Le definizioni OPC UA che le aziende manifatturiere devono conoscere
Open Platform Communications (OPC) e OPC UA (Unified Architecture) sono standard che facilitano lo scambio di dati tra controllori logici programmabili (PLC), interfacce uomo-macchina (HMI), server, client e altri macchinari ai fini dell’interconnettività e della circolazione delle informazioni.
Tale genere di interconnettività e comunicazione è ovviamente essenziale in uno stabilimento di produzione, poiché esistono numerose tipologie di apparecchiature, dispositivi e macchinari che misurano i parametri di processo, producono i dati o li registrano.
Attualmente l’enfasi si sta spostando sempre più sul potenziamento della connettività e della comunicazione nel settore manifatturiero. I macchinari, i server, i client e i dispositivi non funzionano in isolamento. Inoltre, quando si possiedono dispositivi, software, PLC, HMI e macchine differenti, e ciascuno/a produce dati nel proprio formato, è necessario interpretare tali dati. È qui che entra in gioco lo standard OPC che, in termini semplici, è un traduttore in grado di comprendere i dati provenienti da diverse fonti e di trasmetterli in un senso e nell’altro nel formato riconosciuto e compreso da ciascuna fonte.
Storicamente, lo standard OPC Classic era costituito da tre distinti protocolli principali, vale a dire OPC Historical Data Access (OPC HDA), OPC Data Access (OPC DA), OPC Alarms and Events (OPC A & E), e da altri protocolli, adottati largamente nel settore manifatturiero per le esigenze di interconnettività. Tuttavia, lo standard OPC Classic dipende dalla piattaforma e si affida a tecnologie su base Windows.
OPC UA rappresenta il principale erede dello standard OPC Classic e uno dei suoi vantaggi principali è l’indipendenza dalla piattaforma, che ne consente l’integrazione facile in Windows, Linux, Mac, Android e altre piattaforme, un aspetto molto importante per il settore manifatturiero in cui le macchine e i sistemi spesso funzionano su piattaforme differenti. Inoltre, tale standard combina tutti i distinti protocolli in un’unica specifica ai fini della semplificazione. Tra gli altri vantaggi chiave si annoverano il fatto che lo standard OPC UA può essere implementato con facilità, lo scambio di dati è sicuro, è compatibile con i sistemi legacy e le infrastrutture esistenti, e consente la scalabilità.
La compatibilità con i sistemi legacy soddisfa i requisiti degli stabilimenti e delle fabbriche che non necessariamente dispongono del budget per acquistare nuove apparecchiature e infrastrutture informatiche, un altro importante fattore positivo nel contesto manifatturiero.
Lo standard OPC UA è stato quindi adottato nei settori di controllo dei processi, oil & gas, alimenti e bevande, gestione dei rifiuti e farmaceutico.
Il ruolo dello standard OPC UA nel settore manifatturiero
Il settore manifatturiero presenta numerosi e complessi requisiti operativi e di comunicazione. Le macchine, i sensori, i server, i client, le applicazioni e i diversi dispositivi producono svariati output e punti di dati. Spesso i dati devono essere scambiati tra i macchinari e i dispositivi per venire poi analizzati al fine di migliorare la produttività, ridurre gli sprechi, aumentare gli utili e identificare nuove catene di valore e modelli aziendali.
Inoltre, è spesso presente un contesto geografico di cui è necessario tenere conto. Ad esempio, consideriamo uno scenario in cui un’azienda nel settore dei prodotti alimentari e delle bevande produca prodotti a base di carne, di formaggio e altri prodotti caseari presso diversi stabilimenti. Ognuno di tali impianti possiede i propri sistemi, le proprie apparecchiature e le proprie linee di prodotti. L’azienda ha deciso di concentrare i propri sforzi sulla riduzione degli sprechi e sull’aumento della produttività, senza compromettere la conformità agli standard di sicurezza.
Per raggiungere tali obiettivi, i singoli stabilimenti devono inviare una quantità considerevole di dati a server remoti e questi ultimi devono essere in grado di comprendere i diversi dati che ricevono provenienti da più fonti. Inoltre, l’azienda ha sviluppato un’applicazione di reportistica in ambiente Linux per generare trend basati sui dati degli stabilimenti. La stessa ha poi sviluppato un’altra applicazione in ambiente Windows che analizza i trend identificati dall’applicazione di reportistica. Tale applicazione suggerisce quindi nuove impostazioni per i macchinari in base ai trend, per soddisfare gli obiettivi aziendali di riduzione degli sprechi e di aumento della produttività. Le principali sfide in tale scenario sarebbero ovviamente lo scambio di dati, la loro interpretazione e la loro consegna.
Una soluzione OPC UA rappresenterebbe la risposta ideale a tale dilemma. L’azienda potrebbe allestire server OPC UA in grado di ricevere i dati da tutte le diverse macchine e i dispositivi presso le varie località, e di tradurre i dati in un formato utilizzabile dall’applicazione di reportistica.
Non solo: i server sarebbero inoltre in grado di comunicare sia con l’applicazione di reportistica in ambiente Linux che con l’applicazione in ambiente Windows. In ultimo, i server OPC UA potrebbero rinviare le impostazioni finali, rettificate e suggerite per i macchinari, agli stabilimenti e alle loro macchine, negli specifici formati richiesti.
L’azienda riuscirebbe quindi a raggiungere i suoi obiettivi in modo efficiente ed economico.
Il principale ruolo dello standard OPC UA nel settore manifatturiero, come illustrato nel precedente scenario, consiste di fatto nell'agevolazione della comunicazione e nel superamento degli ostacoli tradizionali alla comunicazione industriale.
Le principali ragioni per cui lo standard OPC UA verrà utilizzato sempre di più nel settore manifatturiero
Le principali ragioni per lo standard OPC UA verrà adottato ed utilizzato sempre di più nel settore manifatturiero sono le seguenti:
- Consente lo Smart Manufacturing
- Contribuisce alla riduzione della complessità della comunicazione tra i dispositivi e i macchinari, migliorando così l’efficienza complessiva degli impianti
- È compatibile con i sistemi legacy, i nuovi macchinari e le linee di prodotti
- È multipiattaforma
- Non è un formato proprietario
- È in grado di ricevere e interpretare molteplici punti di dati da fonti differenti
Inoltre, è regolarmente aggiornato per includere altre tecnologie e nuovi standard, quali tecnologia mobile e JSON. È chiaro che questo standard è destinato a durare.
Il settore manifatturiero è un ambiente altamente competitivo, e le aziende che vi operano devono offrire costantemente prodotti di alta qualità, in modo da mantenere un vantaggio competitivo. Pertanto, numerose aziende in tale settore stanno investendo in varie tecnologie nuove e innovative per restare all'avanguardia.
Lo standard OPC UA rappresenta la risposta a numerose sfide importanti che il settore manifatturiero sta affrontando e, in ultima analisi, la sua implementazione consente di ridurre gli sprechi, aumentare gli utili e diminuire le spese operative.
Occupa pertanto una posizione ottimale, che gli consente di soddisfare le richieste di un settore manifatturiero in costante evoluzione.
