per difendere le linee produttive dagli attacchi? Emanuele Temi, product specialist per la cyber security di Phoenix Contact, spiega che la soluzione può consistere nell’installazione di “dispositivi industriali accanto e all’interno della macchina stessa. Oggi questo approccio spesso non è considerato” e “una rete costituita da PC può essere facilmente hackerata dagli attaccanti” ma “se la difesa si sposta a livello della macchina il compito di chi attacca è più difficile. Lo scopo è proteggere la macchina scoraggiando l’attacco o rendendolo più complicato”. Temi osserva che non connettersi “non è la soluzione”, perché “è impensabile rimanere disconnessi dal resto del mondo. Bisogna collegare i sistemi in modo sicuro, chiedendoci che cosa potrebbe andare storto se quel collegamento venisse usato in maniera malevola”.

Una questione culturale

La sicurezza informatica non è solo questione di tecnologia, ma anche di educazione del lavoratore. Il dipendente deve essere al corrente dei sistemi adottati dall’azienda e deve capire come difendersi dalle trappole in cui potrebbe incappare. Il comportamento umano è il “fattore X”, ma solo il 28% delle aziende italiane studiate dal Politecnico di Milano ha messo in piedi progetti strutturati di sensibilizzazione alla cyber security. Sebbene le aziende abbiano aumentano nel 2016 la loro spesa in sicurezza informatica a 972 milioni di euro, Alessandro Piva, direttore dell’Osservatorio Information Security dell’ateneo milanese, riscontra che mancano piani strutturati di interventi, a cominciare da una figura dedicata. “Le PMI sembrano sottovalutare la crescita della consapevolezza dei rischi tra i propri dipendenti”, aggiunge Piva. Solo il 9% delle piccole aziende (tra i 10 e i 49 addetti) possiede specifici programmi di formazione per aumentare la consape-

volezza delle risorse rispetto ai rischi informatici”. Per questo Assintel, l’associazione nazionale delle imprese informatiche legata a Confcommercio, ha indicato un vicepresidente per la cyber security, Paola Generali, e sta approntando un manualetto con un linguaggio semplice per spiegare alle imprese micro, piccole e medie cosa fare per difendersi.

Fotografia dei cyber criminali

Cambiano faccia anche i cyber criminali e le loro armi. Non sono più i genietti del computer, che si misurano con le difese delle grandi aziende. Gli attacchi cibernetici oggi interessano alle organizzazioni criminali, che si affidano a bot sofisticati per attaccare a ripetizione le aziende, spesso a chilometri di distanza. I software del crimine informatico si affittano online. Per Zapparoli Manzoni “siamo di fronte al cyber crime as-a-service”: una nuova frontiera dell’economia criminale, da cui le imprese pulite devono guardarsi con attenzione. 

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R OB OTI CA/di Franco Canna

Ad Hannover Omron ha messo in campo l’ultima versione di Forpheus, un robot che gioca a ping pong, un Delta a quattro bracci super veloce e una stazione di lavoro completamente automatizzata che integra anche navette mobili

ROBOT A TUTTO CAMPO

L’integrazione delle tecnologie robotiche Adept nel portafoglio di Omron è ormai completa. I visitatori della scorsa edizione della Hannover Messe ne hanno avuto un chiaro segnale, dal momento che lo stand della multinazionale giapponese era letteralmente “invaso” dai robot.

seconda del livello di gioco dell’umano, che Forpheus apprende con tecniche di machine learning, studiando postura e movimenti, il robot adegua il proprio livello di gioco da principiante ad avanzato, in modo da offrire all’uomo un’esperienza d’uso adeguata al proprio livello. In altre parole, non è un avversario, ma un compagno di gioco perfetto che, al posto di cervello e muscoli, sfrutta tecniche di intelligenza artificiale e azionamenti. La collaborazione è infatti la filosofia che è alla base di questo concept e che, nella visione di Omron, caratterizza questa era industriale. Omron conta infatti tre fasi nella relazione tra esseri umani e macchine. La prima

Partitina a ping pong?

Se già sviluppare un dimostratore robotico in grado di giocare a ping pong con i visitatori non è un gioco da ragazzi, quello che Omron ha realizzato per la Hannover Messe è ancora più complesso. Forpheus – questo il nome della “mostruosa” creatura, che giunge quest’anno alla sua terza incarnazione – è un robot del tipo “delta” con 3 bracci dotato di due telecamere. Una serve per tracciare la pallina, l’altra invece per “studiare” l’avversario. A 42

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Forpheus studia il livello di gioco dell’avversario

Il Delta a 4 bracci per applicazioni pick & place

è quella della "sostituzione": le macchine si fanno carico di compiti che non possono essere svolti dagli esseri umani (è lo stadio dell’automazione). La seconda è la "collaborazione" tra gli esseri umani e le macchine, ed è quella attualmente in corso, con linee di produzione dove gli esseri umani e i robot lavorano insieme, ognuno svolgendo il compito più adatto per aumentare la produttività. Il futuro però è la terza fase, quella dell’"armonia" tra esseri umani e macchine, in grado di ampliare le capacità umane. Dato che le macchine diventano sempre più parte integrante della società, gli esseri umani potranno godere del supporto delle macchine in modi nuovi e sempre diversi che estenderanno il potenziale dell'uomo, proprio come nel caso di Forpheus. 05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

