Industrial Internet of Things (IIoT)

L’analisi dei processi interni ad un’azienda e dei suoi macchinari ha tra i suoi scopi più importanti la manutenzione predittiva, in grado di ridurre i tempi di fermo imprevisti e ottimizzando la produzione. Sotto questo aspetto, l'Industrial Internet of Things (IIoT), parte del più ampio complesso degli strumenti e servizi a sostegno dell’operabilità nell’universo del Building Facility Management, racchiude tutto il mondo dei sensori e degli strumenti interconnessi fra di loro e collegati alla rete Internet che permette di raccogliere, scambiare e analizzare i dati provenienti dai macchinari industriali, dalle strutture e da tutti gli apparati interconnessi.

L’utilizzo dell’IIoT facilita l’individuazione dei miglioramenti possibili per quello che riguarda la produttività e l’efficienza degli impianti, permettendo importanti vantaggi economici, come naturale evoluzione del Sistema di Controllo Distribuito (Distributed Control System - DCS) e consente una maggiore automazione dei processi nell’industria e lo sfruttamento del Cloud Computing per perfezionare e ottimizzare il controllo degli impianti.

L’IIoT basa la sua efficienza sulle principali tecnologie di sicurezza informatica, il Cloud Computing, i Big Data, la robotica e molte altre, tra le quali:

Cyber-Physical Systems (CPS): questa tecnologia è alla base dell’IoT ed è la modalità principale attraverso la quale poter connettere tra di loro i macchinari, permettendo di unire le dinamiche dei processi fisici ai software di un computer
Cloud computing: grazie a questa tecnologia è possibile caricare e recuperare facilmente risorse e servizi IT da Internet invece che collegarsi direttamente ad un server, dal momento che i file sono conservati su sistemi di archiviazione Cloud

Edge Computing: l'utilizzo del modello di calcolo distributivo dove l'elaborazione dei dati avviene in prossimità della loro sorgente, al fine di migliorare i tempi di risposta e risparmiare sulla larghezza di banda
Big Data Analytics (BDA): il processo di raccolta e analisi di grandi volumi di dati

Intelligenze Artificiali e Machine Learning

I sistemi IIoT generalmente presentano un’architettura strutturata a più livelli.

Il Device Layer (Livello del Dispositivo) fa riferimento ai componenti fisici (hardware) come i sistemi cyber-fisici, i sensori e i macchinari.
Il Network Layer (Livello di Rete) è costituito dalle connessioni fra i componenti fisici, come i protocolli di comunicazione, il Wi-Fi e il Bluetooth.
Il Service Layer (Livello di Servizio) è formato dalle applicazioni che analizzano, trasformano e raggruppano i dati per tipologia rendendoli disponibili al Content Layer (İnterfaccia Utente, composto da tutti i dispositivi utilizzabili dall’uomo per visualizzare dati, come per esempio computer, tablet, occhiali per la realtà virtuale o aumentata.

Le applicazioni per l’industria
Nel contesto di un ambiente produttivo l’IIoT è in grado creare una comunicazione tra gli elementi di un impianto industriale, mettendo l’azienda nelle condizioni di poter aumentare i livelli di produzione, ottenere un’efficienza energetica più elevata e avere una maggiore sicurezza dell’ambiente produttivo.
Grazie ai sensori intelligenti che possono essere installati sui macchinari e all’interno degli ambienti è possibile ottenere informazioni, controllare e comunicare da remoto con gli impianti industriali, consentendo di accrescere la produttività e l’efficienza del processo aziendale e incrementare la sicurezza, sia delle apparecchiature che per gli addetti alla lavorazione. All’interno delle macchine, hanno la capacità di rilevare informazioni su temperatura e usura delle componenti meccaniche in modo tale da poter organizzare le manutenzioni necessarie prima che si verifichino delle rotture o dei guasti riducendo il rischio di fermo impianto.
Per poter beneficiare di tutti i vantaggi messi a disposizione dall’IIoT, è fondamentale che ogni elemento che fa parte della catena produttiva venga monitorato affinché ogni passaggio, anche le interazioni uomo-macchina, durante la produzione possa essere descritto attraverso i dati digitali raccolti tramite i sensori installati.
Un impianto produttivo automatizzato, però, deve essere in grado di mettere in comunicazione i sensori tra di loro e con i sistemi aziendali affinché il sistema possa effettivamente considerarsi intelligente e verificare le condizioni operative necessarie per supervisionare e controllare l’operatività dell’impianto nel suo complesso.
Infine, per aumentare maggiormente la sicurezza, nei punti di passaggio dei diversi reparti possono essere installati dei sensori particolari, detti sensori di rilevamento e spostamento. Questi sensori sono in grado di fornire informazioni per quanto riguarda il numero di persone e mezzi presenti in modo stazionario e di passaggio e con che frequenza all’interno di un determinato ambiente e tracciano i percorsi privilegiati per raggiungere spazi differenti. Inoltre, i dati raccolti possono dare informazioni ai veicoli a guida autonoma sulla presenza di ostacoli e indicazioni su come evitarli.
L’obiettivo dell’IIoT è rendere l’attività produttiva più efficiente in termini di costi, tempi e risorse. In questi termini si prevede che la manutenzione predittiva farà risparmiare fino al 12% sulle riparazioni programmate e ridurre costi complessivi di manutenzione fino al 30%.
L'introduzione di sistemi di rilevamento connessi ad Internet è in grado di ottimizzare il consumo energetico e si considera ormai comune che gli strumenti IIoT siano integrati in tutti i dispositivi che utilizzano corrente elettrica, in modo tale da comunicare con il fornitore di servizi e bilanciare in modo efficace l’acquisto e l’uso di energia. Difatti, l’IIoT è molto importante per la Smart Grid (l'insieme della rete di informazione e della rete di distribuzione elettrica che consente di gestire quest'ultima in maniera “intelligente”), poiché fornisce sistemi per raccogliere informazioni relative all’uso dell’energia in modo automatizzato per migliorare l'efficienza, l'affidabilità, l'economia e la sostenibilità di un impianto minimizzando la possibilità di sovraccarichi e variazioni di tensione.

