Tutto il software per Industria 4.0. Dai PLC ai Big data.

1. L’industria 4.0 è caratterizzata da una
decisa transizione negli ambienti pro-
duttivi dalle tecnologie analogiche alle
tecnologie digitali. Ovviamente, le tec-
nologie digitali erano già presenti nelle
fabbriche a partire dagli Anni ’70, ma
con Industria 4.0 il software assume
un’importanza predominante a tutti
i livelli, poiché è il cuore e il cervel-
lo delle principali tecnologie abilitanti
(Key Enabling Technologies – KET’s):
dal software embedded nelle macchine
utensili a controllo numerico,nei robot
e nei PLC che controllano i centri di
lavoro ai sistemi di gestione delle sup-
ply chain, dal firmware che controlla
sensori e oggetti intelligenti all’IoT e
al cloud, dai sistemi per il controllo di
qualità all’analisi dei big data.
In altre parole, il software si espande
sia a livello orizzontale, collegando e
integrando i vari silos applicativi delle
aziende (sistemi di progettazione, si-
mulazione, produzione, automazione,
logistica,sistemi gestionali,CRM,sistemi
direzionali, etc), sia a livello verticale,
scalando tutti i livelli della ‘piramide
della conoscenza’: dati, informazioni,
conoscenza, saggezza, come rappre-
sentata nella tabella.
Integrazione sempre più spinta
I principali tipi di software industria-
le sono i sistemi SCADA (Supervi-
sory Control And Data Acquisition),
DCS (Distributed Control System),
HMI (Human Machine Interface), MES
(Manufacturing Execution Syastem) e
MOM (Manufacturing Operation Ma-
nagement). In particolare i tradizionali
sistemi SCADA sono basati su sistemi
di elaborazione centralizzati mentre i
DCS sono basati su reti gerarchiche
di computer distribuiti (Edge Com-
puter). In pratica questa suddivisione
non esiste più poiché tutti i principali
sistemi SCADA sono in grado di gestire
qualsiasi combinazione di PLC, edge
computer, server locali e in cloud. I
produttori tradizionali di questi siste-
mi, come le multinazionali Bosch, GE,
Omron, Siemens, e le italiane Reply,
Progea e Copadata, entrano sempre
di più nel campo della progettazio-
ne, mentre le software house leader
nel campo della progettazione (CAD,
CAM,CAE,PDM,FEM) come Autode-
sk, Dassault, PTC e Altair si integrano
sempre più con la produzione, anche
grazie ai progressi fatti dal software di
macchine utensili CNC, stampanti 3D
e robot. Per esempio, Creo 4.0 di PTC
colma il divario tra CAD 3D e stampa
3D consentendo di progettare, otti-
mizzare, convalidare e stampare con
un unico software, e rende la proget-
tazione più intelligente consentendo
la creazione di strutture di reticoli uni-
formi controllate parametricamente,
la connessione diretta alle stampanti
3D, la convalida e gestione dei lavori
di stampa e la connessione diretta a
centri servizi esterni, se non si hanno
in azienda le tecnologie necessarie per
realizzare i prototipi o i prodotti finiti.
Autodesk e Altair puntano all’ottimiz-
zazione topologica e strutturale degli
oggetti prodotti con la stampa 3D e
nuove filosofie di progettazione come
il Design Generativo, mentre Dassault
eccelle nelle applicazioni di realtà vir-
tuale immersiva e aumentata. I pro-
duttori di networking e di piattaforme,
IL SOFTWARE PER L’INDUSTRIA 4.0
DAI PLC AI BIG DATA
90 giugno 2017
Giancarlo Magnaghi
Consulente
g.magnaghi@studiomagnaghi.it
INDUSTRIA 4.0

2. come Cisco e Microsoft, supportano i
due principali ambiti applicativi dell’In-
ternet delle cose (IoT): Massive IoT,
caratterizzata da basso costo, basso
consumo e grande numero di disposi-
tivi connessi (trasporti,logistica,domo-
tica,smart cities) e Mission Critical IoT,
con applicazioni caratterizzate da alta
affidabilità,bassa latenza e alta capacità,
come richiesto dalla applicazioni IIoT
(Industrial Internet ofThings) per l’au-
tomazione della fabbrica,dove spesso il
vecchio protocollo HTTP non è adatto
e si utilizzano protocolli più leggeri e
veloci come MQTT (Message Queue
TelemetryTransport) usato nei servizi
cloud per la trasmissione massiccia di
dati in tempo reale, progettato per te-
lemetria, comunicazione client/server
e comunicazione Machine-to-Machine
(M2M), e AMQP (Advanced Message
Queuing Protocol), adatto soprattut-
to per connessioni ‘server-to-server’
snelle e robuste. I grandi produttori
internazionali di ERP, come SAP, Ora-
cle e Microsoft, ma anche gli italiani,
come Centro Software, Panthera, Pas-
separtout, Team System, Zucchetti e
Octobus (perAS/400),si stanno attrez-
zando a vari i livelli per l’industria 4.0,
spesso invadendo anche i campi del
PLM (Product Life Cycle Management),
del CRM e della Business Intelligence.
Ovviamente anche gli storici prota-
gonisti dei data base e dell’analisi dei
dati come SAS, IBM e HPE sono pre-
senti, soprattutto per quanto riguarda
il trattamento dei big data.
La sicurezza è un must
Infine, non è possibile dimenticare il
software per la sicurezza industriale,
che comprende sicurezza fisica (con-
trollo accessi, telesorveglianza, sistemi
antintrusione e antincendio),controllo
dei data center (DCIM Data Center
Infrastructure Management) e degli
edifici (BMS – Building Management
System) e Cybersecurity (firewall,anti-
malware, IDS, IPS, monitoraggio dei
sistemi di pagamento elettronici).
La vera sfida, è rappresentata dal fatto
che tutti questi software devono pote-
re lavorare insieme in tempo reale,con
un’inedita integrazione tra Information
Technology (IT),OperationTechnology
(OT) e AutomationTechnology (AT),
ma le conseguenze di un malfunziona-
mento, di un guasto, di una mancanza
di energia elettrica, di un incendio, di
un errore umano o di un sabotaggio
intenzionale si possono propagare pro-
vocando danni gravissimi e difficilmen-
te prevedibili. Purtroppo non siamo
ancora in grado di dominare livelli di
complessità così elevati e di isolare
tempestivamente le fonti dei proble-
mi, come dimostra il fatto che quasi
ogni giorno si bloccano importantis-
simi servizi Internet, banche, compa-
gnie aeree,stazioni ferroviarie,impianti
petroliferi, ospedali, servizi pubblici a
causa di guasti, virus, ransomware e
attacchi APT (Advanced PersistentTh-
reats).È quindi fondamentale disporre
di piattaforme hardware, software e
TLC sicure e ridondanti,implementare
robusti sistemi di business continuity e
verificare in modo sistematico il livello
di sicurezza dei sistemi con analisi dei
rischi, penetration test, sistemi di mo-
nitoraggio e manutenzione predittiva.
91giugno 2017
INDUSTRIA 4.0
PIRAMIDE DELLA CONOSCENZA TIPI DI OPERAZIONI PRODOTTI SOFTWARE
Saggezza Applicazioni intelligenti in grado di supporta-
re/prendere decisioni unendo l’esperienza a
grandi capacità di calcolo e modelli di simu-
lazione
Intelligenza artificiale, sistemi esperti, sistemi
predittivi, realtà virtuale/aumentata, sistemi
ciberfisici autonomi, sistemi di progettazione
avanzati e di manutenzione predittiva
Conoscenza Analisi, sintesi e integrazione delle informazioni
strutturate e non strutturate (big data)
ERP, CRM, OLAP, Business Intelligence, sistemi
tradizionali di analisi, progettazione e simula-
zione
Informazioni Aggregazione, controllo, gestione operazioni e
transazioni
Sistemi SCADA, DCS, MES, BMS, APP per
terminali mobili, sistemi transazionali, logistici
e contabili
Dati Produzione, trasmissione e acquisizione di dati
elementari
Firmware, software embedded, data logger,
reti di sensori, protocolli di comunicazione,
controllo accessi e posizione