Un progetto IIoT è un progetto che si basa sulla connettività di sistemi e dispositivi diversi tra loro, con tipologie di dati anche molto diverse e collocati a distanze a volte anche considerevoli, tanto che Internet (rete pubblica) può essere l’unico modo a basso costo per connetterli tra loro. La prima domanda da porsi è: come fanno a capirsi i dispositivi?

Affinchè i dispositivi possano comunicare tra loro, come è noto, occorre una infrastruttura di connessione

ed un protocollo comune. Questo ovviamente vale anche per un progetto di IIoT, in quanto IIoT di per sé non basta a stabilire uno standard di comunicazione.

Oggi, vi sono diverse soluzioni per realizzare un progetto di IIoT. Tuttavia, come sempre quando vi sono diverse soluzioni, è importante fare una scelta corretta, identificando, sulla base delle necessità, dei dispositivi in campo e dei dati da gestire, il protocollo più adeguato.

Non esiste un protocollo ideale né un protocollo standard, nelle soluzioni di IIoT. Esistono diverse soluzioni, diversi protocolli, ed esistono soluzioni “custom”. E’ importante considerare, nella scelta, che il protocollo utilizzato per lo scambio dati sia il più possibile aperto, standard, sicuro e flessibile, considerando che un progetto IIoT sarà sempre in continua espansione, in quanto i dati da raccogliere tipicamente cambiano e si espandono in funzione dell’evoluzione dei processi aziendali. Meglio evitare quindi soluzioni chiuse o proprietarie.

OPC UA

La tecnologia OPC UA è la tecnologia più efficace, affermata, e standard nel mondo dell’automazione industriale, in grado di coniugare perfettamente OT ed IT.

La tecnologia OPC UA non è solo lo scambio di dati tra un client ed un server, ma è l’essenza dei principi di interoperabilità e connettività delle informazioni di fabbrica, alla base dei concetti di Industry 4.0.

Uno dei pilastri di questo concetto la tecnologia cross-platform di OPC UA, le performances e la sicurezza, tanto da consentire l’integrazione dei Server OPC UA anche direttamente a bordo (embedded) dei dispositivi di controllo. Oltre a questo, la specifica OPC UA è sviluppata in collaborazione con PLC Open, in modo da consentire un modello di informazione dati comune con la programmazione IEC61131-3. Ma non solo: oltre a questo, recentemente (Aprile 2014) sono state definite funzionalità OPC UA aggiuntive nei Function Block dei controllori IEC61131-3, tanto da rendere i controllori stessi unità intelligenti nella comunicazione IT di fabbrica, migliorando e semplificando l’accesso ai dati a tutti i livelli, sia quelli intermedi (SCADA/HMI) che a quelli al vertice della piramide (MES/ERP). Ad esempio, in una rete “intelligente”, ogni dispositivo o servizio deve essere in grado di iniziare la comunicazione e rispondere alle richieste specifiche di altri servizi.

Un dispositivo (OPC UA Server) può quindi scambiare strutture di dati anche complessi (informazioni) sia in modo verticale che orizzontale, con altri dispositivi collegati alla stessa rete “intelligente”, dal livello più basso al livello più alto della struttura piramidale IT, sia localmente che attraverso internet o su cloud, rendendo di fatto possibile i criteri di Industry 4.0 e di IOT (Internet of Things), che sono i presupposti delle future architetture dei sistemi integrati di nuova generazione.

Possiamo immaginare ad esempio una linea di produzione, dopo le macchine, diverse tra loro e prodotte da diversi fornitori, possono comunicare tra loro in architettura client-server, ma non solo. Un sistema di più alto livello, o un servizio, possono invocare un metodo (un supervisore verso le macchine, un sistema di gestione MES verso il supervisore o le macchine stesse) ad esempio per attivare una ricetta di produzione, in modo molto efficiente come con una singola chiamata per scambiare parametri di  input e output. I concetti di cross-platform e di sicurezza integrati nella specifica garantiscono la massima interoperabilità e sicurezza a tutti i livelli, sia locali che geograficamente distribuiti.

  • Vantaggi: Standard IEC, cross platform, sicurezza, specifiche complete per ogni tipo di
  • Svantaggi: Poco adatto alle architetture low cost e low-end.

MQTT

Il protocollo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) e un protocollo basato su TCP/IP e sul modello publish/subscribe, progettato per essere aperto, semplice, leggero e facile da implementare. Queste caratteristiche lo rendono idoneo all’IoT, ovvero ad essere utilizzato in situazioni in cui occorre utilizzare poca larghezza di banda e quando il sistema che lo implementa ha poca capacità di memoria e di CPU. Il protocollo è stato messo a punto da due ricercatori americani nel 1999, ed oggi è stato certificato come standard OASIS (Organization for the Advancement of Structured information), che ha dichiarato che il protocollo MQTT può essere considerato particolarmente adatto a soluzioni di IoT.

    • Vantaggi: semplicità, apertura, indipendenza, cross
    • Svantaggi: poco diffuso e non considerato standard nel mondo dell’automazione

PubNub

PubNub è una infrastruttura globale di tipo real-time, pensata espressamente per la realizzazione di soluzioni web, mobile e IoT. Nata come azienda privata USA nel 2010, PubNub ha da subito suscitato l’interesse di grosse Corporation che ne hanno finanziato lo sviluppo, rendendo questa infrastruttura una tra le più interessanti, affidabili ed efficaci nello scambio dati realtime su web. Questo ne h determinato un rapido sviluppo che rende questa soluzione una soluzione molto efficace, semplice da implementare ed a basso costo.

Il concetto di PubNub è quello di gestire una messaggistica API di tipo “publish/subscribe” all’interno del loro network globale, costituito da una rete di data centers localizzati nei principali continenti (America, Asia, Europa). Attualmente l’infrastruttura serve oltre 300 milioni di dispositivi ed invia oltre 750 miliardi di messaggi al mese.

Attraverso la gestione di API, oppure utilizzando l’SDK di PubNub, qualsiasi applicazione o dispositivo è in grado di pubblicare o sottoscrivere dati utilizzando l’infrastruttura. Il modello di business di PubNub è IaaS (Infrastructure as a service) ed il servizio prevede la sottoscrizione di un abbonamento.

    • Vantaggi: real-time, velocità, semplicità, infrastruttura ready-to-use, cross- platform.
    • Svantaggi: infrastruttura privata, abbonamento al