Nel mondo dell’Industria 4.0, integrare le linee di produzione (OT) con i software di elaborazione e gestione dei dati è ormai una “conditio sine qua non”: le informazioni rilevate dal campo devono poter essere comunicate a una piattaforma in grado di mostrarne il valore aggiunto per il business e di organizzarne l’archiviazione.
Come un fiume, dunque, possiamo immaginare che il dato fluisca dalla propria sorgente (per esempio la linea produttiva di un’industria manifatturiera) fino alla foce (il cloud), passando per ampi bacini colmi di informazioni e per rapide impetuose, in cui si ha la sensazione che i dati si rimescolino vorticosamente creando una nuova materia.
Fuor di metafora, invece, cosa accade nella realtà?
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Trasformare il dato in informazione
Vi sono diversi fattori da considerare affinché il viaggio dei dati dal campo al cloud abbia luogo e dia il massimo dei benefici.
Di questi elementi abbiamo voluto parlare con un esperto del settore, Marco Catizone, Head of Market Product Management di Sick, multinazionale con lunghissima esperienza nel settore della produzione di sensori intelligenti e di soluzioni per l’automazione industriale.
“L’integrazione tra OT e IT viene eseguita prendendo i dati prodotti dai sensori a bordo macchina e portandoli verso il mondo dell’information technology. Però, se i dati pronti provenienti dalla macchina non sono specifici per questa attività, se ne può perdere il valore aggiunto”, premette Catizone. “Per esempio, se una macchina dice segnala solo quanti pezzi ha prodotto, questi dati non forniscono alcuna informazione interessante e dettagliata su come la macchina stia funzionando o sulla eventuale variazione delle caratteristiche dei pezzi. Questo è il genere di conoscenze che è utile ricercare.
Occorre allora che la fonte dei dati sia costituita da un sistema di dispositivi (i sensori) in grado di rilevare non solo dati semplici, ma anche e soprattutto dati complessi, cioè informazioni diverse e in relazione tra di loro. Ad esempio, variazioni di risposta del sensore in funzione di cambiamenti della materia prima o delle condizioni di lavoro della macchina (temperature, agenti contaminanti)”.
Il viaggio del dato dal campo al cloud, quindi, deve tener conto di alcune caratteristiche dei sensori utilizzati:
- tipologia;
- livello di sensibilità;
- flessibilità e trasparenza nel rilevamento, parametrizzazione e comunicazione;
Andiamo con ordine.
Perché la natura dei dati dipende dalla scelta dei sensori
Vi sono due macro-categorie di dati, quelli relativi alle performance dell’impianto e quelli sul funzionamento stesso dei sensori.
- Sensore semplice: per esempio una fotocellula che conta i pezzi prodotti, fornisce esclusivamente informazioni binarie sul funzionamento della macchina o sul valore di un parametro monitorato;
- Smart sensor: oltre alle informazioni binarie questo genere di dispositivo dà anche dati sulla qualità della ricezione del segnale o sulle condizioni interne (per esempio la temperatura di funzionamento oppure se l’ottica della fotocellula si sta sporcando o se i parametri del pezzo in produzione stanno variando).
- Sensori più complessi: eseguono tante misure diverse e le aggregano per ottenere informazioni aggiuntive. È il caso del sensore per la misura dell’aria compressa, per esempio, che dall’incrocio dei dati di portata, temperatura e pressione ricava l’apporto energetico dell’aria compressa.
Allo stesso modo, è possibile analizzare i dati sull’efficienza energetica degli impianti di qualsiasi tipologia.
“Lo smart sensor Sick FTMg per la misurazione del consumo dell’aria compressa, per esempio, esegue un’integrazione ed elaborazione locale di più misure (flusso, pressione, temperatura) per ottenere già un dato aggregato”, commenta Catizone.
“Tale capacità dello smart sensor consente di inviare un numero minore di dati al cloud, dati già raffinati ed elaborati. Qual è il vantaggio? Il cloud si paga in base al numero di dati che vi pervengono (sostituite con ricevuti), quindi inviare solo i dati più significativi, già pronti per l’ulteriore elaborazione e in numero ridotto, permette di ridurre i costi”, fa notare l’esperto.
L’importanza del protocollo di comunicazione efficiente
Il protocollo di comunicazione dei dati all’ambiente IT di destinazione finale (ricordiamo, infatti, che i dati possono essere comunicati allo stesso modo al PLC o all’ERP) è un altro aspetto molto importante nella dinamica del dato dal campo al cloud.
Difatti, per poter giungere al cloud senza passaggi intermedi, i dati analogici devono essere convertiti in dati digitali e trasmessi digitalmente al cloud.
“I sensori più avanzati generano i dati e li comunicano direttamente attraverso protocolli di alto livello, come l’interfaccia Ethernet REST o i protocolli OPC UA e MQTT. In questo caso la capacità di comunicazione tra sensore e software IT o cloud è diretta”, spiega il manager.
“Nel caso invece di sensori semplici ma di nuova concezione come gli smart sensor, i dati vengono comunicati utilizzando lo standard IO-Link, e attraverso dispositivi gateway come i master IO-Link della serie SIG, possono essere inviati al PLC utilizzando i bus di campo standard nella comunicazione OT; allo stesso tempo è possibile tramutare i dati in protocolli più avanzati, per essere così direttamente inviati al cloud.
Questo tipo di tecnologie permettono una comunicazione diretta dei dati rilevati a sistemi o piattaforme cloud di più alto livello, andando a fornire un’alternativa alla catena di interconnessione cablata dal sensore al PLC e dal PLC ai sistemi superiori”, aggiunge Catizone.
Soluzioni complete per un approccio semplificato alla produzione e comunicazione dei dati
Sick fornisce sensori intelligenti completi, ma anche gateway e soluzioni complete, per ottenere dati significativi e per comunicarli efficacemente al Cloud o a sistemi ERP.
Inoltre, l’azienda affronta l’esigenza dei clienti creando soluzioni ad hoc.
La pianificazione accurata, l’analisi delle esigenze specifiche e l’adeguata istruzione dei dipendenti sono fattori chiave per un utilizzo efficiente dei dati attraverso queste soluzioni avanzate. Il supporto di un player specializzato nel settore è senza dubbio il coadiuvante migliore.
