TECNOLOGIE PER L'AUTOMAZIONE e INDUSTRIA 4.0

Non so a quanti di voi è capitato di entrare in un grosso stabilimento. In essi macchinari di ogni tipo e dimensione vengono utilizzati per svolgere le attività più differenti. Nella complessità dei processi industriali, accanto all’attenzione su più livelli per i flussi di produzione, negli ultimi anni è maturata l’esigenza di avere contezza in tempo reale di più aspetti legati all’intero ciclo di produzione rispetto a quanto noto fin ora. Si vuole conoscere se la materia prima necessaria per uno o più cicli di produzione è disponibile presso uno o più fornitori o se magari è già in viaggio verso lo stabilimento; si vuole sapere quale lotto di pezzi commerciali è in lavorazione e per quale commessa; quanto ancora richiederà la lavorazione di un part number prima che venga concluso; e molto altro ancora. Tutte queste informazioni servono per una più dettagliata pianificazione delle attività, per una più fine stima dei costi, per programmare gli interventi di manutenzione… per l’elevamento della qualità del prodotto/servizio offerto e per migliorare la soddisfazione del cliente. Questo approccio rientra pienamente nelle linee tracciate dal dibattuto argomento dell’Industria 4.0.

La quasi totalità degli stabilimenti industriali ha, però, subito nel corso degli anni differenti risistemazioni: ciascuno stabilimento è stato di volta in volta arricchito di nuova strumentazioni e nuovi e più performanti macchinari.

Ne risulta, dunque,  un panorama  eterogeneo tanto in tipologia quanto in funzionalità. Tuttavia, se ci si aspetta una moltitudine di funzionalità per affrontare le diverse tipologie di lavorazioni, ciò cui si dovrebbe tendere è l’ uniformità di comunicazione con e tra le differenti macchine. Non solo. Laddove i processi lo rendano possibile, io mi aspetterei che, “parlando una unica lingua”, le macchine possano interagire tra loro “autonomamente” secondo quanto pianificato. Tale uniformità è certo uno degli obiettivi dell’integratore di sistemi perché, fin ora, tipicamente tra i macchinari presenti negli stabilimenti sono adottati differenti metodologie di comunicazione e, di fatto, ciascuno di essi opera in solitaria (o con la supervisione umana, unico attuale collante) ai propri compiti.

La descrizione del mondo fisico in un ambiente virtuale, ora più che mai, esige la definizione di forme sempre più dettagliate ragion per cui l’acquisizione delle informazioni necessarie a questo scopo deve essere sempre più massiva. Agli oggetti fisici, ai macchinari, devono quindi corrispondere meta modelli cyber fisici che dal nuovo ambiente virtuale permettano un ampio controllo operativo sul rappresentato fisico.

Da tutto ciò traspare che, per giungere ad una nuova generazione operativa di moderno Cyber Physical System  in grado di monitorare, controllare, analizzare le prestazioni, pianificare nell’ambito dell’intero processo produttivo le istanze virtuali e fisiche di ogni singolo componente, le azioni da intraprendere passano necessariamente attraverso

  • l’analisi di come tutti i componenti fisici possano fornire informazioni su se stessi

  • l’individuazione di come rappresentare queste informazioni in modo omogeneo e comprensibile

  • la predisposizione di un sistema di comunicazione con un sistema cyber fisico che coinvolge un prototipo di software con funzioni di Enterprise Resource Planning / Manufacturing Execution System

Accanto a ciò occorre valutare l’hardware IT ed elettrico in genere presente nelle aziende al fine di 

  • conservarne componenti dove possibile

  • sostituire hardware obsoleto/inadeguato

  • aggiungere nuovo hardware

Per giungere ad un sufficiente livello di dettaglio circa gli obiettivi su riportati, occorre dunque procedere ad una analisi approfondita di ciascuna macchina a se stante e all’interno dell’intero processo produttivo.

In questo panorama così eterogeneo, l’integratore avrà a che fare con diversi linguaggi e protocolli di comunicazione. Tra gli altri cito MODBUS, protocollo di comunicazione seriale creato nel 1979 da Modicon (azienda ora parte del gruppo Schneider Electric) per mettere in comunicazione i propri controllori logici programmabili (PLC). Diventato uno standard de facto nella comunicazione di tipo industriale, attualmente è uno dei protocolli di connessione più diffusi al mondo fra i dispositivi elettronici industriali. Le principali ragioni di un così elevato utilizzo del Modbus rispetto agli altri protocolli di comunicazione sono:

  • Progettato pensando a utilizzi industriali

  • È un protocollo pubblicato apertamente e royalty-free

  • Semplicità di installazione e mantenimento

  • Muove raw bits e words senza porre molte restrizioni ai produttori

Un altro standard di fatto è OPC, una serie di specifiche sviluppate da fornitori del settore industriale, utenti finali e sviluppatori di software. Queste specifiche definiscono l'interfaccia tra client e server, nonché server e server, incluso l'accesso ai dati in tempo reale, il monitoraggio di allarmi ed eventi, l'accesso ai dati storici e altre applicazioni. , il suo scopo era quello di astrarre protocolli specifici del PLC (come Modbus, Profibus, ecc.) In un'interfaccia standardizzata che consentisse ai sistemi HMI / SCADA di interfacciarsi con un "intermediario" che convertisse le  richieste di lettura / scrittura generic-OPC in richieste specifiche del dispositivo e viceversa.

Vari altri sistemi sono poi stati sviluppati per venire incontro e risolvere problematiche differenti. In informatica ad esempio, il Component Object Model (noto con l'acronimo COMinglese per Modello a oggetti per componenti) è un'interfaccia per componenti software introdotta da Microsoft nel 1993. COM permette la comunicazione tra processi e la creazione dinamica di oggetti con qualsiasi linguaggio di programmazione che supporta questa tecnologia. Il termine COM è spesso usato nel mondo dello sviluppo software con più significati: OLEOLE AutomationActiveX, COM+ e DCOM. Certamente è ormai ovunque presente TCP. Il Transmission Control Protocol (TCP) è un protocollo di rete a pacchetto di livello di trasporto, appartenente alla suite di protocolli Internet, che si occupa del controllo della trasmissione ovvero di rendere affidabile la comunicazione dati in rete tra mittente e destinatario. Alcune funzionalità di TCP sono vitali per il buon funzionamento complessivo di una rete IP. Sotto questo punto di vista TCP può essere considerato come un protocollo di rete che si occupa di costruire connessioni e garantire affidabilità su una rete IP sottostante.

Da quanto scritto e considerato che ci sarebbe tanto altro, si intuisce l’esigenza di FrameWork universali, piattaforme software che consentano la comunicazione verso la più ampia pluralità di macchine e che ci facciano da interpreti per organizzare e pianificare le attività di stabilimento e non solo. L’integratore di sistema, con questi nuovi supporti, deve farsi carico di supportare la transizione da un mondo a compartimenti ad uno interconnesso e interamente gestibile e programmabile per le automazioni più varie.

MaP