Prima ancora che il paradigma “Industry 4.0” venisse coniato in occasione della Hannover fair 2011, Danieli Automation è stata pioniere nella digitalizzazione dei processi produttivi come fattore competitivo essenziale per confermare la propria leadership tecnologica nella fornitura di sistemi di automazione per la metal industry. Un’intensa attività di R&D che ha visto coinvolta come partner tecnologico anche COPA-DATA.

1. Premessa
1
Industria 4.0 “Made in Italy”:
L’esperienza di Danieli Automation
Dalla tecnologia abilitante ai nuovi servizi
offerti ai propri clienti.
Dicembre 2016
AUTORI:
Marco Ometto – Executive Vice President
BU Digi&Met and R&D - Danieli Automation SpA
Via B. Stringher – Buttrio (UD)
Tel. 0432 518xx
m.ometto@dca.it
Giuseppe Menin - Industry Manager - COPA-DATA Italia
Via Pillhof, 107 – 39057 Frangarto (BZ)
Tel. 0471 674134 – Cell. 335 1033095
giuseppe.menin@copadata.it

2. Premessa
2
1. Premessa
Nel convegno “IoT & Big Data” svoltosi in occasione dell’edizione 2016 di SPS Parma, COPA-
DATA ha illustrato come un moderno sistema SCADA possa essere impiegato all’interno del
contesto Smart Factory (Rif. memoria: “NO SMART FACTORY WITHOUT SECURITY- Un
approccio pragmatico alla smart factory senza rinunciare alla sicurezza”).
In particolare si è accennato a:
 Le necessità di integrare gli impianti esistenti equipaggiati da controllori con
protocolli di comunicazione diversi.
 Integrazione OT-IT-IoT (Operation Technology, Information Technology,
Internet of Things).
 Cybersecutity: Segregazione in “security zone” (ref. IEC62443), per proteggere
gli apparati legacy, deboli lato sicurezza informatica.
Si è visto come uno SCADA moderno possa assumere il ruolo di “process gateway”:
Offrendo la libertà di integrare sia flussi di comunicazione on-premise (ad esempio verso
sistemi MES, BI o ERP) che “cloud-based”:

3. La visione di Danieli Automation
3
Questa memoria, in continuità con la precedente, illustra un’applicazione concreta realizzata
dalla società Danieli Automation di Buttrio (UD). Danieli Automation, nella realizzazione di un
articolato progetto di R&D volto alla digitalizzazione dei processi produttivi si è servita del
sistema SCADA di COPA-DATA come componente per assolvere 2 compiti precisi:
 Realizzare un’interfaccia uomo macchina innovativa
 Realizzare il concetto di “process gateway”
2. La visione di Danieli Automation
Danieli Automation è stata pioniere nel concetto di Smart Factory a partire dalla fine della prima
decade degli anni 2000, aggiornando il proprio portafoglio prodotti grazie ad un’importante
attività di R&D. Questi progetti erano finalizzati a fornire un adeguato sistema di monitoraggio
controllo ed esecuzione di processi produttivi “sostenibili” superando l’usuale perimetro dello
stabilimento produttivo.
Con l’avvento nel 2013 del paradigma “Industria 4.0”, Danieli ha avuto una conferma della
propria visione strategica attraverso i 3 pilastri fondamentali, ovvero:
 Centralità del “Fattore Umano”: Approccio HITL (human-in-the-loop) con
utilizzo di sistemi di simulazione, analisi comportamentale, tecniche di machine
learning, miglioramento della sicurezza funzionale, impiego di ROBOT nei
compiti pericolosi, …
 Estesa raccolta dei dati di processo: E’ di fondamentale importanza
raccogliere i dati di funzionamento in modo diffuso, stabile e affidabile (anche
lato cyber-security) sia su nuovi impianti che su impianti esistenti.
 Servizi innovativi connessi ad una piattaforma di data analytics: I dati
raccolti dovranno essere trasformati in informazioni grazie a tecniche data-
analytics che formeranno la conoscenza necessaria a supporto delle decisioni.
Da qui si innestano nuovi servizi volti a migliorare il business complessivo del
cliente finale.
3. Un’assistente virtuale al servizio dell’operatore
L'industria di processo sta cominciando a capire che lo sviluppo di interfacce operatore e
ambienti di lavoro ottimali possono avere un impatto sulla sicurezza degli impianti e sulla

