Unified Namespace (UNS) e Ignition: come rivoluzionare l’integrazione dei dati di produzione

Dati, integrazione e comunicazione

I dati di produzione sono al centro di ogni iniziativa di trasformazione digitale. La chiave per migliorare le operazioni è utilizzare al meglio i dati aziendali per raggiungere determinati obiettivi operativi, come ad esempio:

• l’ottimizzazione dei processi, inclusa la digitalizzazione e la transizione da supporti cartacei a digitali;
• il miglioramento delle decisioni basate sui dati;
• un certo livello di decision-making automatizzato, per quanto riguarda la gestione quotidiana delle operazioni in linea;
• maggiore visibilità delle operazioni aziendali;
• l’utilizzo di strumenti come l’analisi predittiva e la simulazione.

È chiaro: il successo della trasformazione digitale dipende dall’integrazione di sistemi diversi che condividono e sfruttano gli stessi dati. Dispositivi, macchinari, applicazioni e sistemi diversi devono essere messi in comunicazione per consentire lo scambio e l’utilizzo dei dati di produzione. Tuttavia, i metodi tradizionali di integrazione spesso non sono sufficientemente efficienti. Qui entra in gioco l’UNS.

Cos’è l’UNS (Unified Namespace)?

L’UNS, o Unified Namespace, è un approccio architetturale industriale che mira a semplificare e ottimizzare l’integrazione dei dati attraverso due principi fondamentali: centralizzazione e standardizzazione.

Uno Unified Namespace è il risultato che si ottiene progettando le convenzioni di denominazione per tutti i dati dell’azienda in modo coerente e facilmente comprensibile. In pratica, l’UNS crea un ambiente dati unificato e accessibile da tutti i componenti dell’infrastruttura aziendale, dai macchinari ai sistemi di gestione MES.

Il modello tradizionale

Nel modello tradizionale, l’integrazione dei sistemi segue spesso lo standard internazionale ISA-95, che prevede una struttura gerarchica. Sebbene questo modello abbia funzionato per molti anni, oggi mostra alcuni limiti significativi, specialmente in quella che potremmo definire l’era dell’AI. Le connessioni punto-punto multi-protocollo, infatti, possono rivelarsi complesse da mantenere, costose e difficili da scalare.

I limiti del modello tradizionale

Per comprendere appieno l’importanza dell’UNS, è utile esaminare innanzitutto i limiti del modello tradizionale appena citato. Le principali limitazioni del modello tradizionale includono:

• la presenza in azienda di differenti formati di dati a diversi livelli della gerarchia, che richiedono numerose conversioni;
• l’elevata complessità della creazione e della manutenzione delle connessioni punto-punto;
• l’accesso a basi di dati condivise ma che contengono o raccolgono dati incompleti.

Dettagli tecnici di un’architettura UNS

A differenza del modello piramidale ISA-95, l’UNS utilizza un’architettura piatta. Con l’architettura UNS, tutti i componenti di un sistema – macchinari, applicazioni, dispositivi – possono accedere a un unico ambiente dati centralizzato. Questo ambiente funge da repository centralizzata per tutte le informazioni generate e utilizzate nelle operazioni di produzione.

Queste differenze tra i due modelli, tuttavia, non vietano che l’UNS e lo standard ISA-95 lavorino insieme per strutturare i dati in modo gerarchico.

Uno dei pilastri dell’UNS è la convenzione della denominazione, che standardizza i dati e crea una singola fonte di verità. Un altro elemento chiave è l’interfaccia di comunicazione, spesso un broker MQTT (Message Queuing Telemetry Transport). Infatti, quando si implementa uno Unified Namespace (UNS) si utilizza il protocollo MQTT come interfaccia di comunicazione centrale. MQTT è leggero e flessibile, ideale anche in ambienti con larghezza di banda ridotta, alta latenza o reti inaffidabili.

Cos’è un Broker MQTT?

Un broker MQTT agisce come un hub centrale che permette ai vari componenti della rete di pubblicare e sottoscrivere dati in tempo reale. Questo modello di comunicazione publisher/subscriber riduce la complessità e velocizza lo scambio dei dati, aumentando l’efficienza della comunicazione IT/OT.

Perché l’UNS è un ottimo alleato nei progetti di Automazione Industriale?

L’architettura UNS riduce la stratificazione delle cosiddette tecnologie operative. In questo modo facilita iniziative come la transizione da carta a digitale, l’ottimizzazione dei processi e l’utilizzo dell’intelligenza artificiale.

• L’UNS uniforma la base dati, riducendo la complessità dell’infrastruttura IT/OT e facilitando l’integrazione di nuovi componenti.
• Grazie a una convenzione di denominazione uniforme migliora la coerenza delle informazioni anche se provenienti da fonti diverse.
• Utilizzando protocolli come MQTT, permette di scambiare dati tra i vari componenti dell’infrastruttura praticamente in tempo reale.
• Facilita l’espansione dell’infrastruttura IT/OT.

