IoT: cos’è, come funziona e quali applicazioni ha nell’industria

Che cos’è l’IoT?

IoT significa Internet of Things, cioè Internet delle cose.

Il termine indica un insieme di oggetti fisici dotati di sensori, dispositivi di elaborazione o sistemi di comunicazione che possono raccogliere e scambiare dati attraverso una rete. Un dispositivo IoT può, per esempio, rilevare una temperatura, una posizione, una vibrazione o uno stato operativo e inviare queste informazioni a un altro dispositivo o a un sistema software.

I dispositivi IoT generalmente rientrano in una di queste due categorie: interruttori (che inviano comandi a un oggetto) o sensori (che raccolgono dati e li inviano ad altre posizioni). Il funzionamento di base può essere riassunto in un ciclo:

1. raccolta del dato
2. trasmissione
3. elaborazione
4. azione

In base all’applicazione, l’elaborazione può avvenire localmente sul dispositivo, su un sistema vicino alla fonte del dato oppure su un’infrastruttura centralizzata.

L’IoT comprende quindi tecnologie molto diverse. Gli stessi principi possono essere utilizzati in ambito domestico, logistico, sanitario, energetico e industriale.

Come funziona un sistema IoT?

Un sistema IoT può essere composto da diversi elementi che collaborano tra loro.

• I sensori rilevano informazioni dall’ambiente o dal dispositivo su cui sono installati.
• La connettività permette di trasferire queste informazioni verso altri dispositivi o sistemi.
• Un livello di elaborazione interpreta i dati raccolti e può trasformarli in informazioni utili.
• Infine, un’applicazione può visualizzare i dati, generare notifiche oppure attivare un’azione sulla base delle informazioni ricevute.

Prendiamo un esempio semplice. Un sensore rileva che la temperatura di un’apparecchiatura sta aumentando oltre il valore previsto. Il dato viene trasmesso a un sistema software, che lo confronta con una soglia; se viene rilevata un’anomalia, il sistema può generare una notifica oppure attivare una procedura prevista.

Il valore dell’IoT sta quindi nel collegamento tra il dato rilevato e ciò che l’organizzazione può fare con quel dato.

IoT e Internet: qual è la differenza?

Un dispositivo IoT non si limita necessariamente a essere collegato a Internet.

L’aspetto più importante è la sua capacità di raccogliere informazioni e scambiarle con altri sistemi, permettendo di costruire un processo automatizzato di acquisizione, elaborazione e utilizzo del dato. In alcuni casi la connessione avviene attraverso Internet; in altri, soprattutto in ambito industriale, il dispositivo comunica all’interno di una rete locale o di un’architettura OT dedicata.

Per questo, quando si parla di IoT industriale, è più utile ragionare sull’intero sistema di comunicazione e trattamento dei dati che sulla semplice presenza di una connessione Internet.

Dall’IoT all’IIoT

Quando dispositivi connessi, sensori e sistemi di raccolta dati vengono utilizzati in un contesto industriale si parla di Industrial Internet of Things, IIoT.

L’IIoT è quindi una componente dell’IoT applicata a macchine, impianti e processi industriali.

Le differenze non riguardano soltanto il tipo di dispositivo. In fabbrica, i dati devono spesso essere collegati a macchine esistenti, PLC, sistemi SCADA, MES, ERP e altri software. Devono inoltre essere raccolti con frequenze e livelli di affidabilità compatibili con il processo produttivo. Per questo l’IIoT richiede una maggiore attenzione all’integrazione tra sistemi OT e IT.

Esempi di applicazioni industriali sono il monitoraggio dello stato delle macchine, la raccolta dei dati di produzione, il controllo delle prestazioni, la manutenzione basata sulle condizioni operative e la tracciabilità dei processi.

Per approfondire il tema e capire più nel dettaglio come funziona l’Industrial Internet of Things, puoi leggere il nostro articolo dedicato a che cos’è l’IIoT.

A cosa serve l’IoT in produzione?

In uno stabilimento produttivo, il primo obiettivo di una soluzione IoT è spesso rendere disponibili dati che prima non venivano raccolti oppure erano accessibili soltanto localmente.

Un sensore può rilevare una temperatura, una vibrazione o una pressione, un PLC può fornire lo stato di una macchina, un sistema di supervisione può registrare allarmi e cambi di stato, eccetera. Collegando queste informazioni è possibile costruire una visione più completa del processo.

I dati possono essere utilizzati, per esempio, per:

• monitorare lo stato delle macchine;
• raccogliere automaticamente i dati di produzione;
• calcolare KPI;
• individuare anomalie;
• supportare la manutenzione;
• analizzare l’andamento dei processi;
• migliorare la tracciabilità;
• coordinare attività logistiche.

Il vantaggio dipende però dall’uso che viene fatto delle informazioni raccolte: raccogliere un dato senza sapere come verrà utilizzato aggiunge complessità senza necessariamente creare valore.

IoT per la logistica e la supply chain

L’IoT può essere utilizzato anche per tracciare prodotti, materiali, mezzi e attrezzature lungo la catena logistica.

RFID, sensori e dispositivi di localizzazione possono fornire informazioni sulla posizione o sullo stato di un elemento durante il suo percorso. Una delle prime applicazioni IoT nel settore della logistica e dei trasporti è stata proprio l’etichettatura smart dei container marittimi con dispositivi RFID. I dati memorizzati nei tag RFID consentono alle società di logistica di tracciare il movimento dei container in tutti i vari checkpoint dotati di lettori RFID, come i magazzini o le banchine di carico/scarico.

Le recenti innovazioni IoT hanno introdotto dispositivi di localizzazione in grado di trasmettere continuamente dati di tracciatura senza la necessità di dover ricorrere a lettori in loco, consentendo alle organizzazioni di analizzare i dati di trasmissione in tempo reale e in ogni fase della catena di approvvigionamento.

