Cloud manufacturing: cos'è, applicazioni e vantaggi - Industry 4 Business

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Cloud manufacturing: cos’è, applicazioni e vantaggi

Industrial Internet of Things, Big data analytics, robotica sono solo alcune delle applicazioni del cloud manufacturing. Di che si tratta, perché conviene adottarlo e come sta cambiando i processi produttivi

30 Ago 2021

Josephine Condemi

Giornalista

Il cloud manufacturing è l’utilizzo del cloud computing nel manifatturiero: prima di capire di cosa si tratta e dove viene applicato, è quindi necessaria una breve introduzione al cloud computing e i suoi vantaggi.

Cos’è il cloud computing

Il cloud computing è, letteralmente, una “nuvola computazionale”: ovvero, un sistema che utilizza la rete Internet per rendere disponibili risorse informatiche, sia hardware che software, on demand.

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Il cloud computing consente di usufruire di capacità di calcolo, archiviazione e analisi dati, applicazioni memorizzate su hardware e software remoti, ovvero situati in rete, “sulla nuvola”.

Video: Che cos’è il cloud? – CNBC International (Inglese)

Esistono tre tipi di architettura cloud: il cloud pubblico, in cui tutta l’infrastruttura è gestita dal provider del servizio e l’accesso è regolato tramite browser web previa registrazione di un account; il cloud privato, ad uso esclusivo di una organizzazione, in cui servizi e infrastruttura sono gestiti in una rete privata; il cloud ibrido, che combina gli altri due a seconda delle esigenze.

La “nuvola virtuale” si basa sul pay per use, la tariffazione a consumo: l’utente paga un canone in base all’utilizzo effettivo o previsto delle risorse in rete, anziché investire e manutenere hardware, data center e server fisici. Le caratteristiche del servizio erogato vengono definite sulla base di appositi SLA – Service Level Agreement.

Il cloud computing è uno degli esempi per eccellenza di servitizzazione (servitization), ovvero di come le aziende fornitrici, che vendevano beni o prodotti fisici, li abbiano trasformati grazie alla rete in una erogazione di servizi.

I servizi di cloud computing comprendono: le infrastrutture come servizio (IaaS); le piattaforme come servizio (PaaS), da cui sono nate le piattaforme integrate come servizio (iPaaS) e le piattaforme dati come servizio (dPaaS); i software come servizio (SaaS); i desktop come servizio (DaaS) fino al paradigma del “Tutto come servizio” (XaaS).

Infrastrutture come servizio (IaaS)

IaaS – Infrastructure As a Service: in questo caso, è l’intera infrastruttura ICT ad essere in cloud. Le risorse fisiche dell’infrastruttura, grazie ad appositi software, diventano risorse logiche “installate sulla nuvola” e disponibili on demand. Il servizio fornisce “blocchi di costruzione” per l’IT sul cloud e l’accesso a funzionalità di rete nonché a hardware dedicati.

I server, lo storage dei dati, la sicurezza, le risorse di calcolo sono tutte esternalizzate “sulla nuvola” e gestibili da un cruscotto di monitoraggio prestazioni in tempo reale: ogni risorsa dell’infrastruttura viene proposta come componente distinta secondo il pay per use. Questo consente di dimensionare le risorse in base alla domanda e azzerare tutti i costi relativi all’hardware “in locale”.

Piattaforme come servizio (PaaS)

PaaS – Platform As a Service: le piattaforme offerte in cloud per lo sviluppo di applicazioni. Le piattaforme comprendono i linguaggi di programmazione, le librerie e tutti i servizi che servono agli sviluppatori, ma già configurati e ottimizzati, quindi utilizzabili, senza impegnare tempo e risorse nella gestione dell’hardware e del software necessari all’attività.

Lo sviluppo, il test, la distribuzione e la gestione di applicazioni software possono essere implementati più rapidamente, senza passare dalla configurazione rispetto all’infrastruttura di server, rete, storage in “locale”.

Dalle PaaS sono nate le iPaas, le piattaforme di integrazione come servizio, e le dPaaS, le piattaforme dati come servizio. Le iPaas sono piattaforme in cloud che integrano dati e processi tra cloud, tra cloud e mobile, per progetti specifici. Le dPaaS sono piattaforme in cloud già configurate dai fornitori e interamente dedicate alla gestione dei dati, dall’analisi all’interfaccia in tempo reale tramite app dedicata.

Software come servizio (SaaS)

SaaS – Software As a Service: sul cloud in questo caso vengono messe a disposizione le applicazioni software e le loro infrastrutture. I SaaS sono prodotti completi, interamente gestiti dal provider: l’utente può scegliere come configurare gli accessi ma non controlla l’infrastruttura sottostante. Viceversa, non ha a proprio carico i costi relativi ad aggiornamenti, manutenzione e gestione.

L’accesso al servizio avviene attraverso Internet, le condizioni del servizio si basano sempre in pay per use e relativa sottoscrizione del contratto. Il SaaS è un modello di distribuzione, riguarda quindi tutti i diversi tipi di software, dai gestionali alla Data Analytics e viene generalmente utilizzato per le app rivolte agli utenti finali.

