Perché IoT ed Edge Computing dovrebbero lavorare insieme

Cosa sono l’IoT e l’Edge Computing

Che cos’è l’IoT?

L’Internet of Things (IoT) si riferisce al processo di connessione di oggetti fisici a una rete per consentire loro di raccogliere e scambiare dati.

Un sistema IoT può comprendere dispositivi molto diversi tra loro, dagli elettrodomestici e dalle lampadine intelligenti fino ai dispositivi medici, ai sistemi indossabili e ai dispositivi utilizzati negli ambienti industriali.

Un tipico sistema IoT invia, riceve e analizza dati come parte di un ciclo di feedback. L’analisi può essere eseguita manualmente oppure in maniera automatica, anche attraverso sistemi di intelligenza artificiale e Machine Learning, in funzione dell’applicazione.

Che cos’è l’Edge Computing?

In un sistema di Edge Computing, l’attività di elaborazione avviene vicino alla posizione fisica dell’origine dei dati o dell’utente che dovrà utilizzarli. Avvicinare l’elaborazione permette di ridurre la latenza e di limitare la quantità di dati che deve essere trasferita verso eventuali sistemi centralizzati.

Un sistema Edge Computing può raccogliere i dati provenienti dal campo, elaborarli localmente e inviare verso il Cloud, il data center centrale o altri sistemi soltanto le informazioni necessarie. L’architettura può quindi combinare elaborazione locale e sistemi centralizzati, distribuendo le attività in base alle esigenze dell’applicazione.

Cosa lega l’IoT all’Edge Computing?

Avere risorse di calcolo più vicine alla posizione dei dispositivi fisici che generano dati può essere un vantaggio importante per l’IoT.

Quando serve una risposta rapida, i dati generati dai sensori e dai dispositivi IoT possono essere analizzati direttamente al livello periferico, invece di essere inviati prima a una posizione centrale per un’analisi successiva.

L’Edge Computing fornisce le risorse locali necessarie per elaborare i dati dei dispositivi IoT, riducendo la latenza nella comunicazione con i sistemi centrali a cui sono collegati. Questo approccio può essere utile anche quando la rete disponibile ha una banda limitata o quando è necessario mantenere alcune funzioni operative a livello locale durante un’interruzione della connessione. Senza l’Edge Computing, l’IoT dipenderebbe completamente dalla connettività di rete, dai servizi informatici forniti dal cloud o dal data center e dallo scambio continuo di dati tra i dispositivi IoT e il cloud.

I dati possono inoltre essere aggregati, filtrati o elaborati prima di essere inviati a una posizione centralizzata, riducendo il volume delle informazioni trasferite e rendendo più utile ciò che arriva ai sistemi di livello superiore.

Edge Computing e Cloud

IoT ed Edge Computing non escludono il Cloud.

Per scambiare dati con database e sistemi centralizzati, i dispositivi hanno bisogno di una connessione di rete. Il Cloud può essere utilizzato per l’archiviazione, l’elaborazione e l’analisi di grandi quantità di dati, mentre l’Edge può occuparsi delle elaborazioni che devono avvenire vicino alla macchina o al dispositivo.

Una parte dei dati può quindi essere elaborata localmente e solo successivamente trasferita al Cloud o al data center. In questo modo è possibile combinare i vantaggi dei due approcci: elaborazione locale quando serve rapidità, centralizzazione quando servono archiviazione, analisi e condivisione dei dati.

Per approfondire il confronto tra queste due architetture puoi leggere il nostro articolo su Edge Computing e Cloud Computing.

Qual è la differenza tra un dispositivo IoT e un dispositivo Edge?

• Un dispositivo IoT è un oggetto fisico dotato di capacità di rilevazione o comunicazione, utilizzato per raccogliere e scambiare dati.
• Un dispositivo Edge dispone invece anche di risorse di elaborazione e memoria sufficienti per gestire localmente una parte delle informazioni raccolte.

La distinzione non è sempre rigida: un dispositivo IoT può infatti essere dotato anche di capacità di elaborazione Edge.

In una rete IoT, i dispositivi Edge possono trovarsi ai margini dell’architettura e occuparsi della raccolta, dell’elaborazione e della gestione locale dei dati prima di comunicare con i sistemi centrali.

Scenari di utilizzo per IoT ed Edge Computing

L’uso combinato di IoT ed Edge Computing è particolarmente interessante in ambito industriale, dove i dati devono spesso essere raccolti in prossimità delle macchine e utilizzati con tempi di risposta rapidi.

Monitoraggio delle condizioni di una macchina

Consideriamo, ad esempio, il ciclo di vita di una macchina CNC utilizzata in fabbrica.

I componenti maggiormente soggetti a usura o con una maggiore probabilità di guasto possono essere dotati di sensori IoT. I dati raccolti possono essere analizzati per monitorare le condizioni della macchina e individuare eventuali variazioni rispetto al comportamento atteso. Queste informazioni possono essere utilizzate per sviluppare un piano di manutenzione basato sulle condizioni operative e contribuire a ridurre i tempi di fermo.

Grazie all’Edge Computing, una parte dell’elaborazione può essere eseguita direttamente sul campo, fisicamente vicino alla macchina e all’operatore della macchina, che sono a tutti gli effetti i destinatari primari dei dati raccolti e analizzati dai sensori IoT. Questo permette di ottenere rapidamente le informazioni necessarie al monitoraggio e di inviare ai sistemi centrali soltanto i dati utili per le analisi successive.

Di seguito una delle dashboard del progetto di monitoraggio machine con architettura Edge + Cloud sviluppato per un’azienda OEM dell’industria del packaging.

Questo è un tipico scenario di IIoT, cioè l’uso dell’Internet of Things in un contesto industriale. Per approfondire il tema puoi leggere anche il nostro articolo su cos’è l’IIoT.

Dalla raccolta del dato all’integrazione con i sistemi aziendali

In un ambiente industriale, il valore della raccolta dati dipende anche dalla capacità di collegare le informazioni provenienti dal campo con gli altri sistemi presenti in azienda.

PLC, macchine, sensori e dispositivi Edge possono comunicare con sistemi SCADA, MES, database e applicazioni sviluppate per specifiche esigenze produttive. L’Edge Computing può quindi svolgere un ruolo all’interno di un’architettura più ampia, nella quale i dati vengono raccolti vicino alle macchine, elaborati quando necessario e resi disponibili ai sistemi che devono utilizzarli.

La progettazione deve tenere conto dell’intero flusso: quali dati raccogliere, dove elaborarli, quali informazioni trasferire e quali sistemi devono riceverle. È questo che permette di trasformare una semplice raccolta dati in una soluzione IIoT integrata con il processo produttivo.