Un ambiente di automazione smart e interconnesso richiede che sistemi, macchine e robot siano connessi digitalmente. I mezzi utilizzati dai dispositivi per comunicare e la rete di fabbrica sono alla base della manifattura 4.0.
Le iniziative per le smart factory stanno portando valore aggiunto al business: aumentano l’utilizzo delle risorse e la produttività generale e sfruttano nuovi flussi di dati per consentire flessibilità e migliorare la qualità, riducendo parallelamente i consumi energetici e la quantità degli scarti. Per supportare la personalizzazione massiva, i sistemi connessi intelligenti Edge-to-Cloud si stanno adattando, migliorando di fatto l’efficienza degli ambienti manifatturieri.
I vantaggi dell’Industria 4.0 si basano sull’utilizzo dei dati per ottenere un migliore processo decisionale. L’accesso tempestivo ai dati e il relativo invio, attraverso il sistema di automazione, dipendono dalla connettività di rete. Per gestire il maggiore volume di informazioni, la tecnologia di rete deve evolversi e lo stesso devono fare i processi e le metodologie dei produttori.
Un ambiente di automazione intelligente e interconnesso richiede che sistemi, macchine, robot e quant’altro siano connessi digitalmente, per gestire e condividere informazioni. I mezzi utilizzati dalle macchine per comunicare e la rete informatica della fabbrica sono il cuore dell’impresa e rappresentano il fattore abilitante della nostra ambizione alla conquista del 4.0.
La necessità di una connettività continua da ogni sensore e attuatore, anche quelli nelle dislocazioni più remote, in tutti i comparti della fabbrica, non può essere soddisfatta dall’infrastruttura esistente. Se per fornire informazioni fruibili il futuro è rappresentato dai dati e dalla loro integrazione a livello aziendale, allora la sfida è trovare un modo per consentire a questi volumi di dati, dall’entità senza precedenti, di defluire non paralizzando la rete di comunicazione progettata per trasmetterli.
Perché l’Ethernet Industriale?
Con la connettività situata al centro della visione di Industria 4.0, si devono concretizzare tre aspetti per offrire un’impresa veramente connessa. In primo luogo, la tecnologia informatica (IT) di livello superiore o l’infrastruttura aziendale devono convergere con la rete di controllo dell’impianto. Secondo, le varie reti o celle di produzione attualmente esistenti nei comparti di fabbrica devono coesistere e interagire. E, in terzo luogo, abbiamo bisogno di una connettività sicura e senza soluzione di continuità in tutti i nostri ambienti di processo, dal limite della catena di processo al cloud aziendale. Per affrontare queste sfide, dobbiamo adottare una tecnologia di rete fondamentale, in grado di supportare gli obiettivi di interoperabilità, espandibilità e portata.
L’Ethernet emerge come la soluzione ideale, essendo una tecnologia ben consolidata con innumerevoli implementazioni. Con una larghezza di banda elevata e consentendo una rapida messa in servizio, l’Ethernet è anche diffusamente implementato nell’infrastruttura IT di tutti gli ambienti produttivi. Tuttavia, data la necessità di operare in tempo reale, l’Ethernet standard non rappresenta una soluzione praticabile per l’infrastruttura di controllo industriale. Le reti di controllo dell’Operating Technology (OT) devono garantire che il messaggio da comunicare venga recapitato in tempo utile. Ciò assicura la corretta esecuzione dell’attività o del processo in questione. Per le sue caratteristiche intrinseche, per l’instradamento del traffico di rete il protocollo TCP/IP non assicura questo livello di prestazioni deterministiche. Allo stesso modo in cui l’Ethernet standard consente la condivisione di file o l’accesso a dispositivi di rete, come stampanti, l’Ethernet Industriale consente ai controller di accedere ai dati e di inviare comandi di istruzioni a PLC, sensori, attuatori e robot dislocati nel comparto di fabbrica. La differenza fondamentale è l’impatto causato dai messaggi ritardati o non consegnati. Nelle applicazioni non in tempo reale, se l’aggiornamento della pagina web è lento l’impatto è minimo, mentre in un ambiente di produzione le conseguenze possono essere notevoli, dallo spreco di materiale al ferimento accidentale di un essere umano. Affinché i sistemi di controllo funzionino, il messaggio deve arrivare a destinazione in modo affidabile, puntuale e sistematico. Di conseguenza, l’Ethernet Industriale è emersa come tecnologia prescelta a livello di controllo dell’Operating Technology. L’obiettivo è consentire una connettività ininterrotta non solo tra l’IT e le reti OT di alto livello, ma attraverso i vari livelli della rete OT di fabbrica fino al sensore del nodo finale. Oggi, gateway complessi e dai consumi elevati sono necessari per abilitare la connettività dai livelli inferiori della rete OT a Ethernet ai livelli più alti, dove è richiesta una rete IT/OT convergente. Poter disporre di una rete di automazione interoperabile a livello di impianto, basata su Ethernet, eliminerebbe la necessità di questi gateway, semplificando così la rete stessa. In effetti, i gateway di protocollo utilizzati per tradurre e consentire la connessione al livello superiore della rete OT non sono indirizzabili in modo diretto e hanno portato all’isolamento della rete stessa. L’isolamento dei dati limita la possibilità di condividere le informazioni in tutto il comparto di fabbrica ed è in contrasto con la visione di Industria 4.0, delineata in precedenza, nella quale i produttori vogliono raccogliere dati di telemetria dal lato OT per svolgere analisi e processi aziendali sul versante IT.