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R OB OTI CA/

L’intelligenza artificiale sul controller

A proposito di IA, Omron ha ufficialmente annunciato che entro l’anno renderà disponibile una versione dei suoi controllori di macchina con intelligenza artificiale on-board. Normalmente l’elaborazione degli algoritmi di IA risiede in server dedicati (o sul cloud). Questa rappresenta quindi un’innovazione di grande interesse, che porterà di fatto una grande capacità di analisi sull’“edge”, cioè vicino alla sorgente del dato, in modo da poter generare risposte basate su analisi dei dati in tempi significativamente ridotti. In linea con l’impegno preso nel 2015 di rendere tutti i suoi 100.000 prodotti per l’automazione di fabbrica IoT-enabled, ad aprile la multinazionale nipponica ha invece già rilasciato un controllore di temperatura che integra a bordo intelligenza artificiale (è il primo del genere nel settore della factory automation, garantiscono in Omron). In un prossimo futuro Omron pre-

Il PC industriale con tecnologia OKAO

vede di dotare sensori e controllori di automazione di algoritmi di IA per completare il suo piano e rendere tutta la sua offerta per l’automazione di fabbrica IA / IoT enabled entro il 2020. L’obiettivo è aiutare i propri clienti a realizzare processi di produzione che "non producono difetti e non si fermano" utilizzando dispositivi IoT dotati di Intelligenza Artificiale per monitorare lo stato delle apparecchiature e dei processi.

Il delta a quattro bracci e OKAO

L’installazione che mostrava le incredibili prestazioni di un robot di tipo delta con quattro bracci per applicazioni pick & place è stata arricchita anche con un PC industriale sul quale girava un sistema di visione basato sulla tecnologia OKAO, che consente l’identificazione dell’operatore grazie all’utilizzo di telecamere. L’obiettivo di questa applicazione è di superare la necessità dell’interazione tattile tra uomo e macchina rendendola più intuitiva e funzionale grazie al riconoscimento dei volti e delle espressioni, nonché offrire all’operatore delle videate automaticamente adattate al suo ruolo e alle mansioni che deve svolgere.

L’isola robotizzata

In grande evidenza anche un’area dello stand dove Omron ha presentato un’applicazione 4.0 a tutti gli effetti. Attraverso una console il visitatore inseriva l’ordine di produzione (una combinazione di mattoncini di diversi colori), che veniva trasmesso al sistema logistico. Il sorter preparava il giusto “vassoio” di componenti e lo metteva a disposizione di uno dei due robot mobili, che si facevano carico di portarli alla stazione di lavorazione. Qui i pezzi venivano identificati e conseguentemente lavorati, inviando poi al sistema logistico un feedback sui componenti utilizzati e, di conseguenza, da mettere nuovamente in ordine.  44

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R OB OTI CA/di Franco Canna

Un robot collaborativo in grado di supportare carichi fino a 150 kg, navette a guida autonome, una stazione di lavoro automatizzata, operatori al lavoro con l’ausilio di smartwatch e un tablet. Alla Hannover Messe Comau presenta una demo reale della fabbrica del futuro

PER UN MANUFACTURING… UMANOCENTRICO 46

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Una rivoluzione industriale può definirsi tale se i cambiamenti introdotti dalle nuove tecnologie sui sistemi di produzione hanno un impatto anche su dimensioni diverse della vita sociale. Il paradigma di Industria 4.0 corrisponde a questa descrizione: non è soltanto un concetto tecnologico, ma consente di cambiare radicalmente il modo di lavorare in fabbrica. Da più parti si tende a mettere l’accento sulla dis-umanizzazione portata nel mondo manifatturiero dall’automazione spinta. Il concetto di base è: i robot e le nuove tecnologie sostituiranno l’uomo, la fabbrica diventerà un luogo asettico popolato di soli automi. Nessuno sa come andrà realmente a finire, ma Comau ha un’idea ben chiara su una cosa: le nuove tecnologie possono migliorare le condizioni di lavoro in termini soprattutto di sicurezza dell’operatore. Per questo il main claim della Casa torinese alla scorsa Hannover Messe è stato “Humanufacturing”. Vediamo in concreto come questo concetto si può tradurre in applicazioni.

e soprattutto una capacità di carico record che toccherà i 150 kg nel modello che sarà messo in commercio. Come a dire: chi ha detto che i collaborativi devono per forza essere piccoli e compatti? A ben vedere, un cobot può essere di particolare aiuto per l’uomo proprio in operazioni con carichi pesanti, come ad esempio la movimentazione di parti di automobili. Nelle operazioni di assemblaggio ibrido, quindi, Aura darà il suo contributo all’operatore, alleggerendolo e consentendogli di operare con maggiore sicurezza. Alla Hannover Messe, però, Aura non era solo. Anziché essere asservito a un operatore umano, Comau ha immaginato un’applicazione di elevatissima complessità nella quale Aura lavorava con due veicoli a guida autonoma (i nuovi AGV Agile 1500) ai quali passava i pezzi da lavorare. Questi veicoli trasportavano il materiale alla stazione di lavoro SmartRob, appositamente modificata con due varchi di accesso per gli AGV. All’arrivo dei veicoli, un sensore laser 3D riconosceva i pezzi trasportati dalla navetta e lo comunicava al robot (tradizionale) che si trovava nella cella, di modo da consentirgli la scelta dell’utensile da utilizzare per la lavorazione.

