Il tasso di adozione dei modelli di business di Industrie 4.0 nella guida della produzione è in costante aumento. Gli OEM incorporano sempre più spesso i dispositivi smart edge industriali. Con la crescente quantità di soluzioni di cloud computing industriale attualmente disponibili per i produttori, le opzioni sono sempre più facilmente disponibili per creare stabilimenti automatizzati.
Oggi, diversi fornitori di servizi offrono soluzioni intuitive per migliorare l'IIoT (Industrial Internet of Things) e ridurre i tempi di fermo macchina ottimizzando l'automazione. Nella maggior parte dei casi, questi venditori e fornitori di servizi si concentrano esclusivamente sul lato software delle cose a causa della crescente domanda di connettività, collaborazione e analisi in tempo reale. Questo significa che il settore hardware di Industrie 4.0 è stato tenuto in ombra. Secondo Forbes, le tre aree delle tecnologie hardware che guidano Industrie 4.0 sono:
- Motori e azionamenti del motore
- Robot e robotica
- Server e archiviazione dei data center
L'articolo afferma inoltre che queste aree devono subire un'evoluzione significativa se si prevede una crescita di Industrie 4.0. Ciò evidenzia l'importanza dei dispositivi edge industriali e della crescita dell'hardware nel alimentare l'adozione dei modelli di business di Industrie 4.0.
Questo articolo tratterà:
- Introduzione ai dispositivi smart edge industriali
- L'importanza dell'hardware in Industrie 4.0
- Come i dispositivi edge industriali e l'hardware guideranno la rivoluzione di Industrie 4.0
Introduzione di dispositivi edge industriali intelligenti per Industrie 4.0
I dispositivi edge industriali intelligenti e l'hardware forniscono punti di accesso alle reti aziendali o di fornitori di servizi. In Industrie 4.0, questo hardware ha il compito di trasmettere informazioni ai server di cloud computing industriale o ai sistemi aziendali. Svolgono anche compiti di calcolo come la raccolta di dati da macchine, dispositivi IIoT e la memorizzazione o l'analisi dei dati raccolti a livello di dispositivo.
Ciò che distingue questi dispositivi è la loro capacità di gestire l'analisi dei dati e di influenzare il processo decisionale a livello locale. In questo modo, con l'aiuto di un dispositivo industriale edge intelligente, le macchine e gli asset legacy possono essere fatti comunicare con l'ambiente circostante e reagire alle condizioni operative che li circondano.
Come l'innovazione nell'hardware smart edge guiderà Industrie 4.0
Le innovazioni nei dispositivi smart edge industriali e nella nicchia hardware di Industrie 4.0 offriranno una strada per integrare l'automazione al livello più profondo dello stabilimento. Essi servono fondamentalmente come piattaforma uno-a-molti o qualsiasi cosa-a-tutto, a condizione che la piattaforma possa ricevere chiamate API. Ad esempio, una grande azienda che ha investito milioni di dollari su sistemi legacy - macchine, sistemi di esecuzione di produzione (MES), reti, ecc. - continuerà ad utilizzare questi sistemi per il prossimo futuro. Questo rende l'integrazione dei concetti di Industrie 4.0 una sfida.
Per superare questa sfida, è possibile utilizzare dispositivi smart edge industriali per implementare gli standard OPC UA all'interno del sistema legacy, oltre ad avere la capacità di comunicare con una vasta gamma di protocolli brownfield. Questo perché l'hardware intelligente può ricevere i dati dalle macchine di stabilimento, dal firmware e dal MES collegato a questi sistemi legacy. I dati raccolti possono quindi essere trasferiti a un server di cloud computing industriale dove i dati possono essere utilizzati per alimentare l'automazione.
Un'altra applicazione innovativa dei dispositivi edge industriali che guiderà la crescita negli stabilimenti automatizzati è la sua capacità di fornire supporto alla soluzione di automazione centrale o di gestione di database utilizzata. In questo caso, il dispositivo gestirà i compiti relativi ai dati di una macchina, liberando così l'Industrial cloud computing o PLC per gestire altri compiti importanti. L'hardware smart edge può quindi gestire le comunicazioni dati, i controlli degli errori, i ticketing, ecc. della macchina o del sistema legacy a cui è collegato.
