Dai robot in fabbrica alla fabbrica-robot

La fabbrica diventa un ecosistema sostenibile, intelligente, sostenibile ed efficiente. Integrazione cloud, AI, 5G e vulnerabilità agli attacchi esterni. La sfida della convergenza tra IT e OT pone al centro persone e competenze. Fino a pochi anni fa, la tecnologia operativa (OT/operations) e la tecnologia dell’informazione (IT) funzionavano in modo prevalentemente indipendente. Oggi, operativi e personale IT possono andare oltre la mera risposta ai problemi per un rapporto fisiologico e continuo, e la loro collaborazione è spesso la chiave della digital transformation dell’azienda.

La convergenza diventa inevitabile. Già dagli anni Ottanta, gli innovatori cercavano di realizzare una collaborazione tra IT e OT al fine di ottenere prestazioni real-time impiegando tecnologie rese disponibili dall’automazione industriale. Questo sviluppo è stato reso possibile dall’introduzione del PC il cui potenziale in industria molti riconobbero. La parola chiave è diventata connettività. I sistemi SCADA permettono un controllo remoto grazie alla tecnologia di rete, ma non assicurano l’acquisizione e trasmissione in real-time dei dati dai vari punti sensibili nel processo di produzione. Per questo, sono stati sviluppati sistemi ICS/SCADA (industrial control systems) che sono passati da sistemi chiusi e proprietari ad architetture aperte che hanno incorporato Internet e diverse reti. Lo sviluppo di sensori intelligenti in connessione con reti wireless a banda larga e l’introduzione della robotica avanzata stanno avviando “fabbriche intelligenti” capaci di ridurre gli sprechi di materiali e componenti (predictive maintenance), ridurre la fault-detection media (augmented reality troubleshooting, ART) e di modificare rapidamente le linee di produzione a seconda dell’andamento dei mercati e ridurre i tempi di consegna. La fabbrica diventa – con i suoi robot in rete, il sistema wireless di comunicazioni che connette il monitoraggio e controllo del supervisore del processo di produzione, il controllo del workflow, del programma di base dell’impianto, l’uso dei materiali, i livelli di inventario, consegna e spedizione, gli ordini, l’amministrazione, il magazzino, l’impiego o riuso di scarti, la distribuzione, il controllo del mercato e dei clienti – un unico ecosistema intelligente, efficiente e sostenibile. E, come per tutti gli ecosistemi, si ha un effetto secondario che deriva dalla interconnessione reti di comunicazioni e intranet proprietarie: la vulnerabilità ad attacchi esterni.

Uno dei principali fattori che spingono verso la convergenza è la maggior automazione di tutti i processi fisici e informatizzazione. Questo permette di ottimizzare tutte le singole funzioni con grande flessibilità, raggiungendo elevati livelli di efficienza ma producendo anche una enorme mole di dati da gestire. A questo punto, sorge il problema che questi dati provengono da molte sorgenti eterogenee e, di consdeguenza, sono caratterizzati da formati e standard spesso incompatibili. Serve quindi sviluppare sistemi in grado di integrare e comprendere questa crescente massa di dati al fine di estrarne significati utili a indirizzare i processi decisionali e progettuali. Nulla di particolarmente nuovo, ma reso sempre più difficile dalla volubilità dei mercati, dalla complessità tecnologica dei prodotti e dalla necessità di reagire con la massima rapidità alle sfide dei competitor sul mercato globale. Si entra quindi nel campo del machine learning, dei big data e più in generale dell’intelligenza artificiale, in grado di fornire un vantaggio competitivo alle aziende più avanzate in termini di velocità (time-to-market), di flessibilità e qualità.