Wearable e Augmented Reality

Nella stessa demo ha trovato spazio la presentazione di nuovi concept per un interfacciamento uomo macchina

Aura e gli altri

Il collaborativo formato maxi Aura

Comau non è stata un’apripista nel settore della robotica collaborativa. A dirla tutta, un “cobot” targato Comau non può ancora essere acquistato. Però è pronto e ha una marcia in più rispetto agli altri. La soluzione sviluppata da Comau si chiama Aura (Advanced Use Robot Arm). È un braccio robotico caratterizzato da pelle sensorizzata

Con un tablet il manutentore accede a tutti i parametri dei componenti nel quadro di comando

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più intuitivo e flessibile, che Comau ha sviluppato insieme a Engineering, apprezzata realtà che opera nello sviluppo di soluzioni IT. La prima applicazione vedeva la possibilità di visualizzare in modalità “AR” (Augmented Reality) tramite un tablet i componenti all’interno del quadro di comando della stazione di lavoro. Qui l’operatore può accedere a informazioni sui componenti (datasheet), informazioni “live” sul loro stato o anche a video tutorial su come sostituirli o parametrizzarli. Un’applicazione, insomma, pensata per semplificare il lavoro del manutentore. L’altra interessantissima soluzione sviluppata vedeva invece protagonisti degli smartwatch: su dei Samsung Gear S3 (piattaforma Tizen, ma l’app è disponibile anche per Android Wear) un’applicazione consente di interagire con il sistema, ricevendo notifiche e reagendo alle stesse. Per consentire l’impiego di dispositivi consumer come gli smartwatch in ambito industriale, Comau ed Engineering hanno anche sviluppato un’armatura che li renderà robusti e resistenti e che consentirà di integrare, sul polso dell’operatore, anche un lettore di codici. Robot e navette informano l’operatore su quello che stanno per fare e restano in attesa di un comando di conferma. Non solo, è anche possibile impartire degli ordini di lavoro. Una comunicazione bidirezionale, insomma, stavolta al servizio dell’operatore di produzione.

mettere a hobbysti e professionisti di sviluppare applicazioni robotiche. e.Do nasce con finalità di tipo educational (è infatti stato adottato dalle scuole piemontesi), ma ha un futuro anche in ambito industriale. e.Do sarà venduto come kit, una “scatola” contenente i moduli necessari ad assemblare un braccio robotico. I componenti potranno essere combinati a proprio piacimento e Comau è disponibile a sviluppare eventuali componenti hardware che si rendessero necessari. È già attivo un portale a servizio della community di sviluppatori.

Dall’educational all’industria

Si chiama e.Do il progetto che Comau ha presentato in fiera: un progetto pensato in ottica open source, per essere accessibile a tutti coloro che vogliono cimentarsi nel campo della robotica, in un’ottica di sperimentazione, formazione e divertimento, anche prendendo parte a contest creativi. Sviluppato a partire da un controllore embedded Raspberry Pi, e.Do è una sorta di “Lego” della robotica, un sistema modulare nel quale ciascun giunto può essere configurato in maniera indipendente per per48

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Comau Digital Workplace Il Kit e.Do

Ad Hannover Comau era pre-

La navetta Agile entra nella stazione SmartRob

e.Do sarà commercializzato anche in una versione montata su un rover

nari in fabbrica offrendo ai produttori un nuovo modo di interagire con i dati attraverso gesti naturali e senza utilizzare le mani. Le funzionalità di Machine Learning e l’Interoperabilità, garantita in primis dal supporto allo standard di comunicazione machineto-machine OPC-UA, consentono di integrare i dati relativi alla produzione con fonti interne/esterne ottenendo insights di business e valore aggiunto lungo tutta la supply chain. Inoltre gli utenti possono accedere alla soluzione Comau DiWo attraverso qualsiasi device, macchinario, sensore, robot e altro tipo di strumentazione in uso presso l’azienda. 

sente anche presso lo stand Microsoft, dove ha messo in mostra le innovative soluzioni frutto della nuova collaborazione con la Casa californiana e Iconics per ottimizzare i processi produttivi. Facendo leva su dati e insight operativi, rilevati in tempo reale da impianti, prodotti, persone e nel complesso dall’ambiente produttivo, Comau consente alle aziende manifatturiere non solo di incrementare l’efficienza dei macchinari e ridurre le operazioni di manutenzione, ma anche di migliorare le performance degli operatori e la capacità di plasmare le potenzialità delle nuove tecnologie digitali agli obiettivi di incremento di efficienza della produzione. Il progetto Comau DiWo (Digital Workplace) è supportato dalla piattaforma cloud Microsoft Azure e dalla soluzione per l’Internet of Things Azure IoT Suite, oltre che dal sistema operativo Windows 10, che consentono di utilizzare in totale sicurezza i dati generati all’interno degli impianti industriali. Grazie all’uso combinato delle Universal App di Windows 10 e di soluzioni di Mixed Reality (i Microsoft HoloLens) è possibile ridurre i tempi di inattività operativa, incrementare l’efficienza e localizzare più rapidamente i guasti, migliorando in questo modo la collaborazione e il lavoro in team. Con Microsoft HoloLens, Comau è per esempio in grado di controllare il robot Comau Racer3 che manipola componenti di varia natura in diversi ambienti produttivi e può già monitorare da remoto macchi05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

