©SmartFactoryKL / C. Arnoldi

Come è possibile trasmettere in sicurezza dati ad alta velocità con la latenza più bassa possibile in un ambiente industriale altamente flessibile? La risposta la fornisce il consorzio tedesco SmartFactoryKL Industrie 4.0 che alla prossimaHannover Messe, dal 23 al 27 aprile 2018, presenterà un caso d’uso avanzato di impianto di produzione a isole indipendenti e modulari connesse in 5G e basate su un concetto di sicurezza modulare.

Il 5G per le isole riconfigurabili

Le reti wireless stanno diventando sempre più importanti negli impianti di produzione altamente flessibili in cui persone e apparecchiature sono sempre più mobili. Per la prima volta, grazie alla tecnologia wireless mobile 5G, sono possibili collegamenti radio in tempo reale in bande di frequenza protette, particolarmente rilevante per le aziende industriali. La connettività wireless sarà particolarmente utile per collegare le isole di automazione modulari che vanno a costituire un unico impianto senza essere fisicamente connesse tra loro.

La tecnologia di telefonia mobile di quinta generazione (5G) supporta una velocità di trasferimento dati elevata: gli esperti prevedono fino a 20 gigabit al secondo. Un’altra caratteristica 5G è la bassa latenza di meno di un millisecondo, che consente alla nuova tecnologia di operare quasi in tempo reale. La configurazione di microcelle wireless con tecnologia 5G offre inoltre condizioni ideali per l’uso in macchine industriali.

Se un sensore sull’Internet of Things (IoT) deve inviare solo pochi bit alla volta (ad esempio, un Fitbit che trasmette i dati o un’automobile autonoma che esegue il ping intorno alla strada), una rete 5G può impostare una connessione per quei pochi bit. Una conseguenza è che le reti 5G possono supportare molte più connessioni simultanee e accelerare dinamicamente la larghezza di banda quando la domanda diventa schiacciante.

Le fabbriche intelligenti che utilizzano IIoT sono parte integrante dell’infrastruttura intelligente di domani, offrendo una piattaforma efficace per le opportunità future. La tecnologia a 5G offre una soluzione completa ed economica per qualsiasi scenario di produzione.


Sicurezza modulare per configurazioni flessibili

Ogni fornitore di sistemi deve emettere una dichiarazione di conformità che confermi l’analisi di tutti gli scenari di rischio pericolosi per il sistema e il soddisfacimento dei requisiti minimi di sicurezza. Nel caso di un prossimo impianto modulare, dopo ogni processo di conversione, la conformità può essere rapidamente confermata solo se viene fornita in anticipo una certificazione modulare per le diverse varianti di impianto. La certificazione modulare è possibile da un impianto all’altro e riduce in modo significativo i tempi di fermo degli impianti. La soluzione potrà essere vista presso lo stand congiunto di SmartFactoryKL e il Centro di ricerca tedesco per l’intelligenza artificiale (DFKI) nella Hall 8, Stand D18.

Il sistema di trasporto flessibile (FTS) è ora incluso per la prima volta nel concetto di sicurezza modulare della struttura SmartFactoryKL Industrie 4.0.

Riconfigurazione sicura

Il caso d’uso dimostra chiaramente i vantaggi pratici dell’esteso concetto di sicurezza per i sistemi di produzione modulari: ad esempio, un componente del modulo può essere scambiato in modo flessibile e automaticamente certificato. L’unico requisito è la disponibilità di un profilo di sicurezza per questo componente.

Inoltre la sicurezza della configurazione è controllata in tempo reale nel cloud tramite la comunicazione wireless standard 5G. Ciò consente la comunicazione deterministica richiesta per la certificazione. Come funziona? Un gemello digitale di tutti i moduli è memorizzato nel cloud insieme a vari parametri di sicurezza. Se viene impostata una nuova configurazione del modulo, viene eseguito un confronto con l’ausilio di scenari applicativi. Se la configurazione è già nota per essere sicura, la conformità della nuova configurazione è confermata. “Il vantaggio di questa soluzione è la significativa riduzione dei tempi di fermo derivanti da una riconfigurazione degli impianti”, ha affermato il Prof. Dr. Detlef Zühlke, CEO di SmartFactoryKL.

Esempio di 5G nella smart factory con un controllo della qualità ottica in termini di sicurezza modulare
Esempio di 5G nella smart factory con controllo della qualità ottica

I partner hanno implementato controlli di qualità ottica nel sistema di trasporto flessibile (FTS), integrandoli con una telecamera. La qualità del prodotto viene verificata mentre il prodotto, un portabiglietti da visita, viene trasportato da una linea di produzione a quella successiva e il tempo morto logistico viene utilizzato in modo produttivo.

Le immagini vengono trasferite sul cloud tramite tecnologia 5G, dove vengono controllate da uno speciale software di valutazione. Il risultato del controllo di qualità viene trasmesso al sistema di trasporto e la navigazione FTS è regolata di conseguenza: se tutto va bene, il prodotto arriva alla prossima linea di produzione per l’elaborazione automatizzata. D’altra parte, se viene rilevato un errore, il prodotto può essere reindirizzato alla workstation per la rilavorazione manuale. Parallelamente ai controlli qualità, l’FTS scansiona l’area circostante durante il trasporto tramite la telecamera a 360°. Questa trasmissione di dati è possibile solo utilizzando una larghezza di banda elevata, che è il fattore limitante per le soluzioni wireless convenzionali come Wi-Fi o Bluetooth.

 

Maurizio Di Paolo Emilio

Dottore di ricerca in Fisica, Ingegnere delle telecomunicazioni e Giornalista Pubblicista. Ha lavorato in esperimenti per la rivelazione di onde gravitazionali (Esperimento LIGO/VIRGO: Premio Nobel 2017 per la Fisica) come progettista software/hardware, e in altri esperimenti scientifici per lo sviluppo di sensoristica. Collabora a vari progetti di ricerca con enti pubblici e università, e con aziende come progettista elettronico. Collabora inoltre con diversi magazine italiani ed internazionali come technical writer ed editor. E' autore di vari libri editi dalla Springer, oltre a numerose pubblicazioni scientifiche e tecniche.

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