Il ruolo delle API nella fabbrica connessa: interoperabilità e integrazione tra sistemi industriali

Cosa sono le API e perché sono fondamentali per la tua azienda

Possiamo pensare alle API come a degli interpreti universali: questi interpreti permettono a sistemi che parlano “lingue” diverse di comunicare tra loro in modo fluido ed efficiente.

In pratica, un’API è l’interfaccia che consente a un sistema di elaborazione dati di ricevere istruzioni e restituire informazioni utili. È il ponte tra chi utilizza un servizio e le risorse di cui ha bisogno.

Nel contesto industriale, le API sono fondamentali per condividere dati e funzionalità tra sistemi diversi mantenendo nel contempo sicurezza e controllo. Grazie alle API, un’azienda può stabilire chi può accedere a quali informazioni e in che modo, garantendo così un’integrazione efficace tra software, macchinari e servizi vari.

Ad esempio, le API sono la chiave per

• far comunicare macchinari di diversi produttori;
• integrare nuove tecnologie senza stravolgere i sistemi esistenti;
• automatizzare lo scambio di informazioni tra reparti;
• rendere i dati di produzione immediatamente utilizzabili per le decisioni aziendali.

Come le API abilitano l’integrazione tra MES, ERP e dispositivi IoT

L’architettura delle aziende manifatturiere moderne si basa su un ecosistema complesso di sistemi IT e OT, tra cui:

• ERP (Enterprise Resource Planning) per la gestione aziendale, dalla logistica alla contabilità;
• MES (Manufacturing Execution System), il centro di controllo operativo, che monitora e gestisce il flusso della produzione;
• Dispositivi IoT (Internet of Things) e livello OT in generale: sensori, macchinari, robot, software di linea, eccetera;
• Servizi terzi e software di supporto di vario tipo.

Le API fungono da ponte tra questi sistemi. In altre parole, garantiscono un’integrazione fluida e una gestione più efficiente dei processi. Ad esempio, un’API può permettere a una macchina di inviare il proprio stato in tempo reale al MES, che potrà quindi adattare via via i parametri di produzione. O ancora, i dati di produzione registrati dal MES potrebbero essere automaticamente trasferiti all’ERP per aggiornare la gestione delle scorte o a una fotta AMR per lanciare missioni di recupero di materiale.

Le API svolgono anche un ruolo fondamentale nella sicurezza e nel controllo degli accessi. Sono come il sistema di badge in un’azienda: permettono di condividere risorse e informazioni controllando chi può accedere a cosa e in che modo. In questo modo, le organizzazioni possono aprire i propri servizi ad altri sistemi mantenendo il pieno controllo su cosa viene condiviso e con chi.

Cosa sono le REST API

Un’API REST è una API che segue i principi di progettazione dello stile architetturale REST. REST è l’abbreviazione di Representational State Transfer ed è un insieme di regole e linee guida su come costruire un’API web.

Come abbiamo visto, le API sono l’intermediario che permette a diversi sistemi software di comunicare tra loro in modo efficiente e strutturato. Ma andiamo più nel dettaglio. Un’API è come un contratto ben definito tra chi fornisce un servizio e chi lo utilizza. Questo contratto stabilisce chiaramente:

• quali informazioni devono essere fornite per fare una richiesta;
• in che formato queste informazioni devono essere presentate;
• quale risposta ci si può aspettare.

Se immaginiamo Internet come una gigantesca città in continua espansione, avremo milioni di persone (i client) che devono poter interagire con migliaia di servizi (i server) in modo semplice ed efficiente. L’architettura REST è stata progettata proprio per questo scenario: permettere una comunicazione fluida e regolata, su scala globale.

Ma come funziona concretamente? Possiamo pensare a REST come a un sistema postale universale. Quando spediamo una lettera, non abbiamo bisogno di sapere come funziona l’intero sistema postale o come il destinatario organizzerà la propria cassetta delle lettere. Basta seguire alcune regole base: scrivere l’indirizzo corretto, utilizzare un formato di busta standard e rispettare le convenzioni della comunicazione scritta.

Questo “disaccoppiamento” tra mittente e destinatario, unito all’utilizzo di un protocollo di comunicazione standardizzato, è ciò che rende REST così potente. I vantaggi principali sono diversi.