Abbiamo visto che l’obiettivo della convergenza IT/OT è la fusione di tutti i dati disponibili in un insieme utile che permetta una visione integrata di tutto il processo industriale, spesso riferito come Industria 4.0.La tecnologia che sta rendendo possibile l’acquisizione dei dati relativi a tutti gli elementi fisici coinvolti nel processo è l’Industrial Internet of Things (IIoT), cioè l’insieme di sensori intelligenti, apparecchiature e piattaforme di misura collegate tramite Internet ai sistemi di elaborazione dati. Si tratta va verso gli ambienti in cui ogni infrastruttura, ogni macchinario sono dotati di sensori in grado di connettere via Internet lo stato complessivo del sistema, inclusi gli operatori umani dotati di dispositivi indossabili. Questo approccio consente un maggior controllo in tempo reale su ogni aspetto della produzione, consentendo di implementare strategie flessibili in grado di inseguire le esigenze mutevoli del mercato e di attuare metodologie di manutenzione predittiva e di fault detection and recovery per minimizzare downtime e costi di riparazione. Un altro aspetto chiave è l’ottimizzazione della supply chain che, integrata con i reparti produttivi mediante magazzini e inventari sensorizzati e robotizzati, permette di ridurre i costi, evitando scarti o fermi per mancanza di forniture.

Infine l’integrazione del retail, mediante la “sensorizzazione” dei punti vendita e l’analisi in tempo reale del consumo, consentono strategie di marketing mirate e tempestive. L’impiego di tecniche di machine learning consente inoltre di personalizzare sui singoli bacini di utenza le campagne promozionali e le scorte. Nell’evoluzione delle smart factory, la nuova rete 5G promette di essere il principale catalizzatore dello sviluppo. Secondo le previsioni, il 5G avrà un impatto importante sull’automazione dei processi (funzioni diagnostiche,  monitoraggio,  adattamento in tempo reale sulle necessità, riparazioni automaticamente quando necessario o di ordinare componenti malfunzionanti, macchine in grado di contattare da sole il “supporto umano”); sulla logistica (robot, trasporto autonomo, identificazione dei prodotti, tracciamento, controlli di sicurezza e localizzazione di persone e beni); sull’automazione della produzione (controllo dei processi di produzione, produzione automatica di prodotti in base alle esigenze del cliente); sull’IT aziendale (dispositivi portatili di monitoraggio e controllo, integrazione di impianti di produzione nell’infrastruttura IT aziendale, realtà aumentata, modalità di manutenzione e riparazione da remoto).

CYBER SECURITY

Questa evoluzione è resa possibile da un impiego estensivo di Internet sia tramite reti cablate sia via radio, con un crescente impiego del Wi-Fi e del 5G. A questo, si aggiunge lo sviluppo di applicazioni web based eventualmente in cloud. Il risultato è una crescente vulnerabilità dal punto di vista della sicurezza informatica che può dare luogo a due ordini di problemi. Il primo è il sabotaggio di parti critiche della fabbrica, con il rischio di interruzioni e guatsi della produzione. Il secondo è il furto a scopo di spionaggio industriale di dati sensibili di tipo amministrativo o tecnico in grado di danneggiare pesantemente i programmi aziendali con il rischio di gravi danni all’immagine e ripercussioni legali.

Le tradizionali tecniche impiegate nel settore IT, per esempio i firewall, non sono sufficienti a proteggere gli impianti di una fabbrica in quanto dotati di standard e di protocolli diversi ed eterogenei. Anche in questo caso, si stanno sviluppando tecniche basate su intelligenza artificiale in grado di monitorare in tempo reale tutti i flussi di dati e di rivelare tempestivamente anomalie.