In un contesto industriale, questi dati possono essere collegati ai sistemi che gestiscono produzione e logistica per avere una visione più completa della movimentazione dei materiali. Questo tipo di integrazione diventa particolarmente interessante quando il flusso coinvolge più aree dello stabilimento o più sistemi informativi.

IoT e automazione: quando il dato genera un’azione

Una delle possibilità più interessanti dell’IoT emerge quando il sistema non si limita a raccogliere informazioni, ma utilizza quei dati per attivare un’azione.

Un’anomalia può generare una notifica, il superamento di una soglia può attivare una procedura, un determinato stato della produzione può generare una nuova missione o modificare il comportamento di un sistema. In tutti questi casi il dato entra direttamente nel processo operativo.

È qui che IoT e automazione iniziano a sovrapporsi: sensori, software e sistemi di controllo lavorano insieme per creare una logica che parte da ciò che sta accadendo sul campo e arriva a una risposta.

IoT, KPI e monitoraggio della produzione

Una rete di dispositivi connessi può generare una grande quantità di informazioni, ma il dato grezzo non è ancora un KPI. Per arrivare a un indicatore utile bisogna definire quali informazioni raccogliere, come associarle al processo e come elaborarle.

Per esempio, i dati provenienti da PLC e sensori possono essere utilizzati per calcolare tempi ciclo, fermi macchina, quantità prodotte, scarti o altri indicatori di performance.

La qualità del risultato dipende dalla qualità della raccolta. Ciò significa che dati incompleti, non sincronizzati o privi del corretto contesto possono rendere poco affidabile anche il KPI calcolato.

Un esempio: monitorare le condizioni di una macchina

Immaginiamo un macchinario nel quale alcuni componenti sono soggetti a usura.

Installando sensori adeguati è possibile rilevare parametri come temperatura o vibrazione e seguire il loro andamento nel tempo. Il sistema può confrontare i valori rilevati con condizioni operative attese, segnalare anomalie e mettere queste informazioni a disposizione di manutentori e responsabili di produzione. Con una base dati storica diventa inoltre possibile confrontare il comportamento della macchina in momenti diversi e individuare eventuali variazioni.

È uno degli esempi in cui l’IoT diventa utile perché collega una misura fisica a un’informazione utilizzabile nel processo decisionale.

Per approfondire la scelta degli indicatori e il loro utilizzo nei processi industriali, puoi leggere il nostro approfondimento sui KPI di produzione.

IoT ed Edge Computing

Quando i dati devono essere elaborati rapidamente oppure quando non è opportuno inviarli continuamente a un sistema centralizzato, entra in gioco l’Edge Computing.

L’idea è semplice: una parte dell’elaborazione viene portata vicino al punto in cui i dati vengono generati.

In uno stabilimento questo può significare utilizzare un gateway o un dispositivo Edge collegato alle macchine per acquisire, elaborare e filtrare i dati localmente, prima di inviare al livello superiore soltanto le informazioni necessarie.

L’Edge Computing quindi può ridurre la latenza e alleggerire il trasferimento di dati, mantenendo allo stesso tempo il collegamento con i sistemi centrali.

Per approfondire il rapporto tra raccolta dati industriale, OT e sistemi IIoT, puoi vedere come sviluppiamo soluzioni Edge Computing su misura.

Perché integrare i sistemi IoT con l’architettura industriale?

In uno stabilimento produttivo reale, raramente esiste un unico sistema che contiene tutte le informazioni. Ci sono PLC e sistemi di controllo, macchine di fornitori diversi, SCADA, database, MES, ERP e applicazioni sviluppate nel corso degli anni. Una soluzione IoT efficace deve, quindi, poter comunicare con questa infrastruttura senza introdurre un sistema isolato.

Protocolli e interfacce di comunicazione svolgono un ruolo importante proprio in questa fase. Tra gli standard utilizzati nell’automazione industriale c’è OPC UA, che permette di strutturare e scambiare informazioni tra sistemi differenti.

Per approfondire questo aspetto puoi leggere il nostro articolo sul protocollo OPC UA e la sua importanza per l’automazione industriale.

Un caso concreto: dai dati della macchina a un sistema Edge

Un esempio reale aiuta sempre a capire meglio il concetto.

In un progetto sviluppato per Tecnica Group, Eureka System ha realizzato un’architettura distribuita basata su Edge Box installate in prossimità delle macchine e collegate a un sistema centrale. Le unità locali gestiscono i dati vicino alle macchine e comunicano con il sistema centrale, consentendo di centralizzare le informazioni mantenendo una parte dell’elaborazione a livello locale.

Il sistema è stato utilizzato per gestire e sincronizzare i Part Program delle macchine, con possibilità di funzionamento anche in caso di temporanea indisponibilità della connessione al sistema centrale.

È un esempio concreto di come IoT ed Edge Computing possano diventare parte di un’architettura OT/IT progettata intorno a un processo industriale specifico.

IoT: da dove partire in un progetto industriale?

Quando un’azienda valuta una soluzione IoT, la prima domanda non dovrebbe essere quale sensore installare.

Conviene sempre partire dal processo.

Quale informazione manca oggi? Chi deve utilizzarla? Con quale frequenza serve? Da quali macchine o dispositivi arriva? Dove deve essere elaborata e dove deve essere resa disponibile?

Solo dopo aver chiarito questi aspetti diventa possibile definire architettura, dispositivi, protocolli e software.

Questo approccio evita di creare una raccolta dati fine a se stessa e permette di costruire una soluzione che si integri davvero con l’organizzazione e con i sistemi già presenti.