Sensoristica e Internet of things: il ruolo dell’informatica

Sensoristica industriale e informatica: un rapporto a lungo termine

La sensoristica industriale è una tecnologia sempre più centrale nei processi produttivi e nel controllo della qualità del prodotto lungo tutte le sue fasi di vita. L’utilizzo di sensori per la misurazione di determinati parametri è spesso abbinato all’utilizzo di oggetti intelligenti, quei componenti che rientrano nella definizione di Internet of things.

L’importanza dell’utilizzo di sensori abbinati alla IoT è legata al monitoraggio dei processi, allo scopo di ottimizzarli e di ridurne i costi, ma non solo. Grazie ai dati raccolti dai sensori e all’elaborazione dei sistemi IoT, le aziende possono trarre vantaggio dalle informazioni e riutilizzarle per implementare nuove strategie. La Iot e l’utilizzo di sensori sono quindi due elementi fondamentali per trarre vantaggio dai dati, per efficientare i processi, ridurre gli sprechi e i costi interni.

La diffusione sempre più capillare di queste due tecnologie innovative ha spinto molti esperti a parlare di “Quarta rivoluzione industriale” a dimostrazione dell’aspetto rivoluzionario di queste tecnologie e della loro centralità, anche nel settore industriale.

L’unione di sensoristica e di oggetti smart è uno dei settori più in crescita, anche nel nostro Paese. Si parla sempre di più di fabbrica intelligente o smart factory ma anche di smart logistics.

Come azienda di consulenza IT, abbiamo consolidato negli anni competenze relative all’integrazione tra software (ad esempio, software di gestione del magazzino) e sensori o robot, in modo tale da mettere in comunicazione i sistemi industriali con gli “oggetti intelligenti” che in essi operano. Di fatto, Omnia Group si confronta con queste tecnologie sin dai primi anni duemila.

Come esperti di sistemi informativi legati alla logistica e, in particolare, alla logistica di magazzino di grandi realtà distributive, le nostre prime esperienze in ambito IoT hanno riguardato l’integrazione dei warehouse management system con i robot di supporto alla preparazione della merce, come Traslo e Sorter. Questi strumenti, rispettivamente un robot di ubicazione verticale ed un robot di preparazione automatizzata degli ordini, consentono di risparmiare forza lavoro a basso valore aggiunto, riducendo le tempistiche di picking e preparazione ordini, nonché la possibilità di errori umani. Chiaramente, dai primi anni duemila ad oggi le tecnologie si sono enormemente evolute e, in particolare, la progressiva riduzione dei costi di strumenti come sensori e tag RFID ha consentito di implementare queste soluzioni in contesti sempre più diffusi.

La sensoristica avanzata: l’importanza dell’integrazione

Come azienda di consulenza informatica, abbiamo notato importanti evoluzioni nel campo della sensoristica e IoT. I bisogni delle imprese sono concentrati in particolare su due aspetti: l’interconnessione fra le macchine industriali quindi la Machine to Machine Communication e il mercato del cloud computing. Proprio su questo aspetto, Omnia Group ha stretto importanti collaborazioni con aziende che si occupano di Machine Learning, allo scopo di costruire modelli predittivi e di raccolta dati, volti a offrire una miglior gestione dei processi industriali.

Come System Integrator, abbiamo notato un interesse crescente verso i nostri servizi anche da parte del settore industriale. Infatti, con la diffusione dell’IoT e della sensoristica, ma anche con l’introduzione di elementi di Intelligenza Artificiale, il ruolo dell’integrazione diventa cruciale perché occorre connettere un numero sempre maggiore di software ed endpoint. Infatti, più aumentano gli “oggetti intelligenti” e gli strumenti collegati ai sistemi produttivi e più complessa diventa la rete di connessioni da implementare.

In tal senso, la tradizionale integrazione point-to-point risulta inadatta a gestire l’attuale complessità dei sistemi industriali: in uno scenario di questo tipo, la sostituzione di un software comporta il ridisegno dell’intera infrastruttura ed il blocco (accidentale o per manutenzione) di uno dei sistemi rischia di arrestare interi segmenti produttivi. Per questo, oggi i system integrator operano principalmente mediante l’introduzione nel cuore dell’infrastruttura IT di un Enterprise Service BUS, ovvero un layer di integrazione che si interpone tra tutti i sistemi, connettendoli ma lasciandoli indipendenti tra loro.

Un approccio di questo tipo (detto, appunto, system integration o “integrazione di sistema”) permette all’azienda di poter modificare o sostituire i software in uso senza apportare modifiche o disfunzioni momentanee al parco applicativo e alle sue connessioni e perciò senza causare interruzioni ai processi produttivi non direttamente coinvolti dalle modifiche. Il paradigma privilegiato di un system integrator deve oggi essere quello delle Application Network, ovvero reti che connettono applicazioni, dati e dispositivi tramite Application Programming Interface mettendo a fattore comune le loro risorse. Questo approccio è di fondamentale importanza per trarre maggiori vantaggi dalla sensoristica e dalle innovazioni legate agli oggetti intelligenti.

