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Il Software per l'Industria 4.0

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Tutto il software per Industria 4.0. Dai PLC ai Big data.

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Il Software per l'Industria 4.0

  1. 1. L’industria 4.0 è caratterizzata da una decisa transizione negli ambienti pro- duttivi dalle tecnologie analogiche alle tecnologie digitali. Ovviamente, le tec- nologie digitali erano già presenti nelle fabbriche a partire dagli Anni ’70, ma con Industria 4.0 il software assume un’importanza predominante a tutti i livelli, poiché è il cuore e il cervel- lo delle principali tecnologie abilitanti (Key Enabling Technologies – KET’s): dal software embedded nelle macchine utensili a controllo numerico,nei robot e nei PLC che controllano i centri di lavoro ai sistemi di gestione delle sup- ply chain, dal firmware che controlla sensori e oggetti intelligenti all’IoT e al cloud, dai sistemi per il controllo di qualità all’analisi dei big data. In altre parole, il software si espande sia a livello orizzontale, collegando e integrando i vari silos applicativi delle aziende (sistemi di progettazione, si- mulazione, produzione, automazione, logistica,sistemi gestionali,CRM,sistemi direzionali, etc), sia a livello verticale, scalando tutti i livelli della ‘piramide della conoscenza’: dati, informazioni, conoscenza, saggezza, come rappre- sentata nella tabella. Integrazione sempre più spinta I principali tipi di software industria- le sono i sistemi SCADA (Supervi- sory Control And Data Acquisition), DCS (Distributed Control System), HMI (Human Machine Interface), MES (Manufacturing Execution Syastem) e MOM (Manufacturing Operation Ma- nagement). In particolare i tradizionali sistemi SCADA sono basati su sistemi di elaborazione centralizzati mentre i DCS sono basati su reti gerarchiche di computer distribuiti (Edge Com- puter). In pratica questa suddivisione non esiste più poiché tutti i principali sistemi SCADA sono in grado di gestire qualsiasi combinazione di PLC, edge computer, server locali e in cloud. I produttori tradizionali di questi siste- mi, come le multinazionali Bosch, GE, Omron, Siemens, e le italiane Reply, Progea e Copadata, entrano sempre di più nel campo della progettazio- ne, mentre le software house leader nel campo della progettazione (CAD, CAM,CAE,PDM,FEM) come Autode- sk, Dassault, PTC e Altair si integrano sempre più con la produzione, anche grazie ai progressi fatti dal software di macchine utensili CNC, stampanti 3D e robot. Per esempio, Creo 4.0 di PTC colma il divario tra CAD 3D e stampa 3D consentendo di progettare, otti- mizzare, convalidare e stampare con un unico software, e rende la proget- tazione più intelligente consentendo la creazione di strutture di reticoli uni- formi controllate parametricamente, la connessione diretta alle stampanti 3D, la convalida e gestione dei lavori di stampa e la connessione diretta a centri servizi esterni, se non si hanno in azienda le tecnologie necessarie per realizzare i prototipi o i prodotti finiti. Autodesk e Altair puntano all’ottimiz- zazione topologica e strutturale degli oggetti prodotti con la stampa 3D e nuove filosofie di progettazione come il Design Generativo, mentre Dassault eccelle nelle applicazioni di realtà vir- tuale immersiva e aumentata. I pro- duttori di networking e di piattaforme, IL SOFTWARE PER L’INDUSTRIA 4.0 DAI PLC AI BIG DATA 90 giugno 2017 Giancarlo Magnaghi Consulente g.magnaghi@studiomagnaghi.it INDUSTRIA 4.0