INTEGRAZIONE CLOUD

Oggi, algoritmi creati e messi a punto nell’infrastruttura IT possono essere eseguiti in ambienti OT, e viceversa, dati OT provenienti da sensori e dispositivi edge sono inviati agli ambienti cloud per completare quei dati fondamentali a sostegno dell’efficienza aziendale. I dati da OT, da macchine (edge), di ridotta quantità, ma veloci e diversificati, sono modellizzati e processati da infrastrutture IT e filtrati. Ogni azienda dovrebbe poter selezionare la scala di adozione della convergenza IT/OT a seconda della propria dimensione, struttura e posizione nella nazione, tenendo conto dlla capacità di storage, dell’impegno della banda e delle risorse sistemiche. Tuttavia, in Italia esistono notevoli limitazioni all’applicazione di una ottimale convergenza IT/OT a partire, in moltissimi casi, dalla larghezza di banda di rete disponibile per lavorare in modo continuo. L’alternativa è inviare i dati in cloud per l’analisi, il che vuol dire che il processo assume una forma a singhiozzo e il processo decisionale in real-time non è possibile. Un altro aspetto limitativo è che molte fabbriche italiane non sono ancora collegate a Internet o si trovano in aree con scarsa disponibilità di rete. In questo modo o le aziende raccolgono grandi quantità di dati che inviano al cloud, utilizzandone poi solo una piccola parte oppure non inviano abbastanza dati nel cloud, limitandosi solo a quelli che ritengono al momento utili. Dasti raccolti in questo modo presentano varie limitazioni che richiedono integrazioni tra piattaforme cloud e analytics.

L’INDUSTRIA 4.0 IN ITALIA

Nel 2019, il Politecnico di Milano (Dipartimento di Ingegneria Gestionale) ha pubblicato un Rapporto dal titolo “Industria 4.0. La rivoluzione si fa con le persone!” nel quale ha presentato una fotografia dinamica dello stato dell’industria italiana dal punto di vista della migrazione verso il digitale. Secondo il rapporto, sono molte le imprese italiane ad aver iniziato il percorso di evoluzione digitale. L’Osservatorio Industria 4.0 indica che su 192 imprese (153 grandi aziende e 39 PMI), l’80% ritiene che l’Industria 4.0 sia una rivoluzione che porterà cambiamenti radicali con grandi potenzialità ancora da esprimere, ma solo il 20% la considera soltanto un’evoluzione di quanto già avviato negli anni precedenti. Ma questi giudizi vanno confrontati con il fatto che solo un’azienda su tre ha effettuato una valutazione della propria preparazione digitale (digital readiness), il 54% è interessato a farlo in futuro, mentre il 14% non lo ha fatto e non ha intenzione di farlo. I progetti 2019 e 2020 delle aziende riguardano gli investimenti in industrial IoT (48%), in industrial analytics (39%) e advanced automation (33%), mentre se si considera un orizzonte di 3-5 anni le priorità diventano advanced automation, cloud e additive manufacturing. Intelligenza artificiale e blockchain non sono ancora rilevanti nei piani di investimento dei prossimi 5 anni, con alcune eccezioni per le aziende di grandi dimensioni. Le imprese italiane che hanno iniziato a utilizzare le tecnologie 4.0 nei processi si trovano a gestire il loro impatto sull’organizzazione. In maggioranza, le aziende sono attente ai cambiamenti di processo e di flusso (54,2% del campione), a quelli nelle attività e modalità di lavoro del personale (45,3%) e alle competenze tecniche (42,7%). Meno del 20% si è concentrato sull’impatto su ruoli, competenze gestionali e relazionali e sui comportamenti attesi. Quando, però, le imprese si soffermano su aspetti organizzativi, lo fanno fin dalle prime fasi dei progetti: nel 18,8% dei casi in avvio e nel 20,8% durante lo sviluppo.

Concludendo, la convergenza tra IT e OT porterà vantaggi tangibili e chiari alle aziende oltre a un aumento della flessibilità e delle prestazioni. Un prerequisito per ottenere questi benefici riguarda il fatto che le strategie IT e OT devono essere armonizzate mediante modelli di governance e di processo comuni. E’ molto importante che la gestione dei dati e le strategie di sicurezza siano gestiti centralmente in autonomia se le risorse e le competenze interne lo consentono o attraverso servizi gestiti ad hoc. In questo modo il processo di convergenza IT/OT potrà garantire il successo aziendale e migliorare l’intero settore produttivo ed economico.

 

Fonte: http://www.datamanager.it/2020/07/dai-robot-in-fabbrica-alla-fabbrica-robot/