I N D U S T RY 4.0 DESIGN M AG A Z I N E

R OB OTI CA/di Franco Canna

Alla Hannover Messe Festo ha proposto una serie di interessanti innovazioni che promettono di rivoluzionare l’industria del futuro: un motion terminal che porta la pneumatica nel mondo 4.0, tre prototipi ispirati al regno animale e tre nuove applicazioni industriali basate sui poteri dei superconduttori

PNEUMATICA, BIONICA EL’INNOVAZIONE SUPERCONDUTTORI FESTO PER L’INDUSTRIA DEL FUTURO

Nella visione di Festo la digitalizzazione rappresenta una grandissima opportunità. La Casa tedesca sta rafforzando il proprio posizionamento sul mercato offrendo, oltre ai tradizionali prodotti, anche servizi innovativi ad alto valore aggiunto, che sono destinati a migliorare l'efficienza dei processi produttivi degli utilizzatori. In futuro i clienti Festo saranno in grado di configurare in modo più rapido i loro macchinari tramite interfacce digitali strutturate e potranno provare in anticipo il loro funzionamento grazie a strumenti di simulazione. I sensori incorporati nei prodotti li avviseranno nel caso in cui si presentino condizioni che rendano probabile un malfunzionamento o un fermo macchina. In occasione della presentazione delle novità che Festo ha proposto alla Hannover Messe, Gerhard Borho, membro del consiglio di amministrazione di Festo, ha detto: “Svilupperemo e metteremo sul mercato, oltre ai prodotti che 50

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rappresentano il nostro core business, anche nuovi prodotti dotati di intelligenza embedded, che possono connettersi a Internet”. Un esempio concreto è il nuovo Festo Motion Terminal.

Pneumatica 4.0

Il Festo Motion Terminal è un prodotto che – nelle intenzioni della Casa tedesca – è destinato a cambiare le regole del gioco nel settore della pneumatica. Proprio come lo smartphone ha trasformato il mercato della comunicazione mobile, il Festo Motion Terminal si propone di rivoluzionare l’automazione. Il Festo Motion Terminal VTEM, che ha richiesto tre anni di sviluppo, è una piattaforma di automazione pneumatica intelligente per l'industria 4.0 caratterizzata da flessibilità e adattabilità. Le numerose funzioni della piattaforma – che combina le funzionalità di 50 componenti individuali – possono essere programmate e gestite tramite app. L’impiego di tecnologia Piezo, di sensori integrati per le attività di controllo, diagnostica e autoapprendimento e il controllo tramite app rappresentano la fusione di meccanica, elettronica e IT che trasforma un prodotto pneumatico in un componente Industry 4.0 al servizio della smart factory.

Ispirazione bionica

Da diversi anni Festo è impegnata nello sviluppo di concetti di automazione basati sul comportamento delle forme di vita reali: dalle farfalle alle formiche al canguro,

sono ormai davvero tanti gli sviluppi realizzati dal Bionic Learning Network di Festo. Ad Hannover sono stati presentati tre prototipi che si inseriscono in questo filone: il primo è BionicCobot, un braccio robotico che si muove con la stessa dinamica dell’essere umano. Alla base del BionicCobot c’è – nemmeno a dirlo – proprio il nuovo Festo Motion Terminal. Il secondo prototipo è il BionicMotionRobot, un robot pneumatico con una capacità di carico di quasi 3 kg il cui movimento principale è ispirato alla proboscide dell’elefante. Il terzo è OctopusGripper, un sistema di presa ispirato ai tentacoli di un polpo a controllo pneumatico. Grazie all’aria compressa, il tentacolo si piega verso l'interno e può avvolgere l'oggetto aderendo allo stesso in maniera delicata. Proprio come nel suo modello naturale, all'interno del tentacolo di silicone sono disposti due file di ventose.

Il potere dei superconduttori

Da diversi anni Festo appronta delle applicazioni che sfruttano le straordinarie proprietà dei superconduttori, materiali che al di sotto di una certa temperatura (molto prossima allo zero assoluto) vedono bruscamente annullarsi la loro resistività elettrica, generando delle correnti circolari locali (vortici) con conseguenti campi magnetici che sollevano il magnete ponendolo in equilibrio stabile al di sopra del superconduttore. In buona sostanza questo effetto permette di far levitare oggetti e manovrarli senza contatto. L’altezza della levitazione rimane stabile anche se si frappongono oggetti tra piatto e sistema di levitazione. Ad Hannover Festo ha presentato tre nuovi concept

Una delle tre isole produttive

che si inseriscono in questo filone di ricerca. Il primo mostra la possibilità di realizzare applicazioni di traslazione lineare ad elevata dinamica e precisione (SupraDrive); il secondo (SupraLoop) permette di vedere come i sistemi di movimentazione basati su tecnologie a superconduttore possano integrarsi con i sistemi tradizionali. Il terzo – SupraShaker – è forse il più interessante dei tre: un sistema di trasporto a vibrazioni, ma senza vibrazione. Con SupraShaker un piatto viene sospeso, grazie alla forza dei superconduttori, su un criostato a superconduttori. Un motore elettrico a massa eccentrica fa vibrare il piatto mediante accoppiamento magnetico. È possibile far basculare il piatto in qualsiasi direzione grazie allo spostamento del campo magnetico. La distanza di levitazione tra la piastra e il sistema di automazione sottostante garantisce la separazione meccanica tra l’utensile e la macchina e impedisce che le vibrazioni vengano trasferite al sistema. Questa tecnologia può essere quindi particolarmente interessante per realizzare processi di trasporto di materiale che funzionano a vibrazione (si pensi al trasporto di rondelle su nastri), che diventano in tal modo silenziosi ed efficienti. Inoltre il piatto levitante può essere facilmente rimosso e pulito o sostituito, con grande vantaggio per le applicazioni in ambienti polverosi.  05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

