Cos’è l’IIoT e come funziona nell’industria

Qual è la differenza tra IIoT e IoT?

L’Internet of Things, o IoT, è un termine ampio che comprende oggetti e dispositivi capaci di connettersi a una rete e scambiare dati.

L’IIoT ne rappresenta una specifica applicazione in ambito industriale.

IoT: l’Internet delle cose

Un dispositivo IoT può raccogliere informazioni dall’ambiente circostante e comunicarle ad altri dispositivi o sistemi. Termostati connessi, dispositivi per la casa, sistemi di monitoraggio e altri oggetti smart sono alcuni esempi di applicazioni IoT.

IIoT: l’IoT applicato all’industria

Nel mondo industriale i dispositivi connessi possono essere sensori, macchinari, PLC, strumenti di misura o sistemi dedicati alla raccolta dati.

Qui le esigenze sono diverse rispetto a quelle di un’applicazione consumer: i dati devono essere collegati ai processi produttivi e possono dover dialogare con sistemi come SCADA, MES, ERP e altre applicazioni aziendali.

Per questo l’IIoT non consiste semplicemente nel collegare una macchina a una rete. Significa costruire un sistema nel quale i dati raccolti sul campo possano essere utilizzati in modo coerente all’interno dell’architettura industriale.

Per approfondire il concetto di IoT puoi leggere cos’è l’Internet of Things e come funziona.

Come funziona l’IIoT?

Una soluzione IIoT parte dai dispositivi che operano sul campo. Sensori, macchine e sistemi di automazione raccolgono dati relativi al processo e li rendono disponibili a un livello di elaborazione e gestione superiore.

Il flusso può essere rappresentato in modo semplice:

raccolta del dato → comunicazione → elaborazione → visualizzazione o azione

Il modo in cui questi passaggi vengono implementati dipende dal progetto.

Dalla macchina al dato

I dispositivi presenti sulla macchina possono fornire informazioni sullo stato operativo, sulle quantità prodotte, sui tempi di lavorazione, sugli allarmi oppure su specifici parametri del processo.

Il primo obiettivo è acquisire queste informazioni in modo affidabile e coerente.

Dal dato all’informazione

Il dato grezzo dev’essere poi elaborato e contestualizzato. Più informazioni provenienti da macchine differenti possono, per esempio, essere combinate per calcolare KPI, individuare anomalie o seguire in tempo reale l’andamento della produzione.

Questo passaggio è particolarmente importante negli ambienti industriali, dove i sistemi sono spesso eterogenei e sviluppati in momenti differenti.

Dall’informazione all’azione

Il valore dell’IIoT aumenta quando le informazioni raccolte possono essere utilizzate per supportare un’attività concreta.

Un’anomalia può generare una notifica. Un determinato stato macchina può aggiornare una dashboard. Un dato di produzione può essere utilizzato per aggiornare un sistema gestionale o attivare una logica automatizzata.

Il dato entra così nel processo operativo.

Perché IIoT ed Edge Computing sono strettamente correlati

L’Edge Computing viene spesso utilizzato insieme ai dispositivi IIoT perché permette di portare parte delle risorse di elaborazione vicino alla fonte dei dati.

In un ambiente di produzione, ad esempio, le macchine possono raccogliere dati e inviarli a un sistema Edge locale, che li acquisisce, li pre-elabora e li rende disponibili agli altri sistemi dell’architettura.

Questo approccio può essere utile quando è necessario elaborare i dati rapidamente, ridurre il traffico dati verso sistemi centrali oppure mantenere disponibili alcune funzioni anche in caso di temporanea indisponibilità della connessione.

L’Edge non sostituisce necessariamente il Cloud. I due livelli possono lavorare insieme, distribuendo le funzioni in base alle esigenze del progetto.

Per approfondire questo argomento puoi leggere il nostro articolo su perché IoT ed Edge Computing dovrebbero lavorare insieme.

Il ruolo dei gateway IIoT

Spesso è necessaria una piattaforma in grado di combinare sistemi di dati eterogenei, fondamentale soprattutto se si pensa a come i sistemi industriali sono sempre stati tradizionalmente isolati l’uno dall’altro. In questi casi un gateway può svolgere una funzione di collegamento tra il campo e i livelli superiori del sistema.

Può acquisire dati da PLC, macchine e sensori, elaborarli localmente e comunicare con sistemi come SCADA, MES, ERP o servizi cloud.

La soluzione deve essere progettata in funzione dei protocolli utilizzati, dei dati necessari e dei sistemi con cui il gateway dovrà comunicare.

IIoT e integrazione dei sistemi industriali

Per realizzare appieno le potenzialità dell’IIoT, non basta collegare singoli dispositivi, perché in uno stabilimento convivono spesso macchine di produttori diversi, sistemi legacy, PLC, sistemi di supervisione, applicazioni software e gestionali. Ognuno può utilizzare protocolli, strutture dati e modalità di comunicazione differenti.

L’IIoT diventa quindi strettamente legato al tema dell’interoperabilità.

