IoT e Industria 4.0: una guida pratica alla trasformazione digitale

MarketsandMarkets riporta che il mercato globale dell'Industria 4.0 è stato valutato a 52,17 miliardi di dollari nel 2023. Si prevede che entro il 2028 raggiungerà i 182,01 miliardi di dollari, con un CAGR del 28,4%. Questa rapida crescita dimostra quanto i produttori, i fornitori di energia e gli operatori di infrastrutture stiano investendo nella digitalizzazione. L'obiettivo è aumentare l'efficienza, la resilienza e la competitività. Al centro di questa trasformazione c'è la capacità di raccogliere, spostare e utilizzare i dati operativi su scala.

L'Internet degli oggetti (IoT) è la base pratica che rende possibile tutto ciò. L'IoT collega macchine, sensori e beni industriali al software. Questo trasforma le operazioni fisiche in flussi di dati continui. Questi flussi possono essere monitorati, analizzati e automatizzati. Ciò supporta la manutenzione predittiva, traccia le prestazioni in tempo reale e migliora il processo decisionale. Ciò riguarda le fabbriche, le catene di approvvigionamento e le infrastrutture essenziali. Nell'uso reale, la connettività affidabile e sicura è fondamentale. Ciò è particolarmente vero quando le risorse sono distribuite in siti o Paesi diversi. In questo modo, Industria 4.0 e IoT non sono concetti separati. Insieme, definiscono il modo in cui le moderne operazioni industriali vengono costruite, scalate e ottimizzate oggi.

Capire l'IoT e l'Industrial IoT (IIoT)

Per evitare confusione, è importante separare l'IoT generale dall'IoT industriale (IIoT). Per IoT si intendono tutti i dispositivi connessi. Ciò include i termostati domestici intelligenti, gli indossabili, le auto connesse e le infrastrutture cittadine. L'IIoT si concentra sulle applicazioni IoT in ambito industriale. Tra queste figurano le fabbriche, le reti elettriche, le reti di trasporto e le attrezzature pesanti.

Vediamola in questo modo:

• L'IoT generale si concentra sugli usi commerciali e di consumo, come le case e gli uffici intelligenti. In questo caso, la convenienza e la scala sono importanti.
• L'IIoT si concentra sugli usi industriali. La priorità è l'affidabilità, la sicurezza, i lunghi cicli di vita dei dispositivi e la connettività stabile.

L'IIoT svolge un ruolo fondamentale nell'Industria 4.0. Le fabbriche intelligenti e le operazioni connesse si basano su un flusso costante di dati provenienti da macchine e strumenti. Senza IIoT, è difficile ottenere visibilità in tempo reale e automazione su larga scala.

I dispositivi IIoT più comuni sono:

• Sensori di vibrazione per macchine
• Sensori di temperatura per macchine
• Contatori intelligenti nei sistemi energetici
• Controllori sulle linee di produzione
• Dispositivi di tracciamento per beni e veicoli

Questi dispositivi costituiscono la spina dorsale dell'Industria 4.0.

L'evoluzione delle rivoluzioni industriali: Dall'1.0 al presente

Ogni rivoluzione industriale ha introdotto tecnologie che hanno cambiato il modo di produrre i beni. L'Industria 4.0 è l'ultima fase di questo percorso, ma per comprenderla appieno è necessario esaminare le fasi precedenti.

Il ruolo dell'IoT nell'Industria 4.0

L'IoT è la chiave dell'Industria 4.0. Collega i dispositivi, raccoglie i dati e consente la comunicazione in tempo reale negli ambienti industriali.

I sensori e gli attuatori sono presenti su macchine, strumenti e infrastrutture. I sensori raccolgono dati come temperatura, pressione, vibrazioni, posizione o consumo energetico. Gli attuatori aiutano i sistemi ad agire. Possono regolare le impostazioni di una macchina o arrestare un processo quando vengono raggiunte soglie specifiche.

