La scelta di un gateway IoT adeguato può risultare un’operazione complicata e impegnativa per i proprietari di fabbriche e per i responsabili di produzione. Il gateway giusto consente a questi ultimi di sfruttare il potenziale dell’IoT e di altre applicazioni Industry 4.0 nei loro processi.
Questo articolo illustrerà dieci passaggi fondamentali per la selezione del gateway giusto per le proprie esigenze industriali.
10 considerazioni essenziali per la scelta di un gateway per Industrial IoT
1. Qual è lo scopo del gateway?
La prima fase di realizzazione di un gateway IoT richiede la valutazione dell’obiettivo e della funzionalità richiesta al gateway. Questa valutazione dovrebbe rappresentare l'aspetto principale del processo di selezione.
Consideriamo due esempi che illustrano tale concetto.
Supponiamo che il proprietario di una fabbrica voglia pianificare la manutenzione preventiva delle macchine nello stabilimento, allo scopo di prevenire il guasto dei macchinari ed evitare costose riparazioni. Per realizzare questo obiettivo dovrebbe installare sulle macchine sensori che ne misurano le prestazioni generali ed i parametri critici. Il gateway selezionato in questo caso dovrebbe essere in grado di raccogliere questi dati in modo sicuro e dovrebbe avere una gestione allarmi per informare il proprietario della fabbrica se una determinata macchina si sta, ad esempio, surriscaldando.
Il gateway dovrebbe poi trasferire questi dati relativi alle prestazioni macchina all’unità di elaborazione analitica nel cloud. Quest’ultima andrebbe infine a valutare i trend delle prestazioni di tutte le macchine nel corso del tempo e sarebbe così in grado di individuare quali macchine stanno per avere problemi di prestazioni. Il proprietario della fabbrica potrebbe quindi pianificare la manutenzione preventiva sulle macchine che stanno presentando queste condizioni.
In un altro scenario, un coltivatore vuole migliorare il suo raccolto e automatizzare l’irrigazione della sua fattoria. In questo caso il coltivatore dovrebbe installare sensori nella sua fattoria per misurare parametri ambientali quali la quantità di acqua nel terreno, la luce, la temperatura e l’umidità ambientali. Il modello di gateway selezionato dovrebbe essere in grado di raccogliere i dati dai sensori, filtrarli e inviare soltanto quelli necessari al sistema di irrigazione per l’automazione del processo. Inoltre, Il gateway dovrebbe trasferire tutti i dati all’unità di elaborazione analitica nel cloud. Quest’ultima potrebbe quindi valutare i trend, permettendo al coltivatore di individuare quali fattori influiscono sul raccolto e proporre le soluzioni migliori.
Sulla base dei precedenti esempi, è chiaro come il gateway ideale sarà diverso in base all’obiettivo e alla funzionalità richiesta.
2. Quanti dati è necessario che il gateway raccolga dai sensori?
Alcune applicazioni possono richiedere l’implementazione di centinaia di sensori, mentre in altre situazioni è possibile siano presenti oltre diecimila sensori nello stesso sito;, ogni sensore potrebbe rilevare una serie di trenta letture al secondo. L’analisi dei volumi di dati richiesti rappresenta l’importante passo successivo nel processo di selezione del gateway.
In aggiunta, a seconda dei requisiti in termini di volume di dati, il produttore ha la possibilità di installare più di un gateway, e tale opzione è un altro fattore essenziale di cui si deve tenere conto.
3. I dati raccolti dai sensori devono essere filtrati?
I dati dai sensori possono essere raccolti ed inviati direttamente all’unità di elaborazione analitica nel cloud. Tuttavia, in numerosi progetti IoT non tutti i dati dai sensori sono necessari per l’elaborazione, oppure è possibile che il gateway debba eseguire alcune operazioni preliminari all’elaborazione dei dati ottenuti dai sensori prima del loro invio all’unità di elaborazione analitica.
Quindi è possibile che un produttore debba acquistare un gateway in grado di filtrare con precisione i dati raccolti dai sensori e di eseguire complesse operazioni di pre-elaborazione dei dati.
I gateway capaci di svolgere queste operazioni avanzate di filtraggio ed di pre-elaborazione sono denominati gateway per edge analytics.
4. Dove verrà installato il gateway?
È possibile che sia richiesta l’installazione del gateway in un’unità HVAC oppure ad elevata altitudine e, di conseguenza, il gateway dovrebbe essere resistente ed in grado di funzionare in condizioni estreme.
