Compatibilità: l’elemento chiave per il successo delle applicazioni per Industry 4.0

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Intervista a Peter Müller, VP Product Center Modules di Kontron

La digitalizzazione ha preso velocità, soprattutto negli ambienti industriali. Sono sempre maggiori le soluzioni che vengono sviluppate per soddisfare le esigenze di sicurezza, flessibilità e compatibilità e gli standard rivestono un’importanza centrale in questo contesto. Soluzioni basate su standard per l’edge computing, ad esempio, gestiscono processi di calcolo vicino alla sorgente dei dati, i tempi di latenza sono abbassati, i requisiti di larghezza di banda sono ridotti. Allo stesso tempo, la sicurezza dei dati e dei sistemi aumenta.

Poiché l’Operational Tecnology (OT) e l’Information Technology (IT) tendono a fondersi sempre più, l’importanza dell’edge computing è in costante aumento. Gli standard assicurano il flusso continuo di dati e la necessaria compatibilità, aumentando l’efficienza dell’operatività delle macchine. Inoltre l’uso di standard permette un rapido adattamento delle soluzioni ai cambiamenti del mercato. Grazie a questa flessibilità, nuovi modelli di business basati sui dati possono essere creati rapidamente e in modo economico. In tal modo le aziende possono assicurarsi posizioni competitive, proteggere i loro investimenti e sfruttare al meglio i vantaggi delle nuove tecnologie per i loro processi.

Su queste tematiche abbiamo intervistato Peter Müller, VP Product Center Modules di Kontron, che descrive alcuni tra i più importanti standard utilizzati nell’ambito dell’Industria 4.0.

E-PLUS: i BigData sono un elemento essenziale dell’Industria 4.0. Quale standard vede al primo posto in questo contesto?

Müller: A mio parere, lo standard COM Express® è di gran pagina di gestione delle categorielunga al primo posto. Lo standard COM-HPC™ (Computer-On-Module High Performance Computing) è un componente importante del futuro edge computing. È stato sviluppato appositamente per i processi BigData orientati alle macchine ed è destinato a soddisfare il volume crescente di dati dell’edge computing di fascia alta. Può anche essere utilizzato per gestire il volume di dati dei gateway edge usando dei server edge, nonché per eseguire analisi AI (Artificial Intelligence) ad alta intensità di calcolo vicino alla sorgente dati in un cloud embedded. COM Express® definisce i fattori di forma ed i pin-out per i Computer-on-Modules. La definizione COM Express® nel formato mini (84×55 mm) soddisfa i requisiti di funzionalità e prestazioni delle soluzioni ultracompatte per il mercato embedded. Si tratta, ad esempio, di computer periferici utilizzati in macchine o sistemi più piccoli. Oltre al mini, lo standard include anche i formati compact (95×95 mm) e basic (125×95 mm). Le attuali interfacce per display digitali (DisplayPort, HDMI) e USB 3.0 sono già integrate nella definizione dei pin-out di COM Express®. In qualità di editor della specifica COM-HPC, Kontron è una delle forze trainanti dietro lo standard COM-HPC. Inoltre, Kontron è anche molto coinvolta negli sviluppi futuri del COM Express® ed è membro del PICMG®, il consorzio che monitora le specifiche COM Express®.

E-PLUS: SMARC è un altro standard in ambito industriale. Che cosa ha di speciale?

Müller: Internet of Things (IoT) è stato un fattore decisivo nello sviluppo dello standard SMARC 2.1 (Smart Mobility Architecture Module).  SMARC ha guidato in modo significativo lo sviluppo di soluzioni informatiche integrate innovative con consumo energetico relativamente basso. Ad esempio, le funzionalità dei moduli SMARC di Kontron sono state inizialmente progettate per la gamma di media potenza. Oltre ai processori Intel® Atom™, nelle varie versioni sono supportati anche processori ARM, come il nuovo NXP i.MX8.

Molto sta accadendo in questo settore, come dimostra l’introduzione della specifica SMARC 2.1 nel mese di marzo. Quest’ultima evidenzia la reattività di SGET (Standardisation Group for Embedded Technologies) all’attuale evoluzione tecnologica, oltre che alle mutevoli esigenze e priorità degli sviluppatori di sistemi embedded e dei system integrator (SI). L’aggiornamento allo SMARC 2.1 ha quindi lo scopo di garantire che le soluzioni embedded possano soddisfare i requisiti di iper-connettività dell’IoT/IIoT in modo da essere “a prova di futuro”.

E-PLUS: Una delle principali tendenze nel settore IT sono gli open standard. Qual è la situazione nell‘ambiente industriale?

