Industrial IoT, cos’è e quali sono i vantaggi per la smart factory - Industry 4 Business

Vodafone Point of View

Industrial IoT, cos’è e quali sono i vantaggi per la smart factory

Focus sull’Industrial IoT: quali sono le principali applicazioni e i vantaggi dello sviluppo dell’Internet of Things agli ambienti manifatturieri. Il valore dell’offerta Vodafone Smart Manufacturing Suite.

26 Nov 2020

Annalisa Casali

Giornalista

Il manifatturiero è tra i settori italiani che investono maggiormente nella trasformazione digitale. Lo fa forte dell’accelerazione impressa dal Piano Nazionale Industria 4.0, che mette a disposizione delle aziende del comparto una serie di incentivi e sgravi fiscali per l’acquisto di tecnologie e servizi di nuova generazione e la formazione professionale. Ma lo fa anche perché molti manager hanno ben compreso l’importanza di abbracciare l’innovazione digitale per beneficiare di vantaggi evidenti, legati per esempio al monitoraggio in tempo reale dei processi così come al miglioramento dell’efficienza operativa e della sostenibilità ambientale.

Tra le tecnologie che stanno ridisegnando il settore, l’IoT gioca un ruolo di primo piano. L’Industrial IoT (IIoT) si diffonde tra le realtà del manufacturing seguendo l’onda montante dell’Internet of Things. Le stime dello studio IDC “Worldwide Internet of Things Forecast, 2020-2025” prevedono che nel 2025 ci saranno quasi 55,9 miliardi di device e oggetti connessi nel mondo e che questi generanno circa 79,4 ZB di dati, in decisa crescita rispetto ai 13,6 ZB prodotti lo scorso anno. La maggior parte dei dati proverrà dalle applicazioni di sicurezza e videosorveglianza, tuttavia una quota rilevante sarà appannaggio proprio delle applicazioni di Industrial IoT.

I numeri del fenomeno Industrial IoT in Italia

Ma cosa è l’Industrial IoT e perché è importante per le realtà manifatturiere guardare con attenzione a questo fenomeno? Con l’acronimo IIoT si fa riferimento all’applicazione dei paradigmi e delle tecnologie propri dell’Internet of Things al mondo industriale. È l’Osservatorio Internet of Things del Politecnico di Milano a mappare l’entità del fenomeno nel Belpaese, dove ben il 54% delle grandi aziende ha avviato nel corso dell’ultimo triennio almeno un progetto di IoT industriale. Tra le applicazioni più “gettonate”, le analytics (con investimenti che nel 2019 hanno toccato quota 630 milioni di euro), il cloud manufacturing (325 milioni), la manifattura additiva (85 milioni) e l’advanced automation (19 milioni di euro).

Gli ambiti dell’Industrial IoT

Con l’IIoT si realizza la piena convergenza tra le tecnologie operative (OT, Operation Technology), che da sempre trovano applicazione in fabbrica, e quelle digitali (IT, Information Technology), che solo in anni recenti hanno trovato spazio nel comparto manifatturiero. Due mondi tradizionalmente separati. L’uno, il primo, fatto di sistemi per l’automazione di macchinari o impianti industriali e il monitoraggio della produzione. L’altro, invece, fatto di tecnologie di acquisizione e gestione digitale dei dati che abilitano nuovi modelli di business data driven e “intelligenti”.

Se si pensa agli ambiti di impiego delle tecnologie di Industrial IoT, tre sono le categorie di applicazioni più diffuse:

  1. Smart factory: in questa categoria rientrano le applicazioni di controllo qualità realizzate nell’ambito degli approcci “zero difetti”. Ma anche quelle che permettono di contenere i downtime e i malfunzionamenti dei macchinari attraverso la manutenzione predittiva. O, ancora, le soluzioni di controllo dello stato di avanzamento della produzione attuate attraverso comunicazioni Machine-to-Machine e la movimentazione intelligente dei materiali.
  2. Smart lifecycle: in questo ambito rientrano le applicazioni che permettono di migliorare tutti i processi di sviluppo dei nuovi prodotti attraverso la raccolta sistematica dei dati provenienti dai prodotti connessi e sensorizzati già sul mercato.
  3. Smart logistics: a questa categoria appartengono tutte le applicazioni che permettono di monitorare in modo più granulare le attività di filiera tramite tag RFId e sensori IoT; gestire la sicurezza e la movimentazione delle merci all’interno di poli logistici più o meno ampi e gestire le flotte.

Ma in che modo le aziende possono mettere a terra il modello dell’Industrial IoT? Le applicazioni dell’Intelligent Manufacturing sono numerose. Ecco le principali.

Industrial IoT e realtà aumentata

I visori di realtà aumentata e gli smart glasses sono usati in prevalenza nelle attività di manutenzione. Attraverso applicazioni di smart assistance, infatti, è possibile offrire un supporto diretto durante gli interventi “sul campo” in due modalità diverse. L’operatore potrà accedere a flussi di lavoro guidati e manuali d’istruzione interattivi sfogliabili con il semplice movimento degli occhi. Ancora, potrà ricorrere a un esperto che, remotamente, lo guiderà passo a passo nell’individuazione del guasto e nella sua risoluzione.

