Cos'è l'Industrial Internet of Things (IIoT)

Una singola fabbrica intelligente può generare volumi di dati paragonabili a quelli di una piccola città. Questo flusso di informazioni è guidato dall'IoT industriale. IIoT sta per Internet of Things industriale, che connette macchine, sensori e persone in un sistema intelligente e reattivo. 

A differenza delle configurazioni tradizionali in cui i dati potrebbero essere raccolti ma lasciati inutilizzati, l'IIoT può trasformare tali dati in informazioni di grande impatto e azioni informate. Le soluzioni IIoT consentono la raccolta, l'analisi e la risposta ai dati in tempo reale. Questo aiuta le industrie ad aumentare la produttività, ridurre al minimo i tempi di inattività e prendere decisioni più intelligenti e veloci.

Infatti, molti importanti settori stanno rapidamente adottando l'IoT industriale nelle loro strutture. Dall'utilizzo dell'IoT negli impianti di produzione e nelle piattaforme petrolifere agli ospedali e alle aziende agricole, stanno alimentando una nuova ondata di innovazione. Le macchine integrate con l'IIoT possono pensare, adattarsi e comunicare i problemi in tempo reale.

In questo articolo, esploreremo cos'è l'IoT industriale e il suo impatto in vari settori. Esamineremo anche più da vicino il ruolo della computer vision nelle soluzioni IoT industriali. La computer vision è un sottocampo dell'intelligenza artificiale (AI) che consente alle macchine di interpretare e comprendere i dati visivi. Iniziamo!

Cos'è l'Industrial IoT (IIoT)?

L'Internet industriale delle cose è un framework per rendere le macchine più intelligenti collegandole a sensori, dispositivi edge e sistemi di elaborazione dati in tempo reale. È come dare un cervello alle apparecchiature di fabbrica, consentendo loro di raccogliere, condividere e rispondere automaticamente ai dati.

Le soluzioni IIoT, come sensori, tag RFID e attuatori, sono collegate da una rete che consente alle macchine di condividere dati tra loro. Ciò consente alle aziende di migliorare l'efficienza, la sicurezza e l'affidabilità delle proprie operazioni.

Prendiamo ad esempio l'IoT nella produzione. I sensori IIoT svolgono un ruolo chiave nell'automazione dei trasportatori monitorando continuamente l'output delle macchine. Se l'output scende al di sotto dei livelli previsti, il sistema può rilevare il rallentamento e avvisare automaticamente i team di manutenzione per indagare e risolvere il problema.

Oltre alla produzione, l'IIoT viene utilizzato anche in settori come l'energia, le utility e il settore petrolifero e del gas. Invece di fare affidamento su macchinari legacy che operavano in isolamento, l'IIoT sblocca i dati nascosti che questi sistemi hanno sempre generato e li trasforma in preziose informazioni attraverso l'analisi in tempo reale.

Come funziona l'IIoT?

L'automazione industriale e l'IoT funzionano utilizzando una rete di dispositivi intelligenti e sensori che comunicano costantemente tra loro e condividono dati in tempo reale. Questi dispositivi possono essere collegati a macchinari, veicoli o attrezzature in fabbriche, magazzini intelligenti e altri contesti industriali.

I dati raccolti vengono trasmessi a un sistema centrale, basato su cloud o in loco tramite edge computing. Lì, vengono analizzati per identificare modelli e generare informazioni. Queste informazioni supportano un processo decisionale migliore. Ad esempio, possono essere utilizzate per rilevare precocemente problemi di prestazioni, prevedere quando le macchine necessitano di manutenzione, automatizzare le attività di routine e migliorare la sicurezza sul posto di lavoro.

Le soluzioni IIoT utilizzano in genere anche cicli di feedback per apportare modifiche in tempo reale. Sulla base dei dati ricevuti, le macchine possono modificare automaticamente impostazioni come la velocità o la temperatura. Questi cicli possono anche attivare avvisi per gli operatori o avviare azioni automatizzate quando qualcosa non funziona come previsto. Ciò mantiene le operazioni efficienti e riduce al minimo i tempi di inattività.

Tecnologie IIoT che guidano l'innovazione

Ora che abbiamo una migliore comprensione di cosa sia l'Internet industriale delle cose e di come funziona, esaminiamo più da vicino le tecnologie IoT utilizzate nell'automazione industriale.

