30 Set Per un Industrial Internet of Things affidabile e connesso: l’imperativo di uno standard globale

Nell’Industria 4.0, l’interoperabilità tra le reti di sensori wireless e reti Internet è cruciale per un adeguato scambio di dati tra i dispositivi che compongono gli ecosistemi digitali.  

Il mercato dell’IoT è in una fase di vigorosa espansione, trainato dalla consapevolezza di aziende, pubbliche amministrazioni e utenti riguardo al potenziale della gestione remota di asset e dispositivi smart. Le tecnologie IoT, infatti, abilitano nuove strategie e modelli di business basati sui servizi, trainati anche dai cospicui investimenti del PNRR. 

Questo dinamismo globale porta all’evoluzione di dispositivi connessi e soluzioni tecnologiche, spingendo verso la necessità di standard condivisi e collaborazioni tra aziende per favorire l’integrazione e rafforzare l’ascesa dell’Industria 4.0.  

L’altro lato  della Trasformazione Digitale: gli snodi tecnologici e le minacce per la cybersecurity  

La digitalizzazione industriale offre un gran numero di opportunità, ma la sua completa adozione e l’impiego ottimale delle tecnologie I4.0 vengono rallentati da altrettanti ostacoli.  

In un mercato saturo di soluzioni proprietarie, alcune PMI temono di investire in nuove tecnologie che non riescono a comunicare tra loro: è sempre più urgente la disposizione di device in grado di scambiare dati in modo trasparente, senza ricorrere a complessi sistemi di armonizzazione.  

Al tempo stesso, non mancano le sfide tecniche. L’Industria 4.0 richiede infrastrutture IT sempre più potenti, capaci di gestire enormi quantità di dati e reti di sensori wireless: spesso, le aziende detengono ancora sistemi arretrati che non comunicano con le nuove tecnologie, rendendo necessari costosi aggiornamenti.  

Oltretutto, se da un lato l’interoperabilità è vitale per la realizzazione di ambienti produttivi e gestionali efficienti, dall’altro apre le porte a nuovi rischi di sicurezza informatica.  

Infine, l’assenza di interconnessione tra piattaforme e sistemi di monitoraggio crea una frammentazione che ostacola la creazione di un ecosistema industriale realmente funzionante.  

La soluzione: un linguaggio comune e l’Intelligenza Predittiva  

È per tessere la trama di risposte concrete a queste impellenti necessità che è stato plasmato INSIDE (INdustrial IoT Standard for Interoperable Devices of Emilia-Romagna). 

INSIDE nasce dalla collaborazione tra i laboratori di ricerca, MISTER Smart Innovation, in veste di capofila, REDOX e T3LAB, e il consorzio MUSP: la sinergia tra le diverse expertises garantisce un approccio olistico allo sviluppo di una soluzione innovativa nel campo dell’IIoT. 

Il progetto mira a stabilire uno standard sicuro ed efficiente per la trasmissione wireless di dati provenienti da sensori IIoT. La missione può essere scorporata in due linee d’azione essenziali: 

• Creare un “linguaggio comune” che consenta alle aziende di installare nuove soluzioni “intelligenti” (IoT) personalizzate, espandibili e protette dagli attacchi informatici;  

• Sviluppare un prototipo di sensore wireless dotato di un’intelligenza artificiale integrata in grado di comprendere lo stato dei macchinari (diagnostica) e prevedere possibili guasti futuri (prognostica).  

I pilastri dell’Innovazione: dalla standardizzazione al sensore AI  

Il progetto vede, innanzitutto, la definizione di uno standard di comunicazione universale, a partire dalla selezione del protocollo più adatto per i dispositivi industriali, tenendo conto soprattutto della capacità di espansione (scalabilità) e della sicurezza informatica.  

Il modello di comunicazione prescelto viene dunque sottoposto a vari tipi di attacchi informatici simulati; in questo modo, è possibile scovare eventuali vulnerabilità e predisporre le rettifiche necessarie a conferire al sistema l’adeguata resistenza ad hacker e malware.   

Al tempo stesso, vengono sviluppati dei sistemi avanzati per la manutenzione predittiva, strategia utile al monitoraggio delle prestazioni degli apparecchi in tempo reale, così da identificare in misura precoce eventuali criticità ed intervenire tempestivamente. A tale scopo, viene creato un database sintetico per addestrare sistemi di intelligenza artificiale a diagnosticare e prevedere guasti, grazie alla riproduzione di “gemelli digitali” (digital twin) dei macchinari.  

Tutti gli espedienti elencati vengono incorporati in un prototipo di sensore wireless realizzato dal team. Quest’ultimo, connesso via radio o cavo, incamera meccanismi avanzati di sicurezza e protezione dei dati ed è dotato di un processore capace di rilevare le anomalie attraverso algoritmi di IA. Il sensore è progettato in modo tale che le sue interfacce siano standard e, quindi, in grado di connettersi a sistemi diversi. La trasmissione dati ottimizzata via radio ridurrà significativamente i consumi energetici, aprendo la strada a regimi di recupero energetico e all’eliminazione dei cablaggi.  

Un contributo cruciale all’intero progetto sarà certamente apportato dalla fase di test e validazione, prima dei sottosistemi, e poi del prodotto finale, nell’ambiente operativo delle aziende partner.  

La nuova era dei sensori intelligenti: sostenibilità, accessibilità ed efficienza  

Investimenti e progetti di ricerca come INSIDE catalizzano non solo l’avanzamento tecnologico dell’Industria 4.0, ma anche una serie di cambiamenti positivi per il nostro sistema produttivo, influenzandone la dimensione economica, sociale e ambientale. 

Il suo “linguaggio universale” semplificherà l’ingresso delle PMI nel mondo digitale, agevolando l’installazione di nuove tecnologie I4.0 e stimolando l’apertura di un mercato per sensori integrabili, anche su macchine meno recenti. D’altronde, l’uso di software open source renderà la digitalizzazione più accessibile e meno costosa anche per le startup.  

La comunicazione diretta tra i sensori intelligenti di INSIDE surclasserà il ricorso a laboriose tecniche di armonizzazione: tale prerogativa non solo estende la vita utile degli apparecchi, ma riduce anche l’esigenza di sostituzioni frequenti, contribuendo a un abbattimento delle emissioni di gas serra e dei rifiuti elettronici. Non a caso, il progetto mira a supportare quattro imprese entro il 2029, con l’obiettivo di ridurre il consumo di energia primaria del 20-30% e delle emissioni del 10-20%. 

Inoltre, l’impianto di un sensore capace di prevedere e diagnosticare guasti permetterà agli operatori macchina di elevarsi a ruoli di supervisione e analisi di alto livello, sollecitando la visione antropocentrica dell’Industria 5.0.  

Articolo realizzato da Diletta Guerriero, borsista ORMA2TEC in trasferimento tecnologico presso l’CNR-IFC, National Research Council Institute of Clinical Physiology, e Andrea Gorreri, ricercatore MISTER Smart Innovation. 

INSIDE è stato approvato sul “Bando per progetti di ricerca industriale strategica rivolti agli ambiti prioritari della Strategia di Specializzazione Intelligente 2023-2024” all’interno del PR-FESR EMILIA ROMAGNA 2021-2027, Azione 1.1.2 “Supporto a progetti di ricerca collaborativa dei laboratori di ricerca e delle università con le imprese”.  

Il progetto è frutto di una cooperazione strategica tra MISTER Smart Innovation, in qualità di capofila, Redox, MUSP e T3LAB. Le aziende partner interessate ai risultati del progetto sono SACMI e Bonfiglioli Riduttori.