Mixed reality e digital twins

I dispositivi di mixed reality permettono di creare una replica virtuale dei macchinari industriali per visualizzarli e collocarli esattamente nella location di destinazione, valutando i corretti ingombri e anticipando eventuali problemi nella fase di installazione. Attraverso i digital twins è anche possibile condurre simulazioni e stress test senza dover fermare la produzione.

Realtà virtuale e prototipazione virtuale

La virtual reality è utilizzata da progettisti e ingegneri per visualizzare i prototipi digitali e i modelli CAD, in modo da riuscire a comprendere eventuali errori di progettazione e perfezionare le funzionalità senza dover investire in costosi prototipi fisici. Questo migliora il risultato e riduce sensibilmente il time-to-market dei prodotti.

Industrial IoT e robotica

Le tecnologie di automazione stanno cambiando il volto della fabbrica connessa. Robot (che operano in autonomia), mezzi autonomi e robot collaborativi (che cooperano con gli operatori umani), sono già presenti in numerosi magazzini e impianti produttivi e si interfacciano con gli altri dispositivi e sistemi della smart factory.

IIoT e connettività M2M

Nelle smart factory, oggi sensori e attuatori per l’automazione industriale si sommano a una pletora di device e oggetti connessi e intelligenti. Ma le tecnologie di Industrial IoT non si limitano alla fabbrica connessa. La spina dorsale di questi nuovi approcci è rappresentata dalla sensorizzazione pervasiva e della connettività M2M estesa, non solo allo shopfloor ma anche ai mezzi di trasporto e ai magazzini.

Additive manufacturing e stampa 3D

Le stampanti 3D sono usate in modo sempre più massiccio all’interno degli ambienti industriali, per ridurre i colli di bottiglia dei processi produttivi complessi. Grazie alla manifattura additiva, infatti, è possibile realizzare protitipi e mockup in brevissimo tempo, senza sprechi di materie prime (tipicamente metalli, resine e plastica). È anche possibile produrre componenti e semilavorati, o anche prodotti finiti, con geometrie particolarmente complicate, altrimenti ottenibili solo a fronte di scarti consistenti. La stampa 3D permette di dare concretezza alle strategie di personalizzazione di massa, con produzioni economiche anche per piccoli o piccolissimi lotti.

Industrial IoT e wearable

Palmari rugged ma anche visori e occhiali per la realtà aumentata e smartwatch… L’uso dei dispositivi indossabili permette di certificare la presenza degli operatori del manufacturing sul luogo di lavoro ma anche velocizzare l’invio di allarmi su guasti e problemi a impianti e macchinari. Gli stessi device sono anche utilizzati per impartire agli operatori le istruzioni sui compiti da portare a termine. Non meno importante è il loro ruolo nel migliorare la safety di operai e manutentori che lavorano in condizioni particolarmente pericolose per la salute – in prossimità di altiforni oppure all’interno di cisterne in cui si potrebbero sprigionare gas tossici. I wearable permettono di raccogliere informazioni preziose sulla frequenza cardiaca, la temperatura corporea o la postura, che si rivelano particolarmente utili per la prevenzione degli incidenti sul lavoro.

Machine learning

Algoritmi e modelli di autoapprendimento applicati ai dati acquisiti dai sensori disseminati lungo lo shopfloor permettono di prevedere il verificarsi di malfunzionamenti e guasti dei componenti soggetti a usura. È così che si realizza quella manutenzione predittiva che permette di ridurre i fermi tecnici non preventivati. Un’altra applicazione interessante del machine learning applicata al mondo dell’Industrial IoT è il monitoraggio del processo produttivo, attuato attraverso i sistemi ottici potenziati dagli algoritmi di autoapprendimento. Gli stessi sistemi possono essere impiegati per identificare tempestivamente i difetti della produzione e tradurre così in pratica gli approcci “zero defect”.

Radio-frequency identification (RFID) e Blockchain

Le etichette intelligenti (tag) abbinate a varchi e lettori (reader) permettono di tracciare facilmente oggetti singoli, colli e interi pallet, per consentire un tracking più puntuale delle merci in movimento sullo shopfloor. La tecnologia dei registri distribuiti, poi, permette di migliorare l’interoperabilità nell’ambito dei servizi logistici che supportano i percorsi di Industrial IoT, garantendo anche una maggior trasparenza lungo tutta la filiera.

Industrial IoT e 5G

Nel mondo, sono già numerose le sperimentazioni di applicazioni 5G per i casi d’uso legati all’Industrial IoT. Le reti mobili di prossima generazione migliorano sensibilmente l’efficacia dei processi di automazione della catena di montaggio. Questo è particolarmente importante se si confrontano le performance delle reti mobile 5G con i limiti (in termini di interferenze e potenza di segnale) delle attuali connessioni in radiofrequenza. A beneficiare del nuovo standard di comunicazione sarà però anche la qualità delle applicazioni di realtà virtuale e realtà aumentata che supportano molte attività di simulazione degli scenari di produzione e manutenzione.