4. Un’assistente virtuale al servizio dell’operatore
4
redditività. L'automazione è diventato il fattore che permette agli operatori di rendere il prodotto
migliore, più efficiente e in linea con gli obiettivi SSS (Salute, Sicurezza, Sviluppo).
Ciò che più differisce dai vecchi sistemi di controllo è l’innovativa interfaccia uomo-macchina,
chiamata Operator Assistant – OA. Concentrando gran parte dell'intelligenza necessaria
all'interno del sistema di automazione, è possibile offrire un nuovo approccio al controllo del
processo, semplificando al minimo il numero di comandi che l'operatore in precedenza doveva
considerare, riducendo il suo intervento ad un numero limitato di situazioni.
Intense ricerche e studi di ingegneria cognitiva sono state fatte con l'obiettivo principale di
ridurre il numero di comandi e segnali inutili per l'operatore e, dall'altro lato, per richiamare tutti
i dati estremamente utili che gli permettono, con una rapida osservazione, di effettuare
decisioni immediate. Infatti, l'ingrediente principale per prendere decisioni corrette è avere le
corrette informazioni in tempo.
Danieli Automation control room of melting and secondary metallurgy area.
Operator Assistant (OA): L’interfaccia operatore multi-touch

5. Un flusso di comunicazione affidabile e performante
5
L'Operator Assistant è quindi diventato il fulcro del pulpito principale. A questo strumento
innovativo è stato dato il compito di assistere l'operatore durante la produzione informandolo
e richiedendo il suo intervento in caso di necessità, con domande semplici e facilmente
comprensibili. Nel processo di progettazione di OA, frutto di un lungo studio del dipartimento
di R&D di Danieli Automation, sono state seguite le indicazioni provenienti dalle normative
IEC 60/417, ISO 7000 e EEMUA. Detto studio, applicato in collaborazione con CopaData
all’ambiente SCADA, ha portato allo sviluppo dello strumento innovativo, potente e versatile
che oggi conosciamo.
4. Un flusso di comunicazione affidabile e performante
Concentriamoci ora sull’infrastruttura di comunicazione. Al centro dell’immagine si osserva un
componente primario: il “message broker”. Message broker ha il compito di instradare i
messaggi tra i vari attori in scena. Gli attori sono i vari enti di assistenza all’operatore di
elaborazione delle informazioni. Ogni attore è in grado di comunicare con qualsiasi altro
attraverso la connessione al message broker. In questo contesto, lo SCADA process gateway
si occupa di collezionare dati provenienti dal campo e di inviarli sotto forma di messaggi
opportunamente strutturati a chi li ha richiesti. Allo stesso modo lo SCADA process gateway
si occuperà della connessione verso sistemi IT (es: SAP) o infrastrutture cloud (es:MS Azure).
Volendo usare una metafora, possiamo immaginare la combinazione message broker +
SCADA process gateway come un treno “freccia rossa 1000” dove i dati sono i passeggeri che
hanno il loro posto a sedere assegnato e viaggiano a 300 km/ora su un’infrastruttura affidabile
con la sicurezza di arrivare a destinazione nei tempi previsti.

