Siamo entrati in una fase molto interessante di industry 4.0. I concetti che ruotano attorno alla nuova industria per una facile implementazione sono sicurezza e protocolli di comunicazione. Un mercato molto difficile ma con interessanti soluzioni ognuna per compiti specifici.
Ogni azienda che vuole adottare il concetto di IIoT deve comprendere e conoscere molto competenze, nonchè le tecniche di implementazione volte a fornire la giusta soluzione formalizzando il più possibile il processo decisionale. In questa intervista con Mark Patrick, Technical Marketing Manager, EMEA, @ Mouser Electronics, vogliamo affrontare l'importanza dell'Industria 4.0 e le sue applicazioni.
1.L'obiettivo di Industria 4. 0 è realizzare la "fabbrica intelligente" dotata di sistemi cyber-fisici in grado di scambiare informazioni autonomanente e di controllarsi a vicenda in modo indipendente. Cosa dovrebbero fare le aziende manifatturiere per rimanere competitive in questo grande mercato?Quali sono le tecnologie in grado di offrire innovazioni che portano alla leadership?
La prima cosa che le aziende manifatturiere devono fare è adottare il concetto di Industria 4. 0 e comprenderne le reali implementazioni. Industria 4. 0 - sinonimo di automazione e scambio di dati nelle tecnologie di produzione - combina sistemi cyber-fisici, Internet of Things, cloud computing e cognitive computing. Ogni parte del processo di produzione viene monitorata localizzando il più possibile il processo decisionale. Allo stesso tempo i dati vengono inviati al punto di controllo centralizzato per l'analisi dei trend e l’adattamento e il miglioramento dei processi.
L’Industria 4. 0 si basa su alcune tecnologie fondamentali e, come sempre, la loro importanza e i fattori che ne influenzano la scelta dipendono dall'applicazione. Tuttavia, sono sempre necessari sensori affidabili e precisi. Abbiamo visto che varie grandi aziende che producono componenti hanno acquisito società che fabbricano sensori –TE e Amphenol, tanto per citare due esempi – in modo da posizionarsi in questo settore.
Sono inoltre necessari collegamenti robusti e a volte a bassa potenza per le comunicazioni. Questo può rappresentare una sfida nell'ambiente della fabbrica, dove in genere non vengono utilizzati sistemi elettronici potenzialmente sensibili. I moduli devono essere piccoli, resistenti agli urti e alle vibrazioni e offrire compatibilità elettromagnetica.
Alcune sezioni del sito Mouser sono dedicate a:
sensori: https://www.mouser.com/applications/sensor_technology/
applicazioni industriali: https://www.mouser.com/applications/industrial_applications/
IoT: https://www. mouser.com/applications/internet-of-things/
2.La sicurezza è un fattore chiave per l’Industria 4. 0. Quanto è coinvolta Mouser nelle applicazioni di sicurezza con i nuovi prodotti/schede di sviluppo per il mercato Industrial IoT?
Mouser è fortemente impegnata a fornire informazioni, tecnologie e strumenti di sviluppo che aiutano a proteggere Industrial IoT. BlueTooth 5, ad esempio, è una tecnologia che si sta imponendo come leader nelle comunicazioni IoT, ma è sicura? Mouser mette a disposizione molti articoli su questo tema nella pagina Applications and Technologies del suo sito web, inclusa una eZine dedicata all'argomento sicurezza. Disponibile qui.
3. Per le applicazioni Industrial IoT, il posizionamento preciso di un sensore o di un punto di controllo è fondamentale. La tecnologia wireless offre la promessa della comunicazione senza fili. Quali sono gli aspetti tecnici nella scelta dei sensori e dei protocolli di comunicazione wireless (o cablata?)?
Come sempre, la scelta dipende dall'applicazione.
Per quanto riguarda i sensori, innanzi tutto occorre stabilire cosa si sta cercando di rilevare. Le applicazioni IoT sono enormemente ampie, quindi è necessario comprendere quali parametri sono importanti per l'applicazione, quanto accurate devono essere le letture, quanto è importante il consumo di energia e quanto frequentemente devono essere effettuate le letture e su quale distanza.
Dal punto di vista della comunicazione, ancora una volta dobbiamo considerare l'applicazione per fare la nostra scelta. I principali compromessi riguardano la distanza, la velocità dei dati e il consumo energetico, insieme all'affidabilità, alla sicurezza e al lavoro richiesto per implementare la rete. Per alcune applicazioni sarebbe essenziale uno schema di comunicazione cablato sempre attivo, magari in un ambiente di controllo industriale in cui lo spettro RF potrebbe risultare rumoroso o nelle applicazioni a tempo critiche. Per la connettività wireless valgono molti degli stessi compromessi dei sensori: l’importanza del consumo energetico, la frequenza delle letture da effettuare e su quale distanza. Per le applicazioni su lunga distanza, a bassa velocità dei dati e sensibili al consumo energetico (come gli allevamenti connessi), la scelta naturale sarebbe LoRa o SigFox, ma se servono velocità e larghezza di banda, ma anche facilità di implementazione, si potrebbero prendere in considerazione soluzioni Wi-Fi o GSM.
4.La linea di prodotti per reti di sensori wireless IP SmartMesh di Linear Technology si è ampliata per soddisfare le crescenti esigenze delle applicazioni Industrial IoT. Quali benefici offre?Quali sono le principali aree di applicazione?
SmartMesh (precedentemente Dust Networks) è stato progettato da zero per le applicazioni IIoT multi-nodo. L'approccio delle reti mesh e il collaudato protocollo wireless sottostante garantiscono la trasmissione affidabile dei dati a bassa latenza, fondamentale per il monitoraggio e la gestione di processi industriali su larga scala. Vediamo le reti mesh applicate anche al tracciamento delle risorse attraverso l’uso di nodi mobili (ad esempio in un ospedale) e il monitoraggio del livello dei serbatoi.
I prodotti IP SmartMesh sono microchip wireless e schede a circuiti integrati, corredati del software per reti di sensori wireless che permette di collegare in modo affidabile i sensori in ambienti industriali difficili. Un passo fondamentale in qualsiasi programma di sviluppo di Industrial Internet of Things wireless è quello di implementare una rete per avere la certezza che i nodi di sensori comunicheranno in modo affidabile in ambienti industriali robusti e funzioneranno senza intoppi per molti anni. Linear Technology (ADI) presenta in un video lo Starter Kit IP SmartMesh DC9021B, che consente ai progettisti di valutare rapidamente le prestazioni della rete, integrare sensori diversi e accelerare l'integrazione di hardware e software.
5. In che modo l’energy harvesting potrebbe aiutare IoT e IIoT?Quali sono le soluzioni più innovative?
Com’è prevedibile per le applicazioni in cui i sensori sono posizionati in siti remoti una caratteristica auspicabile è la possibilità di massimizzare la vita della fonte di alimentazione. Mentre nel caso di alcune applicazioni una cella a bottone può fornire energia per 10 anni, in altre potrebbe essere necessaria una potenza aggiuntiva e quindi si potrebbe prendere in considerazione una piccola cella fotovoltaica o forse anche l'energia eolica – sfruttando le fonti di energia ambientale – più frequentemente disponibile come ad esempio luce, calore, vibrazioni, movimento o RF ambientale. Se il fabbisogno energetico di un dispositivo è sufficientemente basso e la sostituzione della batteria risulta difficile o costosa, si potrebbe rinunciare a questo componente e scegliere un'alimentazione basata esclusivamente sull’harvesting da fonti di energia ambientale. La combinazione di MCU a bassissima potenza ed energy harvesting ha dato origine a una vasta gamma di applicazioni non possibili in precedenza. Per maggiori informazioni, visitare https://www.mouser.co.uk/applications/energy-harvesting-new-applications/.
Figura 1: Technical Marketing Manager, EMEA, @ Mouser Electronics