Desktop come servizio (DaaS)

DaaS – Desktop As a Service: il desktop viene virtualizzato e reso accessibile in cloud. In pratica, la configurazione di un sistema operativo viene memorizzata come se fosse una fotografia e distribuita su più supporti. L’accesso al desktop può avvenire quindi via web attraverso più dispositivi.

La gestione in cloud e on demand comporta un’attenzione maggiore alla sicurezza dei dati che viene definita dagli appositi SLA contrattuali.

Tutto come servizio (XaaS)

XaaS – Everything As a Service: l’unione dell’Internet of Everything e del cloud computing. In teoria, la possibilità di unire tutte le funzionalità dell’Internet of Things e quindi dei dispositivi IoT con quelle del cloud, connettendo oggetti ad architetture computazionali sempre più efficaci. Lo XaaS è una soluzione integrale oltre che integrata, che comprende tutti i servizi fin qui menzionati e aggiunge la dimensione dell’IoT.

I vantaggi del cloud computing

Risparmio sui costi

Il cloud computing consente di evitare gli investimenti in infrastrutture fisiche come hardware e server per data center locali: dall’acquisto alla configurazione fino all’elettricità e alle risorse necessarie per la manutenzione e la gestione. Il modello pay per use permette di pagare solo per il consumo effettivo delle risorse utilizzate.

Velocità 

Il cloud computing abbatte le barriere sui tempi di accesso al servizio: le risorse sul cloud sono immediatamente disponibili sui dispositivi desiderati e monitorabili in tempo reale. L’accesso in modo semplice a diverse tecnologie comporta la riduzione dei tempi di immissione dei prodotti sul mercato: il cloud consente di sviluppare a partire da strumenti già configurati e ottimizzati.

Affidabilità e continuità di servizio

I provider di servizi cloud hanno generalmente una rete di siti ridondanti che permettono il mirroring dei dati: il ripristino di emergenza in caso di anomalie o disaster recovery è particolarmente veloce ed efficace.

Ciò garantisce la continuità operativa e riduce i costi di backup dei dati, ad esempio in caso di smarrimento dei supporti fisici come i computer portatili. Il cloud, per la sicurezza, consente di eliminare tutti i dati contenuti nei supporti smarriti. Inoltre, il business del provider si basa sulla qualità del cloud offerto: questo comporta un’adeguata aderenza nel tempo agli standard di servizio.

Flessibilità

Il cloud computing è flessibile: il modello on demand comporta un adeguamento delle prestazioni in base al carico richiesto. È possibile in pochi clic effettuare l’approvvigionamento anche di grandi quantità di potenza di calcolo, risorse di archiviazione, larghezza di banda o, viceversa, ridimensionarle a seconda delle esigenze.

Tra le conseguenze: miglioramento delle prestazioni, ottimizzazione del carico di lavoro delle risorse umane che possono essere impiegate in mansioni differenti, gestione ottimale dei picchi di traffico senza incidere negativamente sull’esperienza dell’utente.

Scalabilità

Il cloud offre una copertura globale: che si tratti di risorse di infrastruttura, piattaforma, software, la connessione in rete consente l’accesso potenziale al servizio da qualunque parte del globo. La distribuzione in più luoghi fisici della stessa risorsa può avvenire in pochi clic.

Cos’è il cloud manufacturing? 

Il cloud manufacturing, letteralmente la “produzione in cloud”, detto anche Manufacturing as a Service, “produzione come servizio”, è l’utilizzo del cloud computing nel manifatturiero.

Ovvero, il trasferimento delle risorse informatiche aziendali usate in produzione dai sistemi fisici alla “nuvola”: infrastrutture, piattaforme, software in cloud che vengono integrate per migliorare il processo produttivo.

Video – Cloud Manufacturing – Lin Zhang – Cloud Manufacturing Research Center, Beihang University  – (in inglese con sottotitoli)

Il cloud manufacturing può essere effettuato a diversi livelli: dalle applicazioni, ai servizi, infine alle risorse produttive vere e proprie.

Il cloud manufacturing comprende IaaS – Infrastructure as a Service, Paas – Platform as a Service e Saas – Software as a Service. Si parla di IaaS nella gestione di server, storage e networking; di PaaS nella gestione delle piattaforme di sviluppo applicazioni; di SaaS nella gestione in cloud dei software tipici del manifatturiero come ERP – Enterprise Resource Planning, MES – Manufacturing Execution System, MRP – Materials Requirements Planning, PLM – Product Lifecycle Management, SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition, PLC – Programmable Logic Controller nonché software che riguardano la modellizzazione 3D, la gestione della supply chain e dell’e-commerce. Potenzialmente, qualsiasi tipo di software utilizzato in produzione può essere gestito in cloud.

Tutti i servizi in cloud vengono erogati in modalità pay per use e on demand: l’azienda ne paga l’utilizzo ai fornitori, che prendono a loro carico i costi di gestione e manutenzione.

Una esternalizzazione in cambio di scalabilità, flessibilità, accesso immediato alle informazioni da più dispositivi, integrazione delle piattaforme di produzione, trasparenza dei processi. I servizi abilitati dal cloud possono migliorare la pianificazione e l’operatività di tutte le aree di produzione.