Hannover Messe di Franco Canna

SmartFactoryKL è un consorzio tecnologico di Kaiserlautern in Germania che lavora allo sviluppo di applicazioni in grado di dimostrare concretamente i benefici dell’integrazione delle tecnologie abilitanti alla base di Industry 4.0 (o per dirla “alla tedesca”, Industrie 4.0). Durante la Hannover Messe, i diversi partner industriali coinvolti nel progetto (Belden/Hirschmann, Bosch Rexroth, Cisco, Eplan Software & Service, Festo, Harting, Ibm, iTAC, Lapp Kabel, Mettler Toledo, Minitec, Phoenix Contact, Pilz, proAlpha, Sap, TE Connectivity, TÜV Süd, Weidmüller e Wibu-Systems), insieme con il centro di ricerca tedesco per l’intelligenza artificiale DFKI, hanno presentato gli ulteriori sviluppi della loro ricerca applicata.

Robotica mobile al servizio di isole indipendenti

La demo presente in fiera ha visto protagonisti non più solo moduli produttivi disposti lungo un’unica linea, ma anche moduli distribuiti su tre diverse isole di produzione: due di queste prevedevano lavorazioni automatiche mentre l’altra ospitava un operatore addetto a compiti manuali. Scopo dell’applicazione era mostrare come sia possibile combinare gli elementi delle isole in modi differenti, a seconda delle esigenze produttive, grazie all’utilizzo di un sistema di trasporto flessibile composto da una piattaforma robotica (un robot autonomo) e da nastri trasportatori. A decidere chi e come procederà alla lavorazione del pezzo era il sistema MES, sulla base delle informazioni sulla topologia dell’impianto ricevute dal bus utilizzato per l’integrazione. Nel caso della demo presente in fiera, il sistema di trasporto flessibile ha distribuito il prodotto in un’area limitata; nel caso delle applicazioni reali, invece, questo sistema potrà essere applicato su diverse linee produttive o addirittura su diversi siti produttivi. Siccome il ciclo delle lavorazioni relative a un determinato prodotto è salvato nella memoria presente sul tag RFID, e quindi gestita dalla struttura IT, è sempre possibile trovare il modulo giusto per il successivo step di elaborazione.

La standardizzazione

Sicurezza dinamica per Industry 4.0

L’adozione di un’architettura a isole consente anche di implementare una diversa gestione degli aspetti di sicurezza. Mentre su una linea quando una stazione va in blocco a fermarsi è l’intera lavorazione, con un sistema a moduli indipendenti ci sono tanti emergency stop quante sono le stazioni di lavoro e, in caso di blocco di una di queste, la lavorazione può proseguire nelle altre isole. Perché tutto questo diventi realtà sette aziende parte del consorzio hanno sviluppato un sistema di comunicazione dei segnali di sicurezza che viaggia su

Time Sensitive Networking

La demo ha infine dimostrato come sia possibile creare un'infrastruttura di rete multi-protocollo in tempo reale grazie alla tecnologia TSN (Time Sensitive Networking). L’applicazione mostrava il controllo sincrono di due azionamenti su una rete sulla quale girava simultaneamente un flusso video generato da webcam. TSN consente di mantenere la comunicazione in tempo reale senza perdite dovute allo streaming del segnale video. 

LA FABBRICA FLESSIBILE E SICURA SECONDO SMARTFACTORYKL

Alla base degli sviluppi di questa evoluzione della demo SmartFactoryKL c’è la standardizzazione: il tag RFID per la descrizione dei dati di lavorazione è codificato sulla base della normativa ISO 15693, in modo che tutti i lettori RFID presenti nel sistema possano leggere i dati in maniera indipendente dal produttore che li ha scritti. Altro standard adottato è il protocollo di comunicazione OPC UA, attraverso il quale la stazione di carico comunica quando un pro52

dotto debba essere spostato. La standardizzazione ha riguardato anche l’hardware: la stazione di carico che è stata introdotta come parte del sistema può essere utilizzata con flessibilità perché le funzioni meccaniche di base di tutti i moduli sono standard. Per esempio la posizione di ciascuno dei nastri trasportatori è determinata da un sensore che “legge” l’ambiente circostante.

bus Ethernet. L’impianto demo era governato da un’unica CPU di sicurezza centralizzata e poi diversi moduli I/O sulle stazioni. Grazie al protocollo di sicurezza digitale, le stazioni potevano quindi essere parametrizzate in maniera dinamica. In questo modo l’assegnazione dei lavori non tiene più soltanto conto della disponibilità delle diverse stazioni di lavorazione, ma anche del loro stato di sicurezza.