L'integrazione di dispositivi smart edge industriali nella robotica è anche un modo per garantire l'ottimizzazione delle prestazioni dell'impianto basato sui dati nonché per migliorare la ‘macchina come servizio’, come la conosciamo oggi. In entrambe le situazioni, il collegamento di hardware edge intelligente ai robot consentirà la raccolta dati e la connessione del robot ai server di cloud computing industriale. I dati raccolti possono quindi essere utilizzati per prendere decisioni riguardanti la consegna just-in-time e la gestione dei materiali, ottimizzando così questi processi in tutto lo stabilimento.
In termini di azionamento dei dispositivi "Machine as a Service", i dati raccolti dal dispositivo intelligente collegato ad un robot di produzione possono essere integrati nel processo di produzione di un altro cliente. Gli OEM possono quindi esternalizzare queste macchine per assistere i produttori nelle loro attività di produzione. Alla fine, i proventi della produzione sono ripartiti tra il produttore e l'OEM.
Le caratteristiche che i dispositivi edge industriali intelligenti e l'hardware dovrebbero avere
Le caratteristiche e le capacità di cui hanno bisogno i dispositivi edge industriali intelligenti per alimentare Industrie 4.0 includono:
- La capacità di interfacciarsi con l'elettronica intelligente come sensori, attuatori e sistemi di movimento che consentono la raccolta di dati macchina.
- La capacità di connettersi con i dispositivi all'interno della propria area di implementazione. Questo pone le risorse sulla rete, rendendole controllabili dal server centrale di cloud computing industriale e richiede diversi protocolli brownfield e greenfield.
- Funzioni di elaborazione interna e di analisi che rendono possibile per il dispositivo edge industriale intelligente di eseguire operazioni stand-alone.
- Una struttura durevole in grado di resistere alle condizioni di lavoro estreme e alle vibrazioni che si verificano negli stabilimenti di produzione.
- La possibilità di interfacciarsi con un server di cloud computing industriale utilizzando protocolli opc ua, mqtt o uno degli altri protocolli da cloud alla macchina.
Integrazione di hardware HPC (High Performance Computing) per alimentare Industrie 4.0
Le grandi aziende manifatturiere che gestiscono migliaia di ordini personalizzati su base regolare possono integrare Industrie 4.0 per semplificare il processo di progettazione, prototipazione e produzione. A tal fine, sono necessari computer in grado di fornire prestazioni di calcolo ad alte prestazioni e di lavorare con i dati raccolti.
Anche in questo caso, devono essere eseguite l'innovazione hardware del computer e l'integrazione in Industrie 4.0. Il calcolo ad alte prestazioni comporta la disposizione dell'hardware informatico in cluster per fornire maggiori potenze di calcolo. L'ecosistema HPC crea una via per l'esecuzione di progetti di prodotti complessi e analisi delle sollecitazioni in tempo reale. I dati dei prototipi possono quindi essere trasferiti al database centrale del cloud computing industriale per guidare la produzione. I computer HPC possono anche integrare i dati di produzione delle apparecchiature di produzione nella fase di progettazione e prototipazione. La combinazione di HPC e dispositivi edge industriali intelligenti accelererà il processo di automazione, che è fondamentale per il successo dello stabilimento intelligente.
Conclusione
Il ruolo dell'hardware nel guidare Industrie 4.0 e nel miglioramento delle opzioni oggi disponibili è una considerazione importante se si vuole che gli stabilimenti diventino automatizzati. Pertanto, è necessario concentrarsi sullo sviluppo di dispositivi intelligenti e di hardware informatico in grado di sopportare l'ambiente difficile degli stabilimenti di produzione. Il raggiungimento di questo obiettivo stimolerà anche l'economia delle applicazioni, che vedrà lo sviluppo di un numero ancora maggiore di applicazioni che renderanno più efficiente il funzionamento delle apparecchiature negli stabilimenti di domani.