Ecco una rapida panoramica dei componenti principali:

• Edge computing: L'edge computing può elaborare i dati vicino alla loro fonte, come sensori o gateway locali, per ridurre la latenza e consentire risposte immediate. Ad esempio, può attivare l'arresto di una macchina surriscaldata prima che si verifichino danni.

• Piattaforme cloud: Forniscono storage centralizzato, supportano analisi su larga scala e consentono l'accesso remoto. Possono anche aggregare dati da più siti per identificare tendenze, ottimizzare le prestazioni e supportare decisioni strategiche.

• Connettività 5G: La tecnologia 5G può fornire comunicazioni ad alta velocità e bassa latenza per migliaia di dispositivi connessi. Ciò apre la strada all'automazione reattiva, alla robotica mobile e al controllo qualità in tempo reale.

• Sensori e attuatori: I sensori raccolgono dati critici come temperatura, pressione e vibrazioni. Gli attuatori utilizzano questi dati per effettuare regolazioni fisiche. Lavorando insieme, forniscono un monitoraggio continuo e risposte automatizzate in tempo reale.

• AI e machine learning (ML): Queste tecnologie all'avanguardia possono analizzare i dati per rilevare modelli, prevedere guasti e ottimizzare i processi. Nel tempo, migliorano il processo decisionale, riducono i tempi di inattività e migliorano l'efficienza complessiva.

Vantaggi dell'IIoT in tutti i settori

Successivamente, esaminiamo alcuni dei principali vantaggi dell'IIoT e vediamo come stanno ridefinendo le operazioni in una vasta gamma di settori principali.

Molte aziende stanno già utilizzando soluzioni IoT industriali. Infatti, si prevede che il numero di dispositivi IoT connessi in tutto il mondo supererà i 31 miliardi entro il 2030. La ragione della loro ampia accettazione e adozione è che l'IIoT offre un valore chiaro e misurabile. 

Uno degli aspetti più importanti delle soluzioni IIoT è la loro stretta connessione con la visibilità in tempo reale. Raccogliendo e analizzando continuamente i dati, questi sistemi offrono alle aziende una visione immediata delle loro operazioni.

Un altro vantaggio principale dell'IIoT è che consente una gestione più fluida delle operazioni. Utilizzando dati in tempo reale, macchine e processi possono essere regolati sul posto, riducendo i ritardi e mantenendo l'efficienza. Riduce inoltre i costi di manutenzione perché i problemi possono essere individuati precocemente e risolti rapidamente. 

Oltre a questo, le soluzioni IIoT migliorano l'efficienza energetica, riducono gli sprechi e diminuiscono la necessità di lavoro manuale. Aumentano la sicurezza sul lavoro rilevando precocemente le condizioni pericolose e intraprendendo azioni automatiche per prevenire gli incidenti.

Casi d'uso comuni di IIoT

L'IIoT sta attivamente reinventando il modo in cui le industrie operano oggi. Dall'assistenza sanitaria e dalla logistica all'edilizia e all'agricoltura, le organizzazioni stanno adottando le tecnologie IIoT per ottenere risultati più intelligenti, rapidi e affidabili.

Produzione di energia tramite IoT industriale

L'industria energetica è tipicamente associata a attrezzature pesanti su larga scala come macchine di perforazione, raffinerie e piattaforme offshore. Mentre questi sistemi hanno alimentato l'industria per decenni, l'Industrial Internet of Things (IIoT) sta cambiando il modo in cui operano dietro le quinte.

Le aziende energetiche stanno utilizzando l'IIoT per aumentare l'efficienza ed espandere le proprie attività. Offre ai fornitori di energia un maggiore controllo, offrendo una visione in tempo reale di ciò che sta accadendo sul campo. 

Poiché la sostituzione di intere reti elettriche con sistemi intelligenti non è sempre pratica, l'IIoT può aggiornare l'infrastruttura esistente senza modifiche importanti. Ciò semplifica anche il monitoraggio delle apparecchiature remote, come le pompe di trivellazione o le turbine eoliche, in modo che gli operatori degli impianti possano mantenere tutto in funzione senza problemi e produrre energia più a lungo.