Un sistema ben progettato deve permettere ai diversi componenti di scambiarsi le informazioni necessarie senza creare una nuova infrastruttura isolata dal resto dello stabilimento.

Per approfondire il problema puoi leggere il nostro articolo sull’interoperabilità IT/OT tra sistemi legacy e moderni.

Protocolli e interfacce di comunicazione

La comunicazione tra dispositivi e sistemi può avvenire attraverso protocolli industriali e interfacce differenti, in funzione delle caratteristiche dell’architettura.

OPC UA, MQTT, Modbus, TCP/IP e API sono alcuni degli strumenti che possono entrare in gioco nei progetti IIoT.

La scelta dipende dal contesto: non esiste un unico protocollo adatto a ogni applicazione.

In particolare, le API possono essere utilizzate per collegare sistemi industriali e applicazioni software, facilitando lo scambio di dati tra componenti differenti. Sul ruolo delle API nella fabbrica connessa, abbiamo pubblicato un articolo sull’integrazione tra sistemi industriali tramite API.

Come funziona l’automazione dell’IIoT?

Automazione e IIoT sono strettamente legate. I dati raccolti dai dispositivi IIoT possono essere usati per attivare operazioni o procedure automatizzate. Allo stesso tempo, i sistemi di automazione forniscono una grande quantità di informazioni che possono essere raccolte e analizzate.

Immaginiamo, per esempio, una macchina sulla quale un sensore rileva un aumento anomalo delle vibrazioni. Il dato può essere raccolto localmente, elaborato e confrontato con una condizione prevista; se viene rilevata un’anomalia, il sistema può generare una notifica indirizzata all’operatore o al reparto manutenzione.

In questo modo il dato raccolto dal campo diventa parte di una logica operativa, e l’automazione guidata dall’IIoT può ridurre i tempi di fermo e i costi di manutenzione totali.

Applicazioni più articolate possono utilizzare le informazioni provenienti da più macchine per monitorare l’intero processo e individuare le condizioni che richiedono un intervento.

IIoT e KPI di produzione

Uno degli utilizzi più frequenti dell’IIoT nel settore manifatturiero riguarda la raccolta e l’elaborazione dei KPI di produzione.

I dati provenienti da sensori, PLC e macchine possono essere utilizzati per monitorare quantità prodotte, tempi di lavorazione, scarti, fermi macchina e altri indicatori. Il vantaggio è avere una visione più aggiornata delle condizioni della fabbrica e poter collegare gli indicatori alle informazioni che li generano.

Un KPI, però, è utile soltanto se il dato da cui deriva è affidabile e correttamente associato al processo.

Per approfondire quali KPI monitorare e come utilizzarli, puoi leggere il nostro articolo sui KPI di produzione.

Un esempio concreto: AgiLAB

Un esempio concreto di applicazione dell’IIoT è rappresentato da AgiLAB, il laboratorio interattivo di Eureka System dedicato allo Smart Manufacturing.

Nel laboratorio vengono raccolti dal campo dati come lo stato real-time della produzione, il numero di pezzi prodotti, le operazioni completate, gli scarti e il tempo di lavorazione delle macchine. Tutte queste informazioni permettono di osservare il processo produttivo e di sperimentare concretamente il collegamento tra automazione, raccolta dati, software e monitoraggio.

AgiLAB mostra come i dati provenienti dal campo possano essere trasformati in informazioni utilizzabili all’interno di un sistema produttivo.

IIoT e Industria 4.0

I sistemi IIoT sono spesso associati all’Industria 4.0 e alla trasformazione digitale della produzione. Interconnessione, raccolta e condivisione dei dati, comunicazione macchina-macchina, monitoraggio dei processi e automazione sono tutti elementi che possono contribuire alla costruzione di un ambiente produttivo connesso.

L’IIoT può quindi rappresentare una componente dell’architettura tecnologica necessaria per collegare il livello di fabbrica ai sistemi software che gestiscono produzione e dati.

L’obiettivo non è semplicemente avere più dispositivi connessi, ma poter utilizzare le informazioni generate dal processo in modo più efficace.

Da dove partire con un progetto IIoT?

Una soluzione IIoT dovrebbe partire dal processo, non dalla scelta del dispositivo.

Prima di installare nuovi sensori o gateway, conviene capire quali dati servono, da dove devono essere acquisiti, chi deve utilizzarli e con quali sistemi devono essere integrati.

Da queste esigenze si definiscono poi l’architettura, i dispositivi di campo, i protocolli di comunicazione, l’elaborazione Edge e le applicazioni necessarie per visualizzare e utilizzare le informazioni.

È l’approccio che permette di costruire una soluzione realmente integrata con lo stabilimento e con i sistemi già presenti.

Eureka System sviluppa soluzioni IIoT su misura per raccogliere, elaborare e rendere disponibili i dati provenienti da macchine e impianti, integrandoli con sistemi di automazione, MES, SCADA, ERP e applicazioni web.