Inoltre, l’azienda potrà a propria volta far accedere il cliente a servizi on demand durante il ciclo di vita del prodotto: dalla progettazione personalizzata alla tracciabilità fino al controllo e gestione delle prestazioni nel post-vendita.

Quali sono i vantaggi del cloud manufacturing? 

Il cloud manufacturing concretizza le potenzialità del cloud computing.

Flessibilità

L’utilizzo del cloud computing consente di ottimizzare i diversi processi produttivi non solo sulla domanda ma anche rispetto alla logistica di approvvigionamento e distribuzione, per ridurre eventuali dipendenze nonché l’impatto ambientale dei processi. L’accesso in remoto grazie alla connettività consente la disponibilità delle informazioni da qualsiasi dispositivo e qualsiasi luogo.

Collaborazione

La disponibilità di informazioni condivise facilita la collaborazione tra le diverse parti di un team progettuale o le diverse aree di un’impresa, senza bisogno di allineamenti continui. La visibilità delle diverse fasi dei processi, quindi la trasparenza delle operazioni, facilita e semplifica le decisioni e la risoluzione di eventuali problemi, aumenta l’efficienza produttiva e incentiva il dialogo tra dipendenti, fornitori e clienti.

Efficienza

Il cloud manufacturing consente una capacità produttiva diffusa, che consente di modulare risorse e macchinari a seconda della domanda, monitorata in tempo reale. Il SaaS comprende infatti l’utilizzo di machine learning per gestire e prevedere i picchi di domanda, redistribuire i carichi di lavoro, monitorare i livelli di magazzino e l’aderenza ai Kpi di ogni processo, migliorando i tempi di produzione e consegna, riducendo i sovraccarichi e gli sprechi. Tutti i processi sono monitorabili da un pannello di controllo che gestisce le attività sincronizzate.

Sicurezza

Il cloud manufacturing prevede l’utilizzo della crittografia e di backup automatici sui dati memorizzati all’interno dei data center sulla “nuvola”, che restano accessibili in modo indipendente in qualsiasi momento. Gli aggiornamenti del software sono centralizzati, questo annulla il rischio di obsolescenza e riduce la vulnerabilità agli attacchi esterni.

In quali settori può essere applicato il cloud manufacturing?

cluster computing cloud manufacturing

Il cloud manufacturing può essere applicato in tutti i settori del comparto industriale e manifatturiero in cui ci sia necessità di razionalizzare, standardizzare, semplificare e velocizzare i processi produttivi, dalla pianificazione al post-vendita.

Robotica 

Il cloud manufacturing consente di integrare nella produzione sia i tradizionali robot industriali che i cobot, i robot collaborativi.

Sia robot che cobot velocizzano i tempi di produzione e riducono i costi, sollevano gli operatori umani da compiti meccanici e ripetitivi, ottimizzano gli spazi e limitano la possibilità di errore, quindi i costi delle rilavorazioni. I software che li abilitano possono essere connessi al cloud così come i dati che raccolgono durante la loro attività.

Tecnologie 3D

Il cloud manufacturing abilita le tecnologie 3D di realtà aumentata, realtà virtuale nonché la manifattura additiva, utilissime in fase di prototipazione rapida per velocizzare i tempi di sviluppo del prodotto e simulare possibili scenari prima dell’immissione sul mercato. RA e RV sono anche utilizzate in chiave formativa nell’ambito della sicurezza sul lavoro.

Industrial Internet of Things e Big data analytics

L’IoT – Internet of Things, letteralmente “Internet delle Cose”, è la rete connessa di dispositivi fisici abilitati ad Internet. I dispositivi IoT sono dotati di sensori che registrano le interazioni con il mondo esterno e scambiano dati con altri dispositivi o utilizzatori finali grazie alla connessione attraverso sistemi embedded e/o cloud computing.

L’Industrial Internet of Things è l’applicazione sul piano industriale dell’IoT: architetture computazionali che supportano datacenter e software sempre più evoluti per ottimizzare la produzione.

Il cloud computing viene usato nell’IIOT per archiviare ed elaborare in profondità i dati gestiti in tempo reale: sul cloud vengono spostati i data center e i server che gestiscono la potenza di calcolo e la memoria del sistema computazionale.

L’elaborazione dei dati su cloud è centralizzata: gli input devono “mettersi in coda” ed attendere la risposta, in tempi di attesa che vengono chiamati tempi di latenza. In un’architettura puramente cloud, questi tempi si allungano, non consentendo una reazione in tempo reale del sistema: per questo nell’IIOT si utilizzano soluzioni miste di cloud, fog e edge computing, con diversi livelli di elaborazione dei dati. “Sulla nuvola” vengono inviati solo i dati che necessitano di una elaborazione profonda.

Dati che possono riguardare SaaS come il MES, che monitora il controllo di produzione, il PLM che gestisce il ciclo di vita del prodotto, l’ERP che pianifica le risorse d’impresa. L’elaborazione in cloud contestualizza il dato rispetto allo storico e fornisce supporto alle decisioni strategiche.

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