Il salto trasformativo necessario per garantire che i sistemi di automazione possano diventare sempre più autonomi e siano in grado di capitalizzare le nuove tecnologie IT, wireless e di sicurezza informatica non deriverà da un’evoluzione incrementale dei sistemi esistenti. Tali sistemi, in particolare quelli forniti da un unico fornitore, operano all’interno di protocolli proprietari chiusi che impediscono l’innovazione e consentono solo cambiamenti cumulativi graduali, a volte a costi più elevati e con interruzioni.
Ciò che serve è un convincente balzo in avanti verso modelli di automazione interoperabili basati su standard come quelli che si trovano già oggi nelle telecomunicazioni e nell’avionica settori caratterizzati, tradizionalmente, da basse barriere all’inserimento di nuove tecnologie.
Le interfacce sono definite in modo che gli operatori possano aggiornare i componenti in base alla proposta di valore, non solo perché il fornitore ha deciso di interrompere una linea di prodotti, e dove i rischi di connettività Internet ubiquitaria sono coperti da sicurezza informatica. Questo deve avvenire in accordo con un’esigenza impellente gestori degli impianti: mantenere processi industriali continui, stabili, affidabili e sicuri.
L’evoluzione dei DCS
Considerazioni che stanno guidando l’evoluzione dei Distributed Control System (DCS). Gli operatori degli impianti stanno già spingendo per standard e comunicazioni più aperte, che disaccoppino il software dall’hardware e consentano agli operatori di acquistare hardware DCS da diversi fornitori e quindi ottimizzare gli investimenti di capitale. Tuttavia, per completare il salto richiesto verso un DCS a prova di futuro, è necessaria un’architettura di automazione completamente nuova per consentire alle industrie di processo di adottare nuove tecnologie in modo flessibile, economico, non dirompente e sicuro.
Sono state istituite una serie di iniziative guidate dagli utenti per concentrarsi su apertura, sicurezza e interoperabilità. Tra questi spiccano l’Open Process Automation Forum (OPAF) e la User Association of Automation Technology in Process Industries (NAMUR). Ognuna di queste realtà ha i suoi obiettivi e standard, nonché un terreno comune.
OPAF è un’impresa guidata dal cliente (al contrario di quelle guidate dal fornitore) che riunisce un insieme diversificato di circa 90 aziende dei settori petrolifero, del gas, farmaceutico, della cellulosa e chimico insieme a fornitori di automazione per definire un’architettura basata su standard, aperta, sicura e interoperabile basata sulle rispettive esperienze condivise.
Sebbene diversi, i membri hanno punti critici comuni: la necessità di integrare i componenti migliori della categoria con i sistemi di automazione dei processi; la necessità di affrontare le minacce alla sicurezza informatica; la necessità di eseguire i sistemi operativi oltre la fine del loro ciclo di vita piuttosto che sostituirli continuamente; e la necessità di operare in modo più intelligente e a un costo inferiore.
Concentrandosi su ciò che il cliente desidera in termini di riduzione dei costi del ciclo di vita e facile adozione di nuove tecnologie, il forum mira a consentire alle industrie di processo di operare su piattaforme aperte standardizzate. Cerca di comprendere e affrontare i requisiti attuali ed emergenti, stabilire politiche, condividere le migliori pratiche, lavorare con fornitori, consorzi e organismi di standardizzazione per sviluppare consenso e facilitare l’interoperabilità, evolvere e integrare specifiche e tecnologie open source, offrire una serie completa di servizi che migliorino l’efficienza operativa, sviluppare e gestire il principale servizio di certificazione del settore e, infine, incoraggiare l’approvvigionamento di prodotti certificati.
Offrendo agli utenti DCS un maggiore accesso a funzionalità all’avanguardia, gli standard OPAF combinati con il DCS consentiranno loro di abbattere le divisioni nell’area dell’hardware, che sta rapidamente diventando una commodity, e consentire agli utenti di integrare i migliori componenti della categoria senza dover sostituire costosi software applicativi.
Consentirà agli utenti di implementare sistemi che consentono l’interoperabilità con più fornitori. Progettati come un’architettura di sistemi aperti che promuove l’innovazione, gli standard OPAF soddisfano le esigenze di più settori, consentendo al contempo a utenti e fornitori di collaborare a nuove soluzioni.
NAMUR è un consorzio globale di partecipanti dell’industria di processo che ha definito un modello di architettura aperta noto come NAMUR Open Architecture (NAO). NAO trasferisce i dati da tutti i livelli del processo di automazione tramite un secondo canale di dati sovrapposti nel cloud in modo rapido, facile e sicuro.
Questo secondo canale è dove i dati vengono calcolati, trasportati e utilizzati nelle applicazioni di ottimizzazione. Un aspetto importante del NOA è che separa il controllo del processo di base dal dominio di calcolo dei dati. Questa separazione è importante: quando si ha a che fare con grandi quantità di dati, è più economico e sicuro farlo in un ambiente puramente IT piuttosto che all’interno del dominio OT dedicato al controllo dei processi principali. Inoltre, i cambiamenti che gli operatori devono applicare alla funzionalità di processo di base dell’OT sono di solito molto lievi rispetto ai progressi tecnologici all’interno del dominio IT.
Il secondo aspetto importante di NOA sono i suoi protocolli di modellazione dei dati indipendenti dal fornitore, il linguaggio comune delle risorse dell’operatore. Sebbene dispositivi diversi possano offrire set di dati simili, tali dati potrebbero essere etichettati in modo diverso o potrebbero non essere lo stesso tipo di dati, se vengono utilizzati nomi, unità e frequenze diversi.
La maggior parte degli impianti contiene asset di molti fornitori diversi. Gli operatori devono quindi armonizzare i dati al fine di confrontare questi asset in un’unica vista centralizzata. Gli standard di modellazione dei dati di NOA riconciliano diversi set di dati all’interno di una specifica classe di attività in modo che gli operatori possano confrontare i dati di diversi fornitori di tecnologia di automazione.
Allo stesso modo, se gli operatori devono scambiare un dispositivo con un altro, il modello informativo NOA fornisce una configurazione esplicita e corretta del nuovo dispositivo, del parametro di configurazione, del tipo di fornitore, della versione del firmware, della revisione del software e così via. Questo consente agli operatori di essere certi che, quando scambiano un dispositivo, la configurazione è corretta.
Un terzo aspetto di NOA è la sicurezza. In un ambiente ricco di dati, digitalizzato e wireless, qualsiasi compromissione della sicurezza minaccia di rendere inutili le tue risorse. Pertanto, qualsiasi percorso di comunicazione tra il controllo del processo principale e il dominio di manutenzione e ottimizzazione deve essere protetto. Questo è gestito da un gateway di sicurezza NOA noto come data diet: consente un flusso di comunicazione unidirezionale dal dominio operativo al dominio di manutenzione e ottimizzazione, ma senza perdita inversa di dati.
Mentre si avvicinano allo stesso obiettivo da direzioni diverse, sia l’OPAF che NAMUR stanno cercando di identificare un’interfaccia di comunicazione e un modello di informazione comuni. L’OPAF sta cercando di definire una serie di standard che rendano il DCS più interoperabile e più semplice da aggiornare; NAMUR adotta un approccio più disinvolto con una struttura che lavorerà a fianco del DCS per ottenere le informazioni necessarie. Man mano che gli standard diventano più digitali e più flessibili, ogni rispettivo operatore dell’impianto dovrà decidere quale protocollo si adatta meglio al proprio sistema di controllo.
Questo non è affatto l’obiettivo finale dell’evoluzione del DCS. Diversi fattori continuano a plasmarne lo sviluppo. Il passaggio da sistemi basati su hardware ad altri basati su software offre agli operatori la possibilità di introdurre componenti plug and play che li liberano da soluzioni proprietarie di un singolo produttore.
Poiché Internet e la connettività fanno ulteriori progressi, la sicurezza informatica è un fattore critico nel modo in cui i DCS funzionano e gestiscono le informazioni. La modularità, ovvero la capacità di sostituire i singoli componenti senza interrompere il processo industriale, consente una scalabilità economica della produzione, nonché una migliore gestione dei costi di capitale e delle strategie di investimento.
Con l’avanzare delle tecnologie wireless, del 5G e dei dispositivi digitali intelligenti, gli operatori del DCS devono essere in grado di aggiungere tecnologia senza soluzione di continuità utilizzando un modo standard di comunicare tra numerosi dispositivi e rendere i dati disponibili agli ingegneri abituati a interagire con la tecnologia via smartphone e tablet.
Lungi dall’esaurirsi, infatti, l’evoluzione del DCS si pone sulla soglia di nuove possibilità nell’innovazione tecnologica decentralizzata, wireless e digitalizzata.