L’industria automobilistica
L'uso dell'IIoT nella produzione automobilistica comporta la digitalizzazione di tutti gli elementi della produzione, consentendo all’azienda, ai fornitori e ai produttori di rispondere rapidamente e proficuamente a tutte le esigenze che possano presentarsi.
Le fabbriche produttrici di automobili hanno generalmente stabilimenti di produzione locati in diversi paesi, dove vengono costruiti diversi componenti dello stesso veicolo. L’IIoT può identificare rapidamente potenziali problemi di manutenzione prima che portino a tempi di fermo e permette di collegare tra loro gli impianti di produzione. Non solo, l’IIoT agevola anche la trasmissione di dati tra l’azienda e il cliente finale, in quanto permette di costruire un canale di comunicazione tra le due parti.
Inoltre, si possono includere nuovi strumenti e nuove funzionalità all’interno del processo di produzione, consentendo ad esempio la modellizzazione e la personalizzazione dei veicoli attraverso la progettazione assistita ad alta precisione.
In ultimo, l’IIoT permette la cooperazione tra il personale e i robot, lasciando a questi le attività più impegnative o ripetitive, velocizzando il ciclo di produzione.

L’industria petrolifera e del gas
Con il supporto dell’IIoT, grosse quantità di dati possono essere archiviate e inviate dagli impianti di perforazione e dalle stazioni di ricerca al Cloud per l'archiviazione e l’analisi, dando all'industria petrolifera e del gas la capacità di connettere tra di loro macchinari, dispositivi, sensori e persone, aiutando nel contempo le aziende ad affrontare meglio le fluttuazioni della domanda e dei prezzi e ridurre al minimo l'impatto ambientale.
In tutta la filiera, l’IIoT può migliorare il processo di manutenzione e la sicurezza generale. Per esempio, i droni collegati alla rete Internet possono essere utilizzati per rilevare perdite di petrolio e di gas in luoghi difficili da raggiungere oppure per identificare i punti deboli in complesse reti di condotte. Ciò consente una migliore gestione del rischio e la consapevolezza dello stato di tutta la filiera di produzione e fornitura. Una maggiore connettività può anche aiutare le aziende ad adeguare i livelli di produzione in base ai dati in tempo reale riguardanti lo stoccaggio, la distribuzione e la domanda prevista.
Un altro vantaggio che queste tipo di industria può ottenere attraverso l’IoT si applica ai processi di esplorazione delle riserve di petrolio e gas, in quanto le indagini possono essere eseguite in modo molto preciso e affidabile tramite i modelli 4D costruiti mediante Imaging Sismico. Questi modelli sono in grado di mappare le fluttuazioni dei livelli di petrolio e di gas, possono calcolare le esatte quantità di risorse disponibili in un determinato giacimento e stimare la durata della vita dei bacini e possono anche monitorare i livelli di temperatura e pressione. Con l’applicazione di sensori intelligenti e l’utilizzo di perforatrici automatizzate, le aziende hanno la possibilità di monitorare l’avanzamento durante tutta la lavorazione, rendendola più efficiente e sicura. Inoltre, i dati provenienti dai dispositivi installati e collegati alla rete Internet possono essere raccolti per essere analizzati in tempo reale e archiviati anche per lunghi periodi di tempo, in modo tale da avere sempre disponibile uno storico, cosa molto utile per poter fare previsioni accurate.

L’industria agricola e gli allevamenti
Nel settore dell’agricoltura, l’IIoT supporta, sostiene e agevola gli agricoltori a prendere decisioni sui periodi appropriati di semina e raccolta e su eventuali trattamenti necessari, sia del terreno che della pianta. I sensori che vengono installati raccolgono dati sullo stato del suolo e sulle condizioni meteorologiche e propongono i programmi più opportuni per la concimazione e l’irrigazione.
Per quanto riguarda invece gli allevamenti, le aziende possono impiantare nell’animale un microchip in grado di raccogliere dati sullo stato di salute generale dell’animale e rintracciarlo in caso di necessità.

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