  2. 2. come Cisco e Microsoft, supportano i due principali ambiti applicativi dell’In- ternet delle cose (IoT): Massive IoT, caratterizzata da basso costo, basso consumo e grande numero di disposi- tivi connessi (trasporti,logistica,domo- tica,smart cities) e Mission Critical IoT, con applicazioni caratterizzate da alta affidabilità,bassa latenza e alta capacità, come richiesto dalla applicazioni IIoT (Industrial Internet ofThings) per l’au- tomazione della fabbrica,dove spesso il vecchio protocollo HTTP non è adatto e si utilizzano protocolli più leggeri e veloci come MQTT (Message Queue TelemetryTransport) usato nei servizi cloud per la trasmissione massiccia di dati in tempo reale, progettato per te- lemetria, comunicazione client/server e comunicazione Machine-to-Machine (M2M), e AMQP (Advanced Message Queuing Protocol), adatto soprattut- to per connessioni ‘server-to-server’ snelle e robuste. I grandi produttori internazionali di ERP, come SAP, Ora- cle e Microsoft, ma anche gli italiani, come Centro Software, Panthera, Pas- separtout, Team System, Zucchetti e Octobus (perAS/400),si stanno attrez- zando a vari i livelli per l’industria 4.0, spesso invadendo anche i campi del PLM (Product Life Cycle Management), del CRM e della Business Intelligence. Ovviamente anche gli storici prota- gonisti dei data base e dell’analisi dei dati come SAS, IBM e HPE sono pre- senti, soprattutto per quanto riguarda il trattamento dei big data. La sicurezza è un must Infine, non è possibile dimenticare il software per la sicurezza industriale, che comprende sicurezza fisica (con- trollo accessi, telesorveglianza, sistemi antintrusione e antincendio),controllo dei data center (DCIM Data Center Infrastructure Management) e degli edifici (BMS – Building Management System) e Cybersecurity (firewall,anti- malware, IDS, IPS, monitoraggio dei sistemi di pagamento elettronici). La vera sfida, è rappresentata dal fatto che tutti questi software devono pote- re lavorare insieme in tempo reale,con un’inedita integrazione tra Information Technology (IT),OperationTechnology (OT) e AutomationTechnology (AT), ma le conseguenze di un malfunziona- mento, di un guasto, di una mancanza di energia elettrica, di un incendio, di un errore umano o di un sabotaggio intenzionale si possono propagare pro- vocando danni gravissimi e difficilmen- te prevedibili. Purtroppo non siamo ancora in grado di dominare livelli di complessità così elevati e di isolare tempestivamente le fonti dei proble- mi, come dimostra il fatto che quasi ogni giorno si bloccano importantis- simi servizi Internet, banche, compa- gnie aeree,stazioni ferroviarie,impianti petroliferi, ospedali, servizi pubblici a causa di guasti, virus, ransomware e attacchi APT (Advanced PersistentTh- reats).È quindi fondamentale disporre di piattaforme hardware, software e TLC sicure e ridondanti,implementare robusti sistemi di business continuity e verificare in modo sistematico il livello di sicurezza dei sistemi con analisi dei rischi, penetration test, sistemi di mo- nitoraggio e manutenzione predittiva. 91giugno 2017 INDUSTRIA 4.0 PIRAMIDE DELLA CONOSCENZA TIPI DI OPERAZIONI PRODOTTI SOFTWARE Saggezza Applicazioni intelligenti in grado di supporta- re/prendere decisioni unendo l’esperienza a grandi capacità di calcolo e modelli di simu- lazione Intelligenza artificiale, sistemi esperti, sistemi predittivi, realtà virtuale/aumentata, sistemi ciberfisici autonomi, sistemi di progettazione avanzati e di manutenzione predittiva Conoscenza Analisi, sintesi e integrazione delle informazioni strutturate e non strutturate (big data) ERP, CRM, OLAP, Business Intelligence, sistemi tradizionali di analisi, progettazione e simula- zione Informazioni Aggregazione, controllo, gestione operazioni e transazioni Sistemi SCADA, DCS, MES, BMS, APP per terminali mobili, sistemi transazionali, logistici e contabili Dati Produzione, trasmissione e acquisizione di dati elementari Firmware, software embedded, data logger, reti di sensori, protocolli di comunicazione, controllo accessi e posizione

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