• Espandibilità senza limiti: nuovi servizi possono essere aggiunti alla rete senza dover modificare quelli esistenti.
• Deployment indipendente: client e server possono evolversi separatamente.
• Trasferimento efficiente dei dati: le informazioni vengono scambiate in formati ottimizzati per la rete.
• Bassa barriera d’ingresso: sviluppatori, creatori di contenuti e utenti possono iniziare a utilizzare il sistema con una curva di apprendimento graduale.

Che differenza c’è tra REST API e RESTful API?

La differenza tra REST API e RESTful API sta principalmente nell’uso dei termini:

• REST API si riferisce a qualsiasi API che segue i principi REST (Representational State Transfer). REST è uno stile architetturale per la progettazione di servizi web che si basa su metodi HTTP standard (GET, POST, PUT, DELETE) e rispetta vincoli come la statelessness (assenza di stato tra richieste).
• RESTful API è un termine usato per descrivere un’API che implementa correttamente i principi REST. Un’API può essere definita RESTful solo se segue pienamente i vincoli di REST, come l’uso di risorse identificate da URI, la manipolazione tramite rappresentazioni standard e il rispetto della statelessness.

In pratica, tutte le RESTful API sono REST API, ma non tutte le REST API sono pienamente RESTful. Ad esempio, un’API che utilizza HTTP ma mantiene lo stato della sessione lato server non è completamente RESTful, pur essendo un’API basata su REST.

Le caratteristiche tecniche di una RESTful API

In questo paragrafo ci prendiamo la libertà di citare un po’ di tecnicismi.

Perché un’API possa essere considerata RESTful, deve rispettare alcuni principi fondamentali.

• L’architettura è client-server: la comunicazione avviene tra un client, un server e le risorse richieste, utilizzando il protocollo HTTP.
• Usa una comunicazione stateless: ogni richiesta è indipendente e non mantiene lo stato tra un’interazione e l’altra. Il server non conserva informazioni sulle richieste precedenti del client.
• I dati devono poter essere memorizzati in cache per ottimizzare le prestazioni e ridurre il carico di rete.
• Bisogna garantire una comunicazione standard uniforme tra i componenti: le risorse devono essere identificabili in modo univoco e distinte dalle loro rappresentazioni, e i messaggi di risposta devono essere self-descriptive, ovvero contenere istruzioni su come interpretarli e utilizzarli.
• I diversi livelli del sistema (sicurezza, bilanciamento del carico, gestione delle richieste) devono essere organizzati gerarchicamente in una struttura a livelli e risultare trasparenti al client.

Nonostante i rigidi criteri, le RESTful API sono ideali per l’Industrial IoT, dove è essenziale un’integrazione rapida ed efficiente tra sistemi eterogenei.

RESTful API per l’integrazione avanzata nei sistemi IT/OT industriali

Le RESTful API rappresentano una soluzione efficace per l’integrazione tra sistemi IT/OT industriali, consentendo la comunicazione tra dispositivi, software di gestione e piattaforme cloud.

• Cybersecurity: le RESTful API possono implementare sistemi di autenticazione per garantire l’accesso sicuro ai dati industriali.
• Gestione di richieste asincrone: le REST API permettono un aggiornamento costante dei dati senza sovraccaricare il sistema, ad esempio tramite polling HTTP.
• Scalabilità grazie ai microservizi: un’architettura basata su microservizi consente di distribuire API REST per specifiche funzioni aziendali, migliorando la modularità e l’efficienza.
• Integrazione con database e middleware: le API possono interfacciarsi con database SQL/NoSQL, sistemi di message brokering (come Kafka o RabbitMQ) e soluzioni middleware per garantire una sincronizzazione continua dei dati.
• Monitoraggio e logging: implementando strumenti come Prometheus e Grafana, le RESTful API possono essere monitorate per rilevare anomalie e ottimizzare le prestazioni della fabbrica connessa.

Implementazione pratica: da dove iniziare?

La transizione verso una fabbrica connessa tramite API richiede una pianificazione attenta. Ecco un approccio step-by-step:

1. Analisi dell’esistente
   • Mappatura dei sistemi e dei servizi in uso
   • Identificazione dei punti di integrazione critici
   • Valutazione delle esigenze di comunicazione
2. Scelta degli standard
   • Selezione degli standard di comunicazione più adatti
   • Definizione dei protocolli di sicurezza
   • Pianificazione della scalabilità
3. Implementazione graduale
   • Partenza con un progetto pilota
   • Monitoraggio e ottimizzazione
   • Espansione progressiva delle funzionalità o integrazione graduale di altri sistemi