6. Un flusso di comunicazione affidabile e performante
6
La connettività e l’integrazione con l’esistente
Lo SCADA si occupa di realizzare la connessione con il campo. E’ fondamentale potersi
collegare in modo nativo a più dispositivi possibili. Occorre disporre di un numero elevato di
driver di comunicazione così da interfacciare impianti di diversi produttori e proporre la
soluzione su impianti esistenti. Anche la comunicazione bidirezionale verso sistemi ERP, IT o
IoT deve essere garantita attraverso appositi connettori. E’ altresì prevista un’espansione della
connettività attraverso un modulo OPC UA server.
L’importanza delle prestazioni
Tuttavia non basta solo collegarsi. Occorre garantire un flusso di dati bidirezionale affidabile e
performante. Occorre poter leggere i dati dal campo in modo “atomico” per alimentare i modelli
descrittivi del processo con informazioni coerenti. Occorre garantire una velocità di
aggiornamento adeguata affinché applicazioni basate su OLAP (On-Line Analytical
Processing) possano disporre di informazioni sufficienti.
Dalla gerarchia CIM alla pervasività delle informazioni
Da quanto detto, si può osservare che una delle grandi
innovazioni della piattaforma tecnologica è rappresentata
dal superamento della classica gerarchia a livelli del
modello CIM (Purdue CIM reference model).
In una Smart Factory occorre disporre di una condivisione
delle informazioni sia verticale (dal campo verso ERP e
viceversa) che orizzontale (tra le workstation operatore
nello stesso livello).
Allora le informazioni raccolte dal campo sono disponibili a tutti gli attori all’interno della
moderna fabbrica intelligente. In questo modo, un’applicazione specializzata nel controllo di
processo ha accesso diretto ai dati letti dal campo e può conoscere la sequenza di azioni
eseguite dall’operatore. Grazie a queste informazioni e all’esperienza maturata nei lotti
precedenti, l’applicazione secondo l’approccio “prescriptive analytics” (supporto alle decisioni)
può fornire messaggi o suggerire sequenze di comandi all’operatore per migliorare la qualità
del materiale o aumentare l’efficienza energetica dell’impianto. Le informazioni saranno
disponibili direttamente nella postazione “Operator Assistant” o dove ritenuto più utile.
Si ottiene così un flusso di informazioni tra i diversi componenti del sistema di controllo, dove
ognuno svolge una funzione specifica ma da ogni postazione è possibile interagire con le
informazioni prodotte da qualsiasi altro.

7. La piattaforma DIGI&MET
7
Architetture on-premise e cloud-based
Lo schema sopra illustrato si completa all’interno dello stabilimento stesso, un classico
esempio di architettura on-premise. Anche sistemi MES o ERP sono integrati nella medesima
architettura. A naturale completamento del sistema vi è l’apertura verso il servizio cloud
Microsoft Azure attraverso uno specifico connettore diretto.
E’ così possibile offrire ai clienti che dispongono di più siti produttivi una visione di insieme dei
propri stabilimenti o centralizzare alcune applicazioni di analytics direttamente nel cloud con il
supporto continuo di Danieli Automation.
Configurabilità della piattaforma
Ogni impianto è diverso dall’altro. Più tecnici lavorano in team su progetti che richiedono mesi
di lavoro. In questo contesto è strategico l’engineering. Occorre un ambiente configurabile, a
ridotto tenore di scripting, supportato da procedure assistite. Si garantisce così una maggiore
qualità del lavoro, una riduzione dei tempi di ingegneria. Infine, anche la fase di training per i
nuovi tecnici diviene più semplice.
Cyber-security by design
La sicurezza informatica è parte integrante della fase di sviluppo software. Per questo sono
considerate tematiche come: segregazione dei protocolli di campo legacy, cifratura della
comnicazione verso cloud, separazione in security zone, defence in depth strategy in accordo
a IEC62443.
5. La piattaforma DIGI&MET
Veniamo ora alla gestione dei dati raccolti. Come trasformarli in informazioni utili? Come
distillare conoscenza? Come unire questa nuova conoscenza all’esperienza dell’utilizzatore
dell’impianto per migliorare le prestazioni complessive del processo?
Questo è il compito della piattaforma DIGI&MET di Danieli Automation. L’acronimo DIGI&MET
sta per DIGital platform for METal industry.
Attraverso DIGI&MET Danieli Automation intende:
 Fornire un impianto “smart” dotato di sistemi intelligenti che supportano l’uomo
nelle decisioni (o addirittura lo sostituiscono automatizzando le decisioni
stesse).