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Una fabbrica in miniatura con tre isole di produzione collegate tramite robot mobili. È uno degli esempi di soluzione flessibile, integrata e sicura proposti dal consorzio SmartFactoryKL in fiera ad Hannover

Una panoramica dellâ&#x20AC;&#x2122;applicazione con le diverse isole produttive Una delle tre isole produttive protagoniste della grande demo proposta da SmartFactoryKL ad Hannover

05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

afety

di Giuseppe De Palma

Spesso, troppo spesso accade che l’operatore di macchina abbia la “tentazione” di ingannare i ripari di sicurezza. Ci sono mille ragioni per farlo: la fretta, per esempio; oppure il fatto che un allarme scatta troppo frequentemente. E – si sa bene – se bisogna fermare una macchina ogni volta si perde un sacco di tempo e questo va a discapito della produttività. Di qui il “rimedio”: un azionatore di ricambio, uguale a quello montato sul riparo mobile del macchinario. Questo fenomeno, che accade davvero più frequentemente di quanto si possa immaginare, rende il nome di “elusione del riparo”: si posiziona un secondo azionatore nel dispositivo di interblocco e la macchina lavora come se fosse chiusa, ma le porte sono aperte e l’operatore nel frattempo entra nella zona di lavoro, ovviamente a proprio rischio e pericolo. Oggi però la tecnologia permette di ovviare a questo annoso problema e le normative, in particolare la norma ISO 14119,

Nell’era digitale anche le tecnologie per la safety evolvono, offrendo oggi nuove soluzioni che migliorano la sicurezza degli operatori. Le soluzioni Pizzato in mostra alla fiera di Hannover

RIPARI PIÙ SICURI GRAZIE ALL’RFID 54

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

stanno rendendo obbligatorio l’uso di sicurezze che non possano essere manomesse. Pizzato Elettrica è uno dei fornitori di tecnologie di sicurezza più attento a questi problemi e, alla scorsa Hannover Messe, ha messo in vetrina alcune soluzioni pensate proprio per rendere realmente sicuri i ripari.

La tecnica del doppio controllo

Una prima soluzione possibile consiste nell’accoppiare alle due parti del riparo, la porta e il battente, un trasmettitore e un ricevitore RFID. Il riparo quindi risulterà chiuso solo quando alla chiusura del congegno meccanico corrisponderà anche la lettura dell’unico e solo tag codificato in grado di “certificare" l’avvenuta chiusura. Siccome il segnale RFID non può essere manomesso, questa soluzione è considerata oggi lo stato dell’arte per l’implementazione di ripari sicuri. La tecnologia RFID permette di rendere il dispositivo di interblocco e il suo azionatore accoppiati in modo univoco; in altre parole il dispositivo di interblocco riconosce come unico azionatore quello

montato sul riparo mobile, e in questo modo l’elusione della funzione di sicurezza con un secondo azionatore non è più possibile. La soluzione alternativa all’alta codifica dell’azionatore è quella di posizionare il dispositivo di interblocco fuori dalla portata dell’operatore (alto, nascosto, protetto…). Un dispositivo non raggiungibile è un dispositivo non eludibile.

RFID per ripari leggeri

Pizzato Elettrica offre due soluzioni che integrano tecnologia RFID. La prima è costituita dai nuovi interruttori di sicurezza con elettromagnete e tecnologia RFID serie NS per ripari “leggeri”. Questi interruttori, che presentano un corpo in tecnopolimero, sono dotati di un ampio imbocco di centraggio per il perno dell’azionatore (a sua volta libero di muoversi in tutte le direzioni) che rende più facile l’allineamento tra l’azionatore e il foro presente nella testa dell’interruttore durante la fase di montaggio. Il modulo superiore dell’interruttore, che incorpora i dispositivi di sblocco, ed il modulo inferiore, che comprende le uscite di connessione, sono orientabili e non distaccabili. È così possibile creare circuiti con il massimo livello di sicurezza PLe e SIL3 installando un solo dispositivo sulla protezione.

RFID per applicazioni gravose

nologia RFID funzionante nello stesso modo visto in precedenza. Oltre alla possibilità di alta codifica dell’azionatore grazie alla tecnologia RFID questi dispositivi possono essere dotati di un sistema di copertura del foro di chiusura tramite una slitta in metallo che può essere a sua volta fissata tramite lucchetto. Questa soluzione consente di tenere il riparo aperto in sicurezza, rendendo impossibile una chiusura accidentale della porta con l’operatore all’interno della cella. Questi prodotti possono essere acquistati anche in versioni con pulsanti integrati, che hanno funzioni di comando e di indicazione. In questo modo non è necessario installare scatole con pulsanti a parte, e si ottiene un dispositivo molto compatto con gli stessi ingombri di una versione standard. Questo permette di risparmiare lo spazio, di avere cablaggi più semplici e funzionalità nuove. 

