Per decenni i sistemi di controllo sono stati la spina dorsale del funzionamento degli impianti, garantendo stabilità, affidabilità e reattività in tempo reale necessarie per gestire processi complessi in sicurezza. Sebbene questa base rimanga essenziale, il contesto in cui operano questi sistemi è cambiato notevolmente man mano che aumentano le richieste. Di conseguenza l’automazione industriale sta ora entrando in un periodo di cambiamento strutturale.
Chi possiede degli impianti oggi si trova a gestire un ambiente molto più dinamico rispetto a pochi anni fa. I sistemi di produzione stanno diventando più complessi man mano che l’era digitale richiede l’integrazione in tempo reale di una gamma più ampia di tecnologie, mentre gli operatori sono sotto pressione per migliorare l’efficienza, ridurre i tempi di inattività, ottimizzare il consumo energetico e rispondere più rapidamente alle mutevoli condizioni di mercato.
Soddisfare queste esigenze richiede un livello di flessibilità e connettività che le architetture tradizionali non sono state progettate per offrire, e indica un cambiamento di direzione più profondo, che eleva l’automazione verso una vera autonomia.
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Dai sistemi tradizionali al nuovo livello di intelligenza industriale
L’aspettativa ora è che gli impianti non si limitino a funzionare in modo affidabile, ma che siano in grado di percepire, interpretare e reagire con un livello di intelligenza superiore a quello delle precedenti generazioni di sistemi di controllo. L’intelligenza artificiale e l’analisi avanzata dei dati sono spesso presentate come i mezzi per raggiungere questo obiettivo, ma funzionano solo se le basi sono solide. L’autonomia si fonda sull’architettura del sistema di automazione e sulla sua capacità di evolversi acquisendo nuove funzionalità, mantenendo al contempo la sicurezza e l’affidabilità da cui dipendono le operazioni.
La realtà è che le architetture che hanno servito in modo affidabile le industrie di processo per decenni sono state progettate per un insieme diverso di aspettative operative. Costruite attorno a confini funzionali ben definiti, con capacità strettamente legate all’hardware su cui girano, hanno garantito la stabilità e la sicurezza su cui l’industria ha fatto affidamento per molto tempo.
Oltre i confini del DCS tradizionale: flessibilità e integrazione senza vincoli
Il cambiamento ora in atto non è un fallimento di quelle fondamenta, ma un cambiamento in ciò che viene loro richiesto affinché l’industria possa stare al passo con la tecnologia. Le pratiche ingegneristiche consolidate quando i sistemi erano in gran parte autonomi stanno incontrando i limiti dell’integrazione proprietaria, mentre la pianificazione del ciclo di vita, tradizionalmente allineata con l’hardware, ora deve tenere il passo con i cambiamenti guidati dal software.
Alla base di tutto ciò c’è un fenomeno più ampio, in cui il volume e la granularità dei dati industriali sono cresciuti più rapidamente rispetto alle architetture originariamente progettate per gestirli. Oggi la questione strategica per gli operatori non è più come raccogliere dati, ma come strutturarli per le analisi, i modelli e le decisioni da cui le operazioni moderne dipendono sempre di più.
Parte della soluzione al problema risiede nell’apertura, dove il DCS diventa parte di un ambiente di automazione più ampio e aperto, sostenuto da standard interoperabili che permettono ai componenti del sistema di comunicare efficacemente tra loro. Standard come OPC UA, NAMUR Open Architecture e Ethernet-APL sono centrali in questa evoluzione, in quanto forniscono un quadro di riferimento indipendente dal fornitore per lo scambio di dati che consente alle informazioni di circolare più liberamente tra dispositivi, sistemi e applicazioni.
Lavorando insieme, riducono la dipendenza dalle integrazioni personalizzate, creano una base più flessibile per la progettazione dei sistemi e permettono agli operatori di integrare tecnologie di fornitori diversi senza compromettere la coerenza complessiva. È questa apertura che rende possibili capacità più avanzate, con analisi avanzate, apprendimento automatico e intelligenza artificiale che forniscono l’accesso a dati contestualizzati di alta qualità.
Oltre l’apertura: come l’AI ed Edge computing potenziano l’operatività in sicurezza
Tuttavia, l’apertura da sola non è sufficiente, e l’introduzione di queste capacità solleva la questione centrale su come integrare nuove tecnologie e applicazioni digitali nel controllo centrale in modo sicuro e protetto. La risposta sta nell’adottare un approccio noto come “separation of concerns”, in cui le funzioni di controllo fondamentali sono separate da un ambiente in cui vengono introdotte o aggiornate applicazioni e strumenti digitali.
Il controllo core rimane protetto all’interno di un ambiente stabile e sicuro, mentre i dati sono messi a disposizione per altri livelli dove possono essere analizzati e utilizzati per promuovere miglioramenti. La comunicazione tra i livelli è gestita tramite interfacce definite, preservando l’integrità del sistema di controllo pur permettendo di realizzare i benefici della digitalizzazione.
Con queste basi, si possono mettere in pratica funzionalità più avanzate in ambiti come l’ottimizzazione dei processi e la gestione della flotta. Ad esempio, assistenti digitali sempre più intelligenti possono apprendere da ingegneri esperti per fornire indicazioni agli operatori alle prime armi che potrebbero non conoscere i sistemi di automazione precedenti di un grande impianto.
Le conoscenze degli esperti umani possono essere integrate con dati operativi storici e input in tempo reale per supportare i team nella gestione di processi complessi, evidenziando anomalie, suggerendo azioni correttive e fornendo indicazioni quando siano necessarie decisioni rapide. Sempre più spesso, questo tipo di analisi viene eseguita su Edge, a stretto contatto con il processo stesso, permettendo di generare informazioni utili senza dipendere dalla connettività continua con sistemi centralizzati.
Come l’automazione intelligente ridefinisce e potenzia il ruolo degli operatori
Questi progressi ridefiniscono anche il ruolo delle persone che lavorano con loro. Sebbene le competenze e la capacità di giudizio accumulate dal personale esperto stiano diventando sempre più difficili da sostituire, il ruolo dell’operatore sta cambiando piuttosto che ridursi.
Le applicazioni più efficaci dell’automazione intelligente potenziano il giudizio umano piuttosto che sostituirlo, offrendo agli operatori una visibilità più chiara, un contesto migliore e informazioni più rilevanti al momento della decisione. Questa è anche una risposta concreta a un cambiamento generazionale in corso nel settore, in cui ingegneri esperti stanno andando in pensione e le conoscenze che portano devono essere acquisite e rese accessibili a una nuova generazione che lavora in ambienti più digitali e connessi.
La sfida della sicurezza in fabbriche sempre più connesse
Man mano che il confine tra IT e OT continua ad assottigliarsi, gli impianti ottengono il flusso di dati e l’integrazione richiesti dalle operazioni moderne, ma ereditano anche una maggiore esposizione alle minacce informatiche, sempre più mirate alla tecnologia operativa. La risposta a tale esposizione non è quella di rinunciare alla connettività, ma di progettare tenendo conto di essa. La stessa separazione tra il livello di controllo e quello digitale, che permette all’analisi e all’IA di operare senza interferire con il controllo deterministico, traccia anche una linea netta tra ciò che deve rimanere protetto e ciò che può essere aperto.
La comunicazione tra i due è limitata a interfacce definite, autenticate in ogni fase e strutturate in modo che i dati fluiscano verso l’ambiente digitale senza creare una via di ritorno al controllo. Consentendo all’apertura e alla sicurezza di progredire insieme anziché in contrapposizione, ecco perché standard come ISA/IEC 62443 non rappresentano un livello aggiunto all’architettura, ma una disciplina culturale integrata al suo interno. In questo modello, la sicurezza informatica non è un flusso di lavoro separato applicato a posteriori, ma una proprietà stessa dell’architettura.
I vantaggi per la sostenibilità
Oltre alla sicurezza, questa architettura contribuisce anche a soddisfare gli obiettivi di sostenibilità. Con crescenti aspettative riguardo all’efficienza energetica, alle emissioni e all’uso delle risorse, l’automazione definita dal software e basata sui dati offre la visibilità e il controllo necessari per supportare decisioni più informate e basate sui dati nel tempo.
Una maggiore visibilità del consumo energetico a livello di processo permette di individuare e affrontare le inefficienze, mentre il controllo integrato di processo ed elettrico consente alle attività industriali di allinearsi più efficacemente con l’approvvigionamento energetico variabile, poiché le rinnovabili svolgono un ruolo crescente nel mix energetico industriale.
Come cambia il ciclo di vita delle infrastrutture: l’era dell’innovazione con continuità
La separazione dei software dall’hardware ha anche implicazioni significative su come i sistemi vengono mantenuti e sviluppati nel corso del loro ciclo di vita. Poiché gli ambienti di controllo e digitali si evolvono indipendentemente l’uno dall’altro, ciascuno può essere aggiornato, ottimizzato e supportato al ritmo appropriato, senza disturbare l’altro.
I cicli di aggiornamento tradizionali, che spesso richiedono investimenti sostanziali e interruzioni operative, possono essere sostituiti da approcci più incrementali e continui, in cui nuove capacità vengono introdotte secondo necessità e i sistemi esistenti vengono estesi senza necessità di una sostituzione completa. Gli investimenti nelle infrastrutture esistenti sono preservati, mentre l’accesso alle tecnologie emergenti rimane aperto e, con il cambiamento dei requisiti produttivi, i sistemi possono essere ampliati o riconfigurati senza una riprogettazione fondamentale.
ABB definisce la potenza di questo approccio incrementale come “Innovazione con Continuità”. In questo contesto, la prossima fase dell’automazione industriale non è definita dalla sostituzione completa del sistema, ma dalla capacità di introdurre nuove funzionalità in modo graduale e sicuro, basandosi sulle fondamenta collaudate già esistenti.
I principi fondamentali di affidabilità e sicurezza rimangono immutati. Ciò che sta cambiando è la capacità dell’architettura che li circonda di adattarsi, integrarsi e migliorare continuamente, in linea con l’operatività, la forza lavoro e le aspettative più ampie poste sull’industria di oggi.