Alcuni modelli di gateway sono progettati per funzionare in intervalli di temperatura compresi tra -30° C e +70° C, a un'altitudine fino a 5000 m, e sono resistenti a forti urti e vibrazioni. E’ importante selezionare un gateway idoneo all’ambiente di funzionamento previsto.
5. Quali opzioni di connettività, protocolli e interfacce sono offerti dal gateway?
Numerose piattaforme IoT utilizzano opzioni di connettività a breve distanza, ad esempio Bluetooth e Wi-Fi, con Ethernet e comunicazione cellulare per le esigenze di connettività più a lungo raggio. Sempre più produttori e proprietari di fabbriche scelgono di monitorare le operazioni che si svolgono nelle loro fabbriche o nei loro stabilimenti in modalità remota, attraverso gli smartphone. Esistono modelli di gateway IoT che offrono opzioni di connettività a lungo raggio, ad esempio LTE-M.
Non tutti i gateway IoT sono equivalenti da questo punto di vista e, in generale, meno costoso è il gateway, minori sono le opzioni di connettività fornite, un fattore importante di cui tenere conto.
Il gateway dovrebbe essere in grado di supportare protocolli standard come TCP/IP e HTTP, così come protocolli come Modbus, MQTT e OPC UA. Inoltre, un gateway che viene utilizzato in un contesto industriale dovrebbe avere tra le sue funzioni diverse interfacce seriali, interfacce LAN e porte USB.
6. Quanti dati può memorizzare il gateway?
I gateway industriali installati nelle fabbriche raccolgono solitamente le letture di più sensori ogni secondo. Tuttavia, è possibile che si verifichino situazioni di indisponibilità della rete che obbligano il gateway a memorizzare tali dati mentre vengono risolti i problemi di rete.
La maggior parte dei modelli di gateway reperibili sul mercato dispone di capacità di archiviazione, ma un gateway installato nel tipico ambiente industriale deve essere in grado di memorizzare una quantità significativa di dati per lunghi periodi di tempo. Si consiglia quindi di investire in un gateway che consenta l’espansione della memoria e sia dotato di ulteriori alloggiamenti micro-SD affinché il gateway possa conservare anche alcuni GB di dati.
7. Il gateway dispone di funzioni e opzioni di sicurezza integrate?
La sicurezza dei dati nei gateway è fondamentale per la sicurezza dell’intera piattaforma IoT. Anche se la gran parte dei gateway moderni dispone di opzioni di sicurezza integrate, vale comunque la pena di verificare quali standard di crittografia sono impiegati dal gateway, se fornisce processi di autenticazione e se è in grado di rilevare la manomissione.
8. Il gateway è certificato?
Il modello di gateway deve avere la certificazione CE/FCC/CE o altro, in ottemperanza agli standard richiesti per i prodotti elettronici nella regione di installazione. Vale la pena inoltre ricordare che esistono ulteriori certificazioni, come ad esempio Mobile PTCRB/GCF e certificazioni di sicurezza dati e certificazioni per installazione in ambienti con rischio di esplosione.
9. I dispositivi esistenti, i macchinari e le apparecchiature già in possesso del cliente devono essere integrati nella piattaforma IoT?
In molti casi, le fabbriche e i produttori impiegano dispositivi e macchinari installati da tempo e con una lunga vita utile. Spesso non è possibile o economicamente fattibile aggiornare tali dispositivi per connetterli direttamente al cloud. In tali casi, il gateway scelto dovrebbe essere compatibile con i dispositivi esistenti ed essere in grado di connettersi alle apparecchiature già in possesso del cliente, per assicurare l’integrazione di tutti i dati della fabbrica.
10. Il proprietario della fabbrica o il produttore necessita di ulteriori opzioni di personalizzazione?
È possibile che il produttore abbia bisogno di ulteriori opzioni di personalizzazione, ad esempio per il risparmio energetico o il supporto LTE. Di conseguenza, è importante prendere nota di eventuali personalizzazioni e configurazioni aggiuntive, e cercare un modello che possa soddisfare tali requisiti.
Conclusione
Un gateway IoT ha un impatto importante sulla riuscita dell’attuazione di una soluzione IoT/Industria 4.0. Una percentuale significativa di progetti IoT deve affrontare problemi di implementazione e di scalabilità a causa della scelta di un gateway errato.
Pertanto, si consiglia ai produttori e ai proprietari di fabbriche di valutare con attenzione i criteri di selezione che li aiuteranno a scegliere il giusto gateway, in grado di elaborare, trattare e trasmettere i loro dati industriali in tempo reale per agevolare l’adozione di decisioni cruciali.