Per le applicazioni più impegnative, dove è richiesta una forza di ritenuta del riparo più elevata, sono disponibili gli interruttori della serie NG, anch’essi dotati di tec-

05/2017 | INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE

ercati

di Franco Canna

ABB - B&R, UN’OPERAZIONE 4.0 L’acquisizione assume un significato particolare se si considera non soltanto la forte complementarietà dell’offerta, ma anche l’impegno delle due aziende nello sviluppo di soluzioni al servizio della fabbrica digitale Quando, entro la fine dell’estate, saranno state completate le verifiche da parte delle autorità antitrust, ABB, la multinazionale elvetica protagonista nei settori dell’automazione e dell’energia, sarà la nuova proprietaria di B&R, azienda austriaca che produce e commercializza componenti, sistemi e soluzioni per l’automazione di macchine e impianti. Le parti hanno concordato di non rivelare il valore dell’acquisizione (stimato a nove zeri). La notizia ha colto di sorpresa gli operatori del mercato. Eppure, col senno di poi, le motivazioni dell’operazione appaiono chiare: i signori Bernecker e Rainer, attuali proprietari dell’azienda austriaca non avevano più interesse alla prosecuzione dell’attività, forse anche per ragioni anagrafiche (hanno da tempo superato i sessant’anni). ABB, dal canto suo, se ha già un portafoglio prodotti completo e diversificato nella process automation, nell’energia e nel settore elettrotecnico, dove può vantare market share che la posizionano ai vertici del mercato, ha ancora margini di miglioramento nel settore dell’automazione di macchina. Andando a integrare nella propria offerta PLC, PC industriali, azionamenti e motori B&R, ma anche le sue apprezzate soluzioni software, ABB finirà col completare in maniera assolutamente capillare la propria proposta per l'automazione industriale. “Questa è una mossa perfetta e ci renderà l’unico fornitore di automazione industriale in grado di offrire ai clienti una gamma completa di soluzioni tecnologiche e software per misura, controllo, attuazione, robotica, digitalizzazione ed elettrificazione”, ha commentato il CEO di ABB Ulrich Spiesshofer.

Un’acquisizione all’insegna del Digitale

Ma il significato di questa operazione non si limita al fatto che ABB va ad arricchire il suo portafoglio di prodotti. Siamo entrati infatti nell’era dell’Industria 4.0. Per chi propone soluzioni di automazione l’arena competitiva si sta allargando: oggi non basta più produrre buoni PLC, ma bisogna avere una chiara strategia che metta al centro i servizi e l’intelligence al servizio delle macchine e degli impianti dei clienti. ABB lo ha capito bene, tanto che, recentemente, ha presentato Ability, un portafoglio composto da oltre 180 soluzioni software per l’industria. B&R, dal canto suo, è un’azienda fortemente votata all’innovazione. Nell’headquarter di Eggelsberg e negli altri centri di sviluppo nel mondo, l’azienda austriaca impiega oltre mille tecnici nello sviluppo di applicazioni e attività di ricerca e sviluppo. Pur essendo anche un produttore di hardware, B&R ha investito negli ultimi anni soprattutto nel software – basti pensare ad Aprol, per esempio. ABB ha chiaramente detto che le soluzioni software e quelle per l’Internet of Things (IoT) di B&R rafforzeranno ulteriormente l’offerta digitale di ABB Ability, che potrà così sfruttare il know-how, le competenze IT (software di simulazione e tool di ingegneria avanzata) di B&R. È per questo che, al termine della transazione, B&R diventerà sì parte della divisione Industrial Automation di ABB, ma lo farà come nuova Business Unit globale dedicata alla Machine & Factory Automation, alla cui guida sarà Hans Wimmer, attuale Managing Director di B&R. E Eggelsberg diventerà la capitale del regno ABB per l’automazione di macchina e di fabbrica.  56

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news

DALLE AZ I E N D E /A cura della Redazione

Modellazione e simulazione di sistemi fisici

MANUTENZIONE PREDITTIVA CLOUD BASED

Huawei e GE Digital hanno presentato, in occasione della Hannover Messe 2017, una soluzione sviluppata congiuntamente per la manutenzione predittiva industriale basata sul cloud. La nuova soluzione integra le tecnologie per l’Edge Computing IoT (EC-IoT) di Huawei con la piattaforma cloud per l’Industrial Internet Predix di GE e promette di abilitare una connessione veloce tra asset industriali e applicazioni cloud. Obiettivo dichiarato della nuova soluzione per la manutenzione predittiva è permettere agli utilizzatori di effettuare il monitoraggio in tempo reale dello stato delle macchine, l’analisi dei dati e prendere decisioni informate per la manutenzione. Aiutare quindi le aziende manifatturiere a ridurre i costi di manutenzione ed evitare i costosi downtime non pianificati. La soluzione presentata è già stata scelta da Schindler, noto costruttore di ascensori, per la manutenzione dei propri asset.

Diana Yuan (Huawei) e Harel Kodesh (GE Digital) presentano la soluzione congiunta alla Hannover Messe

Comsol Multiphysics

InTouch OMI è il cuore della Wonderware System Platform 2017

EcoStruxure for Industry Schneider Electric ha presentato EcoStruxure for Industry, una

proposta che va a completare la sua proposta di soluzioni per l’industria basate sulla piattaforma in cloud EcoStruxure. L’architettura del sistema è aperta, sicura e interoperabile e si basa sulla nuova generazione della System Platform 2017, la soluzione con brand Wonderware che offre nuove funzionalità per sviluppatori e utilizzatori. L’architettura promette di aiutare gli utilizzatori a sfruttare il potenziale della digitalizzazione e dell’IIoT grazie a un’infrastruttura flessibile e integrata. Cuore della Wonderware System Platform 2017 è InTouch OMI, il motore di visualizzazione responsive che permette di sviluppare visualizzazioni e interfacce utente moderne che migliorano la User Experience. La promessa di EcoStruxure for Industry è ridurre del 60% i costi e di aumentare di 5 volte la “operator awareness” e del 10% la produttività.