Occorre sottolineare che l’integrazione di sistema non esaurisce le sue potenzialità all’interno delle mura della fabbrica: oltre a rappresentare l’approccio ideale per la gestione dei sistemi produttivi distribuiti, si configura anche come la strada più efficace per migliorare la comunicazione e lo scambio di dati e informazioni con partner, fornitori, clienti, ecc…, così da rendere più efficaci tutti i processi legati alla gestione della supply chain.

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Sensoristica e IoT protagoniste dei progetti R&D

Grazie alla collaborazione con importanti aziende e università toscane, Omnia Group ha recentemente realizzato un progetto che, integrando sensoristica, ovvero tag RFID e soluzioni ICT innovative, consente di monitorare la qualità del trasporto e della gestione all’interno dei magazzini di merce fragile, deperibile e di valore. eQuality4Logistics (questo il nome della soluzione realizzata) consente di raccogliere i dati che i tag RFID registrano (ad esempio, temperatura, livello di umidità, shock e vibrazioni subite) e di allertare il personale dell’eventuale superamento di soglie predefinite che potrebbero aver messo in pericolo la merce trasportata o maneggiata all’interno dei magazzini. Non è necessario intervento manuale: al semplice passaggio della merce (anche assemblata in pancali) sotto varchi appositi, i tag RFID si attivano, comunicando i dati raccolti.

Guarda il video ufficiale di eQuality4Logistics su Youtube!

La WebApp di eQuality4Logistics espone una dashboard di monitoraggio che consente di analizzare i dati per ottenere informazioni statistiche, ma anche di effettuare previsioni sul futuro, così da orientare le scelte del management (ad esempio, nella selezione dei fornitori o delle linee produttive meno soggette a danneggiamento). Chiaramente, questa soluzione è per sua stessa natura orientata all’integrazione della catena di fornitura: eQuality4Logistics funziona da strumento di assicurazione reciproca della corretta gestione dei semilavorati e della merce durante l’intero processo produttivo e distributivo.

Particolarmente sfidante è stata dunque la necessità di standardizzare le codifiche relative ai parametri e alle soglie da monitorare, affinché fosse possibile creare una forma di comunicazione significativa tra i vari attori della filiera. Nonché, ovviamente, mettere in comunicazione le diverse fonti dato (principalmente, il middleware che legge i tag RFID e i sistemi gestionali delle aziende coinvolte) con la WebApp che aggrega e dà forma ai dati. Il progetto iniziale è stato cofinanziato da Regione Toscana nell’ambito del POR FESR 2014 – 2020, Progetti Strategici di ricerca e sviluppo.

Particolarmente interessante, in ottica IoT, è inoltre il progetto Coltivami, a cui Omnia Group ha recentemente lavorato in collaborazione con un partenariato misto pubblico privato del territorio e che ha posto la sensoristica e la IoT al centro del progetto. L’output del progetto è una serra altamente hi-tech, domotica, ma utilizzabile anche in piccole realtà agricole e imprenditoriali in generale, controllabile interamente da remoto.

La serra è dotata di sensori, in grado di misurare lo stato delle piante al suo interno, secondo diversi parametri (temperatura, umidità, ecc…), grazie all’impiego di tecnologie avanzate di biostimolazione e sanificazione, basate sul Plasma Freddo, e a sistemi dedicati per il rilevamento della salute della pianta. Queste informazioni sono poi consultabili da remoto attraverso una WebApp sviluppata da Omnia Group, arricchita inoltre da una piattaforma social per lo scambio di consigli e suggerimenti tra i vari utenti. Una delle sfide più rilevanti del progetto è stata quella di combinare oggetti di dimensioni e memoria contenute con l’invio di una vasta mole di informazioni.

Le piccole componenti della serra utilizzano protocolli di comunicazione diversi rispetto a quelli standard dei pc. Perciò, è stato fondamentale inserire un layer di integrazione (in questo caso, Mulesoft ESB, implementato con alcune porzioni di codice scritte in house) in grado di interpretare e mettere in comunicazione strumenti che adottano protocolli di comunicazione differenti.

Grazie a questo intervento, nonostante la limitatezza dell’hardware e della memoria interna, riusciamo a ottenere dalla serra dei dati elaborati, come le immagini. In sostanza, facciamo parlare sistemi diversissimi e concepiti per funzioni differenti.

Il progetto iniziale sulla sensoristica e IoT Coltivami è stato cofinanziato da Regione Toscana nell’ambito del POR FESR 2014 – 2020, Progetti di Ricerca e Sviluppo delle MPMI.