L’UNS nei sistemi SCADA e MES sviluppati con Ignition

Ignition è innanzitutto una piattaforma SCADA. Si collega ai PLC e ad altri software per raggruppare i dati relativi alla produzione, archivia i dati storici in appositi database per la creazione di report e dashboard e può addirittura fungere da MES per la gestione di un’intera azienda.

Grazie all’uso di tag standardizzati, Ignition è progettato appositamente per connettere diversi sistemi eterogenei, inclusi PLC ormai obsoleti. Può collegarsi bidirezionalmente ai sistemi ERP per raccogliere e gestire gli ordini di produzione. È anche possibile inviare i dati da Ignition a sistemi di Machine Learning o di Intelligenza Artificiale per effettuare operazioni o analisi avanzate.

Ormai piattaforma SCADA/MES leader nel settore dell’automazione industriale, Ignition supporta pienamente l’architettura UNS e offre ottimi esempi di sistemi SCADA o interi MES che sfruttano lo Unified Namespace.

• L’architettura server-centrica di Ignition si allinea perfettamente con il concetto di UNS, facilitando la centralizzazione dei dati.
• Ignition offre un modulo MQTT nativo, che facilita la comunicazione bidirezionale tra macchine, sensori, dispositivi IIoT e altri sistemi aziendali.
• La piattaforma Ignition è stata sviluppata per essere nativamente scalabile.
• Ignition permette di integrare perfettamente le funzionalità MES (ad esempio grazie all’integrazione degli appositi moduli Sepasoft) con l’architettura UNS, creando un sistema di gestione della produzione completo e coeso.
• Grazie alle potenti capacità di visualizzazione di Ignition, è possibile creare dashboard e report in tempo reale sfruttando l’intera base dati.

Come Ignition supporta lo Unified Namespace

Sebbene Ignition non sia uno Unified Namespace di per sé, può essere il punto di partenza per implementarne uno.

Uno dei vantaggi dell’utilizzo di Ignition è la possibilità di creare uno Unified Namespace utilizzando solo il Tag Engine di Ignition. Bisogna notare però che, anche se è possibile creare uno Unified Namespace utilizzando solo Ignition, la potenza di uno Unified Namespace deriva dai vantaggi che si ottengono integrando più sistemi tra loro che utilizzano l’UNS come unico bus di dati centralizzato. Per ottenere la massima efficienza, sarà necessario integrare anche tutti gli altri sistemi aziendali e utilizzare i moduli MQTT di Cirrus Link per portare i dati da Ignition all’Unified Namespace. In questo modo Ignition funzionerà come qualsiasi altro nodo del sistema. Invierà informazioni all’Unified Namespace e utilizzerà i dati necessari a Ignition per eseguire le operazioni previste.

Vediamo qualche caratteristica tecnica che permette a Ignition di fare tutto ciò:

• Tag Provider: Ignition si connette ai PLC attraverso un Tag Provider, permettendo di mappare i nomi dei tag alla gerarchia dell’UNS.
• User Defined Types (UDT): utilizzati per costruire strutture di tag personalizzate, gli UDDT sono molto utili in presenza di dispositivi identici.
• Folder Structure: la struttura base fatta a cartelle può essere utilizzata per organizzare i tag in uno stile coerente con l’UNS.
• Moduli MQTT di Cirrus Link per Ignition: permettono di utilizzare un broker MQTT e quindi integrare Ignition in un UNS più ampio.

In altre parole, Ignition consente di costruire un ecosistema digitale integrato che collega bidirezionalmente il livello IT e OT. Inoltre, permette di aggiungere, rimuovere o modificare componenti del sistema senza compromettere la stabilità complessiva, aprendo la strada a innovazioni come l’intelligenza artificiale e l’analisi predittiva. In questo senso, l’UNS facilita la comunicazione bidirezionale tra i diversi dispositivi, sistemi e applicazioni integrati in Ignition.

Uno dei vantaggi più interessanti dell’UNS, per i system integrator come noi, è la possibilità di aggiungere, rimuovere o modificare nel tempo le componenti di un sistema senza influire sulla stabilità del sistema stesso. Non solo semplifica le comunicazioni nell’automazione industriale, ma apre anche la strada a innovazioni come l’intelligenza artificiale e l’analisi predittiva.

Il valore di un buon System Integrator

In Eureka System siamo specializzati nell’implementazione di soluzioni software su misura per le aziende manifatturiere. Il nostro team di sviluppo può guidarti nell’integrazione delle tue automazioni con sistemi ERP o MES già esistenti oppure nella creazione di una soluzione MES completamente nuova e integrata che sfrutta al meglio le potenzialità di Ignition e dell’UNS.

Sapevi che siamo stati certificati Premium Partner integrator di EFA Automazione, distributore italiano di Ignition? Contattaci oggi stesso per scoprire come possiamo aiutarti a rivoluzionare la tua infrastruttura OT e portare la tua azienda nel futuro dell’industria 4.0 e dell’industria 5.0.