Müller: L’andamento del mercato generale indica che il futuro del System-on-Modules (SoM) sarà l’Open Standard Module (OSM). Prototipi basati su questa specifica sono disponibili dalla primavera del 2020. L’ulteriore sviluppo di questa specifica è guidato dallo Standard Development Team 5 (SDT.05) della SGET e dovrebbe essere completato quest’anno. L’OSM è pensato per Systems on Modules (SoM) a saldare di bassa potenza, assieme a SoC e microcontrollori. Lo standard recentemente introdotto definisce quattro formati di modulo nelle dimensioni Zero (0), Piccolo (S), Medio (M) e Grande (L). Ognuno di essi può essere processato in modo completamente automatico. Questo rende la produzione più veloce. I costi si riducono anche nell’area di soluzioni specifiche per applicazioni costituite da SoM+Carrier, visto che il montaggio manuale non è più necessario.

E-PLUS: Industry 4.0 non è concepibile senza un’alta affidabilità e una rapida trasmissione dei dati. Quale potrebbe essere la soluzione migliore?

Müller: Secondo me la risposta a queste esigenze è il Time Sensitive Networking (TSN). La specifica del TSN estende lo standard dell’Ethernet con nuove funzioni per l’alta affidabilità e la trasmissione dei dati in tempo reale. Questa è la base per una comunicazione deterministica, sicura e continua per il controllo di macchine e processi in rete. L’edge computing e OPC-UA su TSN offrono nuove possibilità per il controllo delle macchine e il collegamento in rete dei sistemi. Allo stesso tempo, il TSN semplifica le infrastrutture di rete industriali, portando a una significativa riduzione dei costi.

E-PLUS: che ruolo gioca il 5G per l’IoT e Industry 4.0?

 Müller: Il nuovo standard per la telefonia mobile di quinta generazione (5G) ha il potenziale per un’ampia gamma di nuove applicazioni industriali. La latenza di un millisecondo è sufficientemente breve per applicazioni di automazione in tempo reale. Questo offre l’opportunità per un approccio deterministico e nuove possibilità nei processi di Industry 4.0; attraverso il 5G possono anche essere elaborati in modo decentralizzato sistemi ”real time business-critical”. Mi aspetto che le reti 5G all’inizio vengano gestite come reti private locali all’interno dell’azienda, in modo che l’edge computing tramite 5G diventi uno scenario realistico in questi contesti prima di essere utilizzato su larga scala.

E-PLUS: Quando i processi IT e di produzione si combinano, la sicurezza ha un’alta priorità. Qual è la scelta migliore in questo caso?

Müller: SecureOS è una buona scelta per una maggiore sicurezza, perché ogni connessione all’OT deve essere protetta in modo speciale per salvaguardare i dati e il processo di produzione. A nostro avviso la combinazione di SUSiEtec SecureOS di Kontron e la tecnologia Docker è una buona opzione. SUSiEtec SecureOS si basa su un sistema operativo adattato individualmente sia all’hardware utilizzato che allo scopo previsto. SecureOS è dotato di un kernel personalizzato e dei driver necessari. I collegamenti con l’esterno sono definiti in modo chiaro e vengono monitorati e gestiti dal sistema, creando barriere di sicurezza elevate. SUSiEtec SecureOS è basato su BSP per Yocto Linux, un sistema operativo con due partizioni progettato per x86 o ARM. Garantisce standard di sicurezza particolarmente alti quando, ad esempio, vi sono processi di aggiornamento in sospeso. Il sistema di aggiornamento può anche essere utilizzato dal cliente per il rollout delle applicazioni finali. Kontron fornisce l’ambiente sicuro, mentre gli operatori delle macchine si occupano della gestione delle loro macchine e delle loro applicazioni. Le connessioni verso l’esterno sono ben definite e sono monitorate e gestite dal sistema. Un portale per dispositivi multi-client con gestione a container permette al cliente di portare le proprie applicazioni sul campo in maniera controllata. Test di infiltrazione dell’intero sistema eseguiti regolarmente assicurano che le vulnerabilità di sicurezza siano identificate in tempo utile. I risultati dei test sono incorporati negli aggiornamenti pianificati o a breve termine. Se un aggiornamento fallisce, verrà utilizzata automaticamente la versione precedente.

E-PLUS:: la ringraziamo per queste spiegazioni tecniche. Può ancora una volta riassumere i vantaggi dei moduli standard?

Müller: Certo. Affidarsi a moduli basati su standard significa trarne vantaggio in diversi modi: prima di tutto, il “time-to-market”, che accelera lo sviluppo. Un altro aspetto è il “Total Cost of Ownership” (TCO), poiché le soluzioni basate su standard possono essere prodotte in modo conveniente in grandi quantità e installate in ambienti industriali. Rispetto alle soluzioni custom, la manutenzione è facile, aspetto che ha un impatto positivo sui costi operativi. Un terzo e significativo vantaggio dei moduli standard sono la durata e la flessibilità delle soluzioni basate su di essi. Queste caratteristiche costituiscono i fattori decisivi per l’implementazione di successo delle applicazioni Industry 4.0 e IoT.

FF

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