I dati passano attraverso i sistemi collegati alle piattaforme software. Qui possono essere monitorati, analizzati e utilizzati per automatizzare le decisioni. Il risultato è un ciclo di feedback continuo che collega il mondo fisico e i sistemi digitali.

In termini pratici, ciò significa che

• I responsabili della produzione possono vedere in tempo reale ciò che accade in fabbrica.
• I team di manutenzione possono rilevare i primi segnali di guasto delle apparecchiature prima che si verifichino i guasti.
• Le operazioni possono essere ottimizzate sulla base di dati reali sulle prestazioni, anziché su ipotesi.

Questa comunicazione tra macchine e sistemi trasforma le fabbriche tradizionali in operazioni intelligenti e connesse. La connettività affidabile è una parte fondamentale di questo quadro. In molte configurazioni industriali, la connettività IoT cellulare è fondamentale. È qui che le schede SIM Global IoT di Com4 diventano particolarmente preziose, soprattutto quando gli asset sono distribuiti in più siti o paesi.

Tecnologie fondamentali per l'Industria 4.0

Sistemi cyber-fisici (CPS)

I CPS collegano le macchine fisiche ai sistemi di controllo digitali. Questa configurazione ci permette di monitorare e regolare automaticamente i processi utilizzando dati in tempo reale.

Big Data e analisi

I sistemi industriali generano grandi volumi di dati. Le piattaforme di analisi convertono questi dati in informazioni utili. Questi dati sono utili per l'ottimizzazione, il controllo della qualità e la pianificazione della manutenzione.

Cloud e Edge Computing

L'edge computing elabora rapidamente i dati vicino alle macchine. Le piattaforme cloud, invece, forniscono archiviazione su larga scala, analisi avanzate e un'ampia visione dei sistemi.

Intelligenza artificiale e apprendimento automatico

L'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico aiutano a trovare modelli, prevedere guasti e automatizzare le decisioni. Sono particolarmente utili nelle ispezioni di qualità e nella manutenzione predittiva.

Connettività industriale (4G, 5G, NB-IoT e satellite)

La connettività affidabile è la spina dorsale dell'Industria 4.0. Comprende le tecnologie cellulari e le comunicazioni satellitari. Di solito si tratta di soluzioni come l'accesso wireless fisso o la connettività satellitare globale. La scelta dipende dal caso d'uso specifico.

Gruppi come il World Economic Forum affermano che l'Industria 4.0 è definita dal mix di queste tecnologie.

Vantaggi dell'IoT nell'Industria 4.0

Il valore commerciale dell'IoT nell'Industria 4.0 è molto pratico e misurabile.

Uno dei fattori di valore più importanti è la riduzione dei tempi di inattività. La sola manutenzione predittiva può far risparmiare ingenti costi evitando interruzioni impreviste della produzione.

Altri importanti vantaggi sono:

• Maggiore produttività perché le macchine vengono utilizzate in modo più efficiente.
• Riduzione dei costi operativi grazie a una migliore gestione dell'energia e a un minor numero di riparazioni di emergenza.
• Migliore qualità del prodotto grazie al monitoraggio continuo e ai controlli automatici.
• Decisioni più rapide e migliori, perché i manager vedono ciò che accade in tempo reale.

Nell'edilizia e nella gestione dei rifiuti, Sensorita utilizza sensori connessi. Tracciano i contenitori dei rifiuti in vari siti. Questo aiuta a pianificare la logistica e a ridurre i ritiri extra. In questo modo, si risparmia tempo e denaro.

Casi d'uso dell'IIoT nell'Industria 4.0

L'IIoT sta già dando risultati in molti settori. Ecco alcuni dei casi d'uso più significativi:

Produzione

• Manutenzione predittiva con l'uso di sensori di vibrazioni e suoni, come nel caso di Soundsensing.
• Monitoraggio della produzione in tempo reale per individuare tempestivamente i colli di bottiglia.
• Ispezione automatizzata della qualità grazie a telecamere e sensori connessi.