8. La piattaforma DIGI&MET
8
 Divenire “compagni di viaggio” del proprio cliente, aiutandolo a passare
dall’approccio “running the business” a quello “improving the business”.
 Danieli non è più (solo) un fornitore di prodotti, ma di servizi e soluzioni.
 Confrontare dati provenienti da impianti diversi allo scopo di migliorare/evolvere
la qualità dei servizi offerti.
Riassumendo, da un punto di vista tecnologico avremo quindi:
 Una raccolta dati diffusa e continua, dotando di default le macchine dei sensori
e della strumentazione necessaria.
 Una aggregazione ed integrazione dei dati raccolti per trasformarli in
informazioni.
 Un’analisi delle informazioni per trasformarle in conoscenza.
 Una trasformazione della conoscenza in capacità di prendere delle decisioni (e
magari anche di attuarle…).
Le 4 discipline ad oggi disponibili nella piattaforma sono:
 Qs-Maintenance: un servizio di condition monitoring e manutenzione predittiva.
 Qs-Energy: un servizio di energy management per ottimizzare l’utilizzo
dell’energia.
 Qs-Manufactoring: per la gestione della supply-chain.
 Qs-Process: un insieme di sevizi per migliorare la qualità e l’efficienza del
processo.

9. Dal prodotto al servizio
9
6. Dal prodotto al servizio
Un’altra sfida culturale sta nella proposta commerciale: come proporre queste soluzioni ai
propri clienti?
L’approccio classico consiste nella vendita di beni. In questo caso anche la piattaforma
DIGI&MET viene “venduta” al cliente e manutenuta attraverso uno specifico contratto.
L’approccio che si vuole incentivare, anche se il mercato non è ancora maturo, è quello della
cosiddetta “servitizzazione”, dove il cliente non entra in possesso del bene ma riconosce il
servizio prestato attraverso un canone.
In questo caso sono possibili 2 approcci:
 un canone periodico a copertura dei servizi offerti. Si tratta di un approccio
classico, anche non legato ai risultati.
 Un riconoscimento economico del risultato ottenuto in linea con il paradigma
della cosiddetta “outcome economy”. La piattaforma infatti, offre precisi
indicatori di prestazione per i vari servizi offerti. Il cliente allora riconosce il
servizio di mantenimento o di miglioramento di uno o più KPI condivisi.
Quest’ultimo approccio è senz’altro più interessante anche se occorre ancora lavorare su vari
fronti come la confidenzialità delle informazioni condivise ed altri aspetti di carattere
legale/contrattuale.
7. Un’opportunità ed una sfida
La cosiddetta 4° rivoluzione industriale rappresenta senz’altro un’opportunità per le aziende
italiane. Sebbene parte dei concetti qui presentati sono già stati realizzati e funzionanti, molta
strada resta ancora da fare in ambito big data analytics. Per questo servono nuove figure
professionali con qualifiche specifiche: una sfida per le nostre università. Servono imprenditori
lungimiranti e manager disposti a valutare cambi di paradigma. Serve un’infrastruttura
tecnologica a banda larga in grado di sostenere un traffico dati in progressivo aumento. Poi il
tema fondamentale della cyber-security e della confidenzialità delle informazioni. Queste e
molte altre sono sfide per l’intero sistema Italia.
Ci permettiamo infine un suggerimento, un auspicio rivolto a tutti noi attori di questa
rivoluzione: che l’uomo ed il suo “bene-essere” integrale sia sempre il fine ultimo delle nostre
innovazioni. Una rivoluzione tecnologica unita ad un rinnovato umanesimo.