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Un ottimo esempio di IIoT nella produzione di energia è la sua applicazione nel monitoraggio delle pompe elettriche sommergibili (ESP). Queste pompe sono posizionate all'interno dei pozzi petroliferi per aiutare a spostare i fluidi in superficie e sono essenziali per l'estrazione del petrolio. Tuttavia, a volte possono guastarsi senza preavviso, causando ritardi e costose riparazioni.

Per evitare ciò, un gruppo di ricercatori ha creato un sistema chiamato framework I²OT‑EC. Combina l'IoT industriale con l'edge computing. Il sistema può monitorare fattori come la temperatura e la pressione in tempo reale. Ciò semplifica l'individuazione precoce dei problemi, la programmazione della manutenzione prima che si verifichino guasti e il mantenimento del corretto funzionamento delle pompe.

In che modo le soluzioni IIoT stanno rimodellando l'assistenza sanitaria moderna

L'IIoT nel settore sanitario, noto anche come IoT medicale, sta contribuendo a rendere i sistemi sanitari più efficienti e meno stressanti per i professionisti del settore. Collegando i dispositivi medici con i sistemi di intelligenza artificiale, l'IIoT supporta un migliore processo decisionale, riduce il rischio di errore umano, migliora i risultati dei pazienti e aiuta ospedali e cliniche a operare in modo più fluido.

Ad esempio, i pazienti possono essere monitorati continuamente utilizzando dispositivi indossabili come monitor della frequenza cardiaca e del glucosio. Questi dispositivi possono rilevare i primi segni di problemi di salute e persino inviare avvisi di emergenza ai medici in tempo reale. Man mano che queste tecnologie continuano a evolversi, vengono sviluppate soluzioni IIoT più specializzate per soddisfare esigenze mediche specifiche.

Un esempio interessante di tale dispositivo sanitario basato sull'IIoT è Impedimed. Si tratta di un dispositivo in grado di rilevare il rischio di linfedema, un effetto collaterale comune del trattamento del cancro al seno che causa gonfiore alle braccia o alle gambe. 

Questo dispositivo IoT sembra una bilancia. I pazienti possono salirci a piedi nudi e appoggiare le braccia su una piattaforma. Invia una leggera corrente elettrica attraverso il corpo per misurare i livelli di liquidi e la composizione corporea. I risultati vengono elaborati in meno di un minuto utilizzando un software cloud, quindi condivisi tramite un portale web e aggiunti alla cartella clinica elettronica del paziente in modo che i medici possano facilmente esaminarli.

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Agricoltura più intelligente con soluzioni IoT industriali

Allo stesso modo, l'IoT in agricoltura può assistere gli agricoltori. Utilizzando gli strumenti IoT, gli agricoltori possono gestire meglio le proprie colture e il bestiame con informazioni in tempo reale e maggiore precisione. I dispositivi IoT possono essere posizionati nel terreno, collegati a macchinari o persino indossati dagli animali per monitorare condizioni come temperatura, umidità, umidità del suolo, livelli di nutrienti e comportamento degli animali. 

I dati raccolti possono essere analizzati per aiutare gli agricoltori a prendere decisioni basate sui dati sull'irrigazione, la fertilizzazione, il controllo dei parassiti e la gestione complessiva dell'azienda agricola. Queste informazioni in tempo reale consentono loro di utilizzare i fertilizzanti in modo più efficace, ridurre gli sprechi e pianificare percorsi migliori per i veicoli agricoli. Questo aiuta a risparmiare tempo e risorse aumentando la produttività.

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IIoT nella produzione: produzione più intelligente su vasta scala

L'IoT industriale nella produzione prevede l'utilizzo di dispositivi e sensori intelligenti e connessi per raccogliere dati in tempo reale da macchinari e linee di produzione. Questi dati vengono quindi elaborati e analizzati per ottenere informazioni utili che aiutano le fabbriche a operare in modo più efficiente.

Con le soluzioni IIoT, i produttori possono rilevare e risolvere i problemi in anticipo, ridurre i tempi di inattività attraverso la manutenzione predittiva e gestire l'inventario in modo più efficace utilizzando sensori edge. Nel complesso, il risultato è una migliore qualità del prodotto, una risposta più rapida a qualsiasi problema e minori costi operativi. 