Logistica e catena di approvvigionamento

• Tracciamento di beni e flotte per sapere dove si trovano le merci e in quali condizioni.
• Monitoraggio della catena del freddo per alimenti e prodotti farmaceutici.
• Pianificazione più intelligente dei percorsi e delle scorte sulla base di dati in tempo reale.

Energia e infrastrutture

• Monitoraggio a distanza di componenti di rete, gallerie, ponti o condutture, come nel caso di Gomero.
• Rilevamento più rapido dei guasti e pianificazione più efficiente della manutenzione.

Consegne di cibo e operazioni sul campo

• Nel caso di Just Eat Norway, i sistemi connessi aiutano a gestire operazioni distribuite di grandi dimensioni. In questo caso, i tempi di attività e l'affidabilità sono fondamentali.

Com4 offre pacchetti di connettività e prodotti IoT aggiuntivi, come APN privati e VPN. Questi strumenti garantiscono che i dispositivi e le piattaforme comunichino in modo sicuro e affidabile.

Sfide e considerazioni pratiche

Nonostante gli evidenti vantaggi, l'adozione dell'IoT nell'Industria 4.0 non è priva di sfide.

• Lasicurezza e la protezione dei dati devono essere affrontate fin dall'inizio. Ogni dispositivo connesso è un potenziale punto di accesso se non è adeguatamente protetto.
• L'integrazione con i sistemi esistenti è spesso più difficile del previsto. Molte fabbriche si affidano ancora a macchine vecchie che non sono mai state progettate per essere connesse.
• La gestione dei dati diventa più complessa con l'aumentare del numero di dispositivi. Sono necessarie regole chiare per l'accesso, l'archiviazione e l'utilizzo dei dati.
• Le persone e i processi sono importanti quanto la tecnologia. I team hanno bisogno di nuove competenze e le organizzazioni devono adattare il modo in cui vengono prese le decisioni.

Le aziende di successo spesso iniziano con un caso d'uso chiaro. Dimostrano il suo valore e poi scalano gradualmente.

Il futuro dell'IoT e dell'Industria 4.0

La prossima fase dell'Industria 4.0 si spingerà ancora oltre. I gemelli digitali possono simulare intere fabbriche o sistemi. Questo ci aiuta a testare le modifiche prima di applicarle nel mondo reale. L'intelligenza artificiale si avvicinerà sempre di più alle macchine grazie all'edge computing. Le reti private 5G e le soluzioni cellulari avanzate alimenteranno le applicazioni che necessitano di bassa latenza ed elevata affidabilità. Vedremo un maggiore utilizzo delle tecnologie iSIM ed eSIM.

La direzione è chiara. I sistemi industriali diventeranno più autonomi, più connessi e più orientati ai dati.

L'Industria 4.0 e l'IoT stanno cambiando il modo in cui le aziende industriali lavorano, competono e aggiungono valore. L'IoT e l'IIoT forniscono le basi per i dati e la connettività. Il cloud computing, l'analisi e l'intelligenza artificiale trasformano i dati in informazioni e azioni.

I principali fattori di valore sono chiari: maggiore efficienza, costi inferiori, migliore qualità e operazioni più resistenti. Il successo richiede anche un approccio pratico. Deve considerare la sicurezza, l'integrazione e il grado di preparazione dell'organizzazione.

Per i leader aziendali, le azioni strategiche da intraprendere sono le seguenti:

• Iniziare con casi d'uso ad alto impatto e ben definiti.
• Costruire una base di connettività e dati scalabile e sicura.
• Trattare l'Industria 4.0 come una trasformazione a lungo termine, non come un progetto una tantum.

Per le organizzazioni che stanno scalando le iniziative IoT, la collaborazione con fornitori esperti come Com4 è fondamentale. Contribuiamo a garantire che l'infrastruttura sia affidabile e sicura. Questo supporto è fondamentale per le implementazioni globali di livello industriale.