Servitizzazione: i nuovi modelli di business B2B dell’Industrial IoT

Un tema legato a doppio filo all’evoluzione del modello della manifattura verso l’Industrial IoT è quello della servitizzazione. Espressione italianizzata dell’inglese “servitization”, questo termine indica una tendenza che si sta diffondendo tra le aziende B2B: quella di trasformare il business e il meccanismo di generazione dei ricavi, spostandolo dalla vendita di prodotti all’erogazione di servizi. Servizi costruiti sulla base di un modello data driven che si fonda sulla conoscenza approfondita del cliente del prodotto industriale e delle abitudini d’uso del prodotto stesso. Il modello della servitizzazione è un modello “access focused”, in quanto la proprietà del bene non è trasferita al cliente ma resta al produttore, che eroga l’accesso al prodotto sotto forma di servizio. Il cliente pagherà solo per quanto effettivamente utilizzato, sulla base di formule di tariffazione Pay-per-Use, Pay-per-Performance o Pay-per-Availability. Il report “Industrial aftermarket services: Growing the core” di McKinsey evidenzia che il margine medio sui prodotti nel B2B (una trentina le industrie analizzate) si attesta al 10% contro il 25% di quello normalmente realizzato sui servizi post vendita. La possibilità, dunque, di capitalizzare la maggior conoscenza delle abitudini d’uso del prodotto è concreta e, anzi, auspicabile. Il punto di partenza per questi nuovi modelli è la capacità di rendere il prodotto industriale uno smart product, connesso e dotato di intelligenza. Che si tratti di una turbina, di un compressore o di un altro macchinario, il produttore che integra i servizi di monitoraggio in tempo reale è in grado di proporre modelli di tariffazione letteralmente plasmati sulle esigenze del cliente. Inoltre, mette il cliente in condizione di anticipare rotture e interruzioni riducendo i costi di manutenzione e assistenza, migliorando l’Overall Equipment Effectiveness (OEE).

I benefici dell’Industrial IoT per la smart factory

Volendo semplificare al massimo i benefici degli approcci IIoT, è possibile identificarli in questi tre valori essenziali per la moderna manifattura:

  • Efficienza
    La capacità di raccogliere in continuo i dati sul funzionamento degli impianti, l’andamento dei processi, i consumi, permette di comprendere come le risorse vengono utilizzate e se è possibile trovare un modo più efficace per impiegarle.
  • Safety
    Alcune attività di assemblaggio, stampaggio di parti, ispezione e controllo dei macchinari possono comportare rischi seri per la salute degli operatori. La possibilità di gestire remotamente l’acquisizione di dati, di affidare a robot e macchinari intelligenti le attività più pericolose (quelle operate in prossimità di presse o forni, per esempio), permette all’azienda di garantire una miglior tutela della safety di operai e manutentori.
  • Resilienza
    Gli approcci di manutenzione predittiva permettono di stimare il tempo residuo prima che si verifichi un guasto. Pianificando in anticipo gli interventi del caso sarà possibile ridurre il rischio di fermi non pianificati e i costi associati garantendo maggior resilienza al business.

Vodafone Business Smart Manufacturing Suite: l’Industrial IoT veloce a portata di PMI

Vodafone Business si propone come un partner a tutto tondo per le aziende manifatturiere che intendono abbracciare la rivoluzione dell’Industrial IoT. Non solo connettività NB-IoT e mobile 4G, 4.5G e 5G, ma anche sviluppo rapido di smart App e servizi gestiti per la connettività e le applicazioni della fabbrica connessa. La piattaforma Smart Manufacturing Suite di Vodafone Business mette a disposizione delle realtà manifatturiere un set completo di funzionalità per lo sviluppo e il deployment rapido di applicazioni di ultima generazione. Un’offerta che permette alle aziende di tradurre in pratica gli approcci di Smart Manufacturing, Smart Lifecycle e Smart Logistics attraverso soluzioni e servizi di monitoraggio e controllo remoto di macchinari e impianti; gestione in tempo reale di alert e asset; manutenzione predittiva.

La soluzione di Vodafone Business permette di armonizzare i dati derivanti dai dispositivi industriali grazie ad un gateway di facile integrazione e in grado di proteggere i dati. Smart Manufacturing Suite dà la possibilità di monitorare in tempo reale lo stato della catena di produzione e della qualità degli oggetti prodotti; di effettuare analisi temporali della disponibilità e delle performance dei componenti dell’impianto; intercettare e risolvere guasti nel minor tempo possibile, o evitarli grazie a modelli di rilevamento di anomalie e manutenzione predittiva ed infine di realizzare soluzioni di Closed Loop Manufacturing. Il tutto è di facile integrazione con i sistemi di automazione e gestionali.

L’intero ecosistema dei sistemi e della catena di produzione potrà essere cosi monitorato grazie ad una dashboard personalizzata grazie all’interfaccia grafica di tipo drag-and-drop. A corredo, tutto il valore di un’offerta integrata e completa che spazia dai device fisici alla connettività IoT per arrivare fino al cloud e alla sicurezza gestita, con benefici evidenti da subito: rapidità di deployment, protezione avanzata, ROI rapido.

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Annalisa Casali
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