Allo stesso modo, l'IoT nell'Industria 4.0 supporta una maggiore flessibilità nella produzione, rendendo più facile per i produttori passare da un tipo di prodotto all'altro o personalizzare gli ordini. Rende inoltre la produzione di beni e materiali più agile, accurata ed economica. L'utilizzo dell'IoT per la produzione può anche garantire la sicurezza e l'affidabilità delle attrezzature.

Ad esempio, garantire la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature per la produzione di prodotti chimici è fondamentale, soprattutto quando si tratta di manipolare sostanze chimiche tossiche o infiammabili. I metodi di manutenzione tradizionali spesso non riescono a fornire informazioni in tempo reale. L'utilizzo dell'IIoT nella produzione di prodotti chimici può aiutare a risolvere questo problema. 

È interessante notare che alcuni produttori stanno ora utilizzando l'IIoT insieme alla realtà aumentata (AR) per la manutenzione delle attrezzature. La realtà aumentata è una tecnologia che visualizza informazioni digitali, come immagini, dati o istruzioni, sovrapposte a una visione del mondo reale, in genere tramite smart glasses o cuffie. 

In questa configurazione, sensori wireless ed edge computing monitorano le apparecchiature in tempo reale e inviano i dati direttamente ai visori AR indossati dai team di manutenzione. Ciò consente ai tecnici di visualizzare dati di performance o avvisi in tempo reale di fronte a loro, aiutandoli a identificare rapidamente i problemi, ridurre i costi di manutenzione e prendere decisioni più rapide e informate.

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Il ruolo della computer vision nell'IoT industriale

Un'altra tecnologia all'avanguardia che fa la differenza nelle soluzioni IoT è la computer vision. La computer vision è una branca dell'intelligenza artificiale che si occupa dell'elaborazione e dell'analisi dei dati visivi. 

In particolare, i modelli di computer vision come Ultralytics YOLO11 supportano varie attività come l'object detection (identificazione e localizzazione di oggetti in un'immagine) e la pose estimation (determinazione della posizione e dell'orientamento di una persona o di un oggetto). 

Grazie a queste capacità, i sistemi IoT possono riconoscere e rispondere alle informazioni visive in tempo reale. Questo è particolarmente utile in applicazioni come il controllo qualità nella produzione. 

Ad esempio, in un impianto di produzione, l'IIoT può inviare dati visivi dalla linea di produzione a un sistema di Vision AI. Un modello di computer vision, come YOLO11, analizza quindi le immagini per rilevare difetti nei prodotti. Se il modello identifica problemi, questi possono essere rapidamente segnalati e risolti senza indugio. 

Ciò migliora la qualità del prodotto, riduce gli errori e rende le operazioni più sicure ed efficienti. Per ottenere risultati ancora più rapidi, è possibile utilizzare l'edge computing. In questa configurazione, i dati vengono elaborati direttamente sui dispositivi edge nel punto di acquisizione, consentendo decisioni in tempo reale senza la necessità di inviare informazioni al cloud ed evitando potenziali ritardi. 

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Sfide e considerazioni dell'IIoT

Ora che abbiamo visto come le soluzioni IoT industriali possono apportare benefici a diversi settori, è importante esaminare più da vicino le sfide che possono derivare dall'implementazione di queste soluzioni. Comprendere queste sfide è fondamentale per ottenere il massimo dalle soluzioni IIoT e garantire un'implementazione efficace. 

Ecco alcune limitazioni da considerare:

• Integrazione con apparecchiature obsolete: Molte fabbriche fanno ancora affidamento su macchinari obsoleti che non sono mai stati progettati per funzionare con tecnologie basate sull'IoT. L'integrazione di funzionalità IoT industriali intelligenti in questi sistemi legacy può essere costosa. Spesso richiede adattatori o convertitori speciali per abilitare la comunicazione tra apparecchiature vecchie e nuove.

• Sfide di cybersecurity: Collegare le macchine legacy a Internet introduce nuovi rischi per la sicurezza. Poiché queste macchine non sono state originariamente costruite pensando alla cybersecurity, sono più vulnerabili agli attacchi informatici. Molte mancano di protezioni di base come la protezione tramite password o la crittografia dei dati, il che le rende facili bersagli per gli hacker.

• Manutenzione dei dispositivi intelligenti: Anche se i sistemi IIoT possono semplificare le cose, i dispositivi intelligenti hanno comunque bisogno di cure regolari. Sensