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di Alessandro Delucchi, Area Sales Manager Italia, Mobile Industrial Robots
I robot mobili autonomi (AMR) stanno raccogliendo i benefici della rete ad alta velocità di nuova generazione ma anche delle tecnologie di ultima generazione per l’automazione
Lo scenario dell’intralogistica industriale vede crescere costantemente il numero di AMR impiegati laddove è necessario eseguire in modo indipendente, automatizzato e altamente affidabile incarichi di trasporto frequenti. Attraverso la combinazione di sensori, telecamere e software sofisticati, gli AMR forniscono ai reparti produttivi un flusso di materiali efficiente, automatizzando i processi logistici interni e ottimizzandoli anche dal punto di vista dei costi.
La “marcia trionfale” degli AMR, nel contesto della quarta rivoluzione industriale, non è casuale poiché i settori produttivi devono fronteggiare necessità differenti e ben diverse da quelle del passato. Oggigiorno si hanno flussi di lavoro complessi e margini ridotti, elementi che costringono le aziende ad accelerare i processi produttivi, senza però sottovalutare l’elevata qualità dei prodotti. Vi è anche la problematica che riguarda la carenza di manodopera specializzata, pertanto per le aziende trovare la soluzione spesso diventa una sfida per nulla semplice. Allo stesso tempo, vi è anche l’aumento di richiesta di prodotti personalizzati e servizi su misura da parte dei clienti.
Questo scenario indica come il settore industriale stia andando verso un’unica direzione e quindi se un’azienda vuole rimanere competitiva, è oramai obbligata a sfruttare tutte le innovazioni di processo per incrementare la propria efficienza e redditività.
Si possono identificare tre tecnologie che rappresentano un fattore accelerante verso una completa digitalizzazione dei processi:
- WiFi di nuova generazione
- Comunicazione 5G industriale
- Digital twin
- Cloud e edge cloud
La comunicazione oggi e domani
Wi-Fi
La connettività wireless è stata progettata per essere utilizzata in ufficio e a casa, pertanto in principio la sua impostazione non è stata pensata a livello industriale e per gestire l’eventuale aumento del numero di utenze che avrebbero condiviso lo stesso canale. Tuttavia il Wi-Fi ha subito continui sviluppi e aggiornamenti attraverso vari step, che hanno consentito velocità via via più elevate. Ogni nuova revisione del Wi-Fi offre un numero maggiore di funzioni e un livello più alto di cybersicurezza. Lo standard Wi-Fi più diffuso è attualmente il Wi-Fi 5 anche se inizia a risentire della crescente presenza di altri dispositivi come smartphone e tablet connessi alla rete, che ne provocano un congestionamento. In alcuni casi, i dispositivi wireless sono distribuiti su infrastrutture Wi-Fi multiuso che condividono le risorse con altri utenti, il che limita le prestazioni della rete.
Con l’evoluzione dei processi industriali, le reti Wi-Fi sono sempre più congestionate e in alcuni casi sovraccariche perché vengono utilizzate per troppi e differenti scopi. In questa situazione le reti possono essere sufficienti per le applicazioni non critiche, ma la funzionalità real-time può risentirne. Ci si trova quindi a dover affrontare problematiche come l’alta latenza, la larghezza di banda scarsa, la copertura limitata e, non meno importante, la protezione cyber insufficiente. Come detto, il WiFi si evolve costantemente e la sesta versione è già disponibile e ampiamente utilizzata, mentre il Wi-Fi 7 è in fase di sviluppo. Il Wi-Fi 6 offre una velocità almeno quadrupla rispetto a quella del Wi-Fi 5 ed è in grado di apportare miglioramenti in termini di efficienza e capacità, tenendo il passo con il crescente numero di dispositivi wireless connessi a Internet, come ad esempio gli AMR. Per i robot mobili autonomi il Wi-Fi è ancora, e sarà per molti anni, un’opzione valida per consentire di lavorare in modo efficiente.
I robot di MiR sono pronti per il 5G
Il 5G è ancora in fase iniziale, pertanto il protocollo di comunicazione standard di MiR è ancora il WiFi, ma gli AMR di MiR sono già pronti ad affrontare il futuro con il 5G. Con una configurazione 4G o 5G possono essere facilmente adattati poiché il software di MiR è stato sviluppato per funzionare anche su reti wireless private 4G e 5G. È sufficiente un modem collegato al robot, MiR fornisce la guida all’installazione per l’uso in 4G/5G e in questo modo è già possibile iniziare a sfruttarne tutti i vantaggi.
5G
Il 5G è la logica evoluzione del 4G che ne ha decuplicato le prestazioni. La rete 5G ad alta velocità in ambito industriale (“industrial 5G”) è lo standard wireless mobile di quinta generazione che sta già dando il via a una vera e propria rivoluzione tecnologica. Con questo standard, le apparecchiature di produzione e i processi logistici interni potranno diventare significativamente più efficienti, autonomi e flessibili grazie a prestazioni superiori.
La quarta rivoluzione industriale, caratterizzata da supply chain seamless, monitoraggio diffuso delle apparecchiature di produzione basato su sensori, robot che interagiscono tra loro e innovazioni nel cloud, necessita di prestazioni superiori per quanto riguarda la comunicazione. Tutti i robot mobili possono trarre beneficio dal 5G, pertanto nel momento in cui le flotte AMR aumenteranno di dimensioni e funzionalità, sarà necessaria una soluzione di rete dedicata per questo tipo di applicazioni mission critical. Sono molti i motivi per cui la connettività 5G locale on-site migliorerà le prestazioni degli AMR. Le nuove funzionalità degli AMR richiedono una maggiore larghezza di banda e di tempi di risposta migliori e questo è dovuto, ad esempio, a:
- una maggiore automazione delle applicazioni richiesta dal passaggio dai processi intralogistici semi-automatici a processi completamente automatizzati
- proliferazione del numero di AMR per singola flotta
- l’interoperabilità tra diversi sistemi AMR
Con la tecnologia di comunicazione 5G, gli scenari AMR business e time-critical non rappresenteranno più un serio problema e le smart factory diventeranno una realtà attuale.
Il 5G è 10 volte più veloce del 4G, pertanto un’unica rete è in grado di gestire tutto il traffico a banda larga, time-sensitive, video e IoT. L’estrema affidabilità è garantita da una latenza ultrabassa (dell’ordine di pochi mS), il che consente di connettere fino a un milione di dispositivi per Km2 grazie alla Massive Machine Type Communication (mMTC). Il relativo design zero-trust e la crittografia con autenticazione end-to-end consente un significativo miglioramento in termini di cybersicurezza.
Digital Twin
Un altro importante trend per la digitalizzazione industriale è l’uso del digital twin. Con i “gemelli digitali”, ad esempio, si possono implementare applicazioni di condition-based monitoring e sistemi di manutenzione predittiva lungo intere linee produttive come anche sui robot mobili autonomi. Lo sviluppo di queste applicazioni consentirà di acquisire e analizzare dati senza latenza e permetterà, come nel caso dei robot, di non dover tornare alla base per la manutenzione ordinaria, ma al contrario, con il monitoraggio costante, i fermi manutentivi saranno programmati in modo ottimale e potranno essere risolti in remoto anche i problemi tecnici. Queste fondamentali implementazioni richiedono però lo scambio di grandi quantità di dati, il che aumenta la necessità di comunicazioni sicure e in tempo reale attraverso una larghezza di banda elevata.
Cloud e edge cloud
Con l’uso della tecnologia wireless, il tradizionale schema piramidale dell’automazione può essere semplificato e reso flessibile. Il livello ERP si può spostare in cloud, mentre i livelli MES/WMS e di controllo si spostano nell’Edge cloud. Con la comunicazione diretta e priva di latenza, è molto più semplice usufruire di interfacce basate su cloud che mettono in collegamento diversi AMR e possono controllare il traffico in modo efficiente. Per la prima volta gli AMR connessi al 5G possono attingere da piattaforme AI basate su cloud per prendere decisioni più rapide, eseguire le attività in modo più efficiente e, nel caso un singolo AMR acquisisca una certa informazione, ad esempio su un percorso ostruito, condividerla con tutta la flotta. Le aziende che implementeranno queste tecnologie potranno trarre grandi benefici: una migliore qualità e una gestione puntuale nei processi di picking, tempi ridotti per riconfigurare la produzione oppure modifiche di layout delle aree logistiche.
Conclusioni
Le nuove tecnologie di comunicazione wireless avranno un forte impatto anche verso gli obiettivi di sostenibilità per il mondo dell’automazione e dell’intralogistica. Grazie all’implementazione delle reti ad alta velocità e alla conseguente eliminazione dei cablaggi, gli AMR possono essere impiegati anche in luoghi remoti. Sebbene gli AMR siano già in grado di svolgere attività di trasporto in modo autonomo anche quando non sono collegati a una rete, la connettività di ultima generazione amplia enormemente la loro gamma di applicazioni. Non solo, il real time computing potrà essere utilizzato per sviluppare scenari di implementazione più complessi e articolati allo scopo di ridurre al minimo gli sprechi nei processi di produzione.
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