Industrial IoT, come si differenzia dalla domotica. Il caso di un birrificio italiano

Quali sono le caratteristiche che deve possedere un sistema IoT per operare in ambito industriale. L’esperienza dei Fablab, laboratori di sperimentazione, di cui in Italia si contano già 170 esempi.

05 Feb 2020

Giuseppe Storelli

Camera di commercio di Bari

L’Internet of Things si fa in due: da una parte c’è quello industriale, dall’altro c’è il più familiare utilizzo nella domotica. La necessità di suddividere le tecnologie destinate al mercato consumer, da quelle per il settore business ha portato alla creazione dell’aggettivo industrial che ne fornisce una connotazione specifica. I due mondi condividono l’infrastruttura di base, entrambi infatti sono basati su sistemi di sensori che raccolgono, elaborano o semplicemente connettono dati al fine di velocizzare i processi, aumentare l’efficienza e ridurre i costi complessivi di un prodotto o servizio.

L’utilizzo di sensori e macchinari connessi in ambito industriale rappresenta il cuore pulsante di Industria 4.0 e il concetto di interconnessione è alla base di tutte le strategie di innovazione oggi presenti in azienda. Macchinari, sensori, apparati e robot connessi tra di loro direttamente o mediante strumenti e interfacce (cd. middleware) capaci di analizzare dati, inviare alert e comunicazioni, imparare e persino prendere decisioni sono oggi accessibili alle imprese dei più disparati verticali e domini di applicazione.

I principali elementi di differenziazione oltre a quelli legati all’ambito prettamente applicativo sono legati a hardware, software e protocolli specifici utilizzati quasi esclusivamente nell’ambito industriale appartenenti a piattaforme enterprise che hanno fatto (e continuano a fare) la storia di quel mondo.

Protocolli come Opc, Mqtt Dds o Amqp o piattaforme come Scada e Mes sono una esclusiva dell’Information Technology appartenente al mondo dell’enterprise manufacturing spesso con piattaforme proprietarie legate a uno o più vendor, in controtendenza con quanto accade nell’ambito consumer che invece procede verso l’utilizzo di standard comuni e open.

Gli ambienti fisici per i dispositivi operanti nel mondo industriale inoltre possono variare notevolmente, immaginiamo impianti, fabbriche, luoghi esposti alle intemperie, scenari di gran lunga più difficili e operation critical dell’ambito domestico che pertanto necessitano di strumentazioni certificate, resistenti e con specifiche policy di fallback.

L’ecosistema IoT “rendendo connessi” sensoristica e impianti prevede un range di software, strumenti, e ambiti applicativi praticamente infinito che spazia su possibilità e utilizzi più svariati, tra i più importanti possiamo annoverare:

  • raccolta e analisi dei dati: ogni implementazione industriale dell’IoT ha caratteristiche uniche in termini di gestione dei dati e di scala di implementazione. I tipi di dati che utilizza, i metodi di raccolta e di analisi provengono probabilmente da sensori e software distribuiti all’interno di macchinari altamente complessi e personalizzati.
  • ambienti difficili: in molti casi, i sensori e altre apparecchiature connesse mediante tecnologie di Industrial IoT vengono specificatamente impiegate in aree ostili per l’uomo, tra cui caldo elevato, freddo estremo, umidità elevata e scarsa ventilazione, che richiedono materiali e tecnologie avanzate.
  • controllo qualità: uno dei principali modelli applicativi dell’IIoT è legato alla raccolta e analisi dati al fine di automatizzare i processi di controllo qualità lungo tutta la filiera (dall’approvvigionamento delle materie prime sino alla fase di produzione, distribuzione e vendita).
  • efficienza energetica: individuare pattern predittivi mediante sistemi di AI e automatizzare i processi di efficienza energetica è un altro dei compiti cruciali dell’IoT in ambito industriale rivoluzionando gli approcci standard legati all’implementazione e la raccolta di dati di sensori intelligenti nei sistemi HVAC e di illuminazione.

 I Fablab, luoghi di sperimentazione in ambito industriale

 Un caso concreto di applicazione delle tecnologie di Industrial Internet of Things è rappresentato da un’associazione di makers e innovatori costituitasi attorno a un Fablab.

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“Un fab lab (dall’inglese fabrication laboratory) è una piccola officina che offre servizi personalizzati di fabbricazione digitale. Generalmente dotato di una serie di strumenti computerizzati in grado di realizzare, in maniera flessibile e semi-automatica, un’ampia gamma di oggetti.”

Nati da un’idea di Neil Gershenfeld, docente del Massachusetts Institute of Technology, oggi se ne contano oltre 1800 diffusi in tutto il mondo di cui più di 170 solo in Italia, operanti nell’ambito delle tecnologie di Impresa 4.0 prima ancora della nascita della definizione stessa. Il comune denominatore di questi “laboratori favolosi” è l’adesione a un decalogo di regole principalmente legate a principi di condivisione della conoscenza.

A sperimentare questo tipo di tecnologie nell’ambito industriale è una piccola e media impresa di produzione di birra artigianale, uno degli oltre 800 micro-birrifici diffusi su tutto il territorio nazionale, con esigenze specifiche legate alla misurazione delle temperature e più in generale dei processi di produzione della birra durante tutte le sue fasi.

La soluzione adottata, grazie al supporto del fablab, consiste nell’implementazione di un sistema automatizzato di controllo e monitoraggio, in locale e in remoto, delle diverse fasi del processo produttivo dalla macinazione all’ammostamento, dalla fermentazione al confezionamento e dei relativi costi.

Il tutto utilizzando tecnologie open source basate su infrastruttura Arduino, una delle invenzioni tecnologiche made in Italy che ha avuto più successo al mondo attraverso la quale è possibile programmare software di robotica e intelligenza artificiale a costi bassissimi e con curve di apprendimento altrettanto basse.

Il processo di sperimentazione è durato circa due mesi analizzando i diversi processi aziendali e digitalizzando l’intera filiera produttiva.

L’adozione delle tecnologie Industrial IoT ha garantito una maggiore qualità del prodotto finito e, soprattutto, un attenzionamento dei costi e della loro incidenza su ogni singolo litro di birra artigianale prodotto. Oggi l’impresa è in grado di monitorare in tempo reale la totalità dei processi, assieme all’andamento delle temperature, ph e flussi in ogni fase della produzione ricevendo in caso di avarie tecniche o di anomalie alert e notifiche mediante i più comuni sistemi di messaggistica.

Il futuro dell’iniziativa anche grazie all’utilizzo di tecnologie di open hardware prevede l’estensione del progetto a tutta la rete di micro-birrifici italiani con visioni prospettiche anche volte al superamento dei confini nazionali.

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