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

Comsol Multiphysics è un software per la modellazione e la simulazione di sistemi fisici e per la creazione di app. Un suo particolare punto di forza è la capacità di considerare fenomeni accoppiati o “multifisici”. I prodotti aggiuntivi inclusi nella suite Comsol ampliano la piattaforma di simulazione per applicazioni in campo elettrico, meccanico, fluidodinamico e chimico. Gli strumenti di interfacciamento permettono inoltre di integrare le simulazioni realizzate in Comsol Multiphysics con tutti i principali software di calcolo tecnico e strumenti CAD. L’Application Builder, funzionalità inclusa in Comsol Multiphysics, permette agli specialisti di simulazione di costruire, sulla base dei propri modelli, app dotate di una interfaccia intuitiva che possono essere utilizzate anche da coloro che non hanno esperienza di simulazione. Comsol Server rende quindi possibile la distribuzione delle app, permettendo a team di progettazione, dipartimenti di produzione e non solo, di condividerle all’interno della propria organizzazione o con clienti in tutto il mondo, usando un comune web browser. In questo modo tutti possono contribuire al miglioramento complessivo di un progetto, in termini di efficienza ed efficacia.

news

DALLE AZ I E N D E /A cura della Redazione

Il netIOT Edge Gateway

Dal campo a SAP Hilscher ha collaborato con SAP per lo sviluppo di un connettore

in grado di collegare direttamente i dispositivi di campo alla SAP Asset Intelligence Network, permettendo così agli utilizzatori di gestire il digital twin di un prodotto dal suo sviluppo all’installazione reale fino alla gestione e al service. L’applicazione netIOT SAP Connector consente, tramite il netIOT Edge Gateway, un’integrazione bi-direzionale tra il livello di campo (sensori e attuatori) e la SAP Asset Intelligence Network (AIN) e la piattaforma cloud SAP. La possibilità di integrare i propri asset di campo con l’Asset Intelligence Network offre ai produttori di dispositivi l’opportunità di accedere ai loro device indipendentemente dalla tecnologia PLC utilizzata e dalla rete di produzione. I produttori possono così seguire i loro prodotti durante l’uso, monitorandone e migliorandone le performance nel mondo reale anche tramite strategie di manutenzione predittiva.

IL CONDITION MONITORING DIVENTA SMART

Il Kit Smart Condition Monitoring di Mitsubishi

Smart Condition Monitoring (SCM) è la nuova proposta di Mitsubishi Electric per la manutenzione predittiva: una soluzione che sfrutta nuovi sensori intelligenti per minimizzare i tempi di fermo-impianto imprevisto e massimizzare la disponibilità delle risorse. Grazie ai sensori FAG SmartCheck di ultima generazione, il kit consente di unire il monitoraggio di specifici asset con il monitoraggio dello stato di salute dell’intero impianto. I sensori infatti offrono sia il sistema a semaforo per l’indicazione locale di allarme della macchina sia la possibilità di trasferire l’informazione, tramite Ethernet, al PLC per un monitoraggio globale ed analisi ulteriormente dettagliate. Il kit SCM è plug-and-play: i sensori SmartCheck possono essere aggiunti alle macchine, come e dove richiesto, con una semplice funzione di apprendimento che permette al sensore e al controllore di conoscere il normale stato di funzionamento della macchina. Una volta installato, l’SCM fornisce un monitoraggio 24/7 per ogni risorsa, con funzioni che includono il rilevamento di difetti dei cuscinetti, il rilevamento di sbilanciamento, il rilevamento di disallineamento, la mancanza di lubrificante, la misurazione della temperatura, il rilevamento della cavitazione, il riconoscimento della mancanza di fase e il rilevamento della frequenza di risonanza.

Un box per il revamping

L’Orange Box B&R è una soluzione pensata per il revamping in chiave 4.0 di macchine e impianti non ancora connessi (brownfield). È una sorta di “scatola nera” che ha la funzione di abilitare la connessione immediata in rete di asset industriali non ancora interconnessi senza intervenire sulle apparecchiature esistenti, consentendo così alle aziende manifatturiere di fruire di vantaggi derivanti dall’adozione di tecnologie IoT. L’Orange Box è composto da un controllore (che può essere un PLC compatto o una soluzione modulare) e da moduli mapp Technology, blocchi software preconfigurati e pronti all’uso. Il controllore raccoglie i dati operativi da qualsiasi macchina attraverso i suoi canali di I/O o attraverso una connessione con il fieldbus presente in campo. Da questi dati, i moduli generano e visualizzano l’OEE e altri indici prestazionali (KPI) e possono anche condividere le informazioni con i sistemi di livello superiore tramite OPC UA. Semplice da impiegare come uno smartphone, l’Orange Box si connette senza richiedere alcuna modifica all'hardware o al software di macchina.

L’Orange Box B&R

INDUSTRY 4.0 DESIGN MAGAZINE | 05/2017

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Industry 4.0 Design

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#1 MAGGIO 2017

#1 SENSORI E WIRELESS MAGGIO

4.0 magazine

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IOT E CLOUD PER MACCHINE CONNESSE

SECURITY

COME PROTEGGERE LE MACCHINE

ROBOTICA

# SENSORI

Come “Industry 4.0” influenza la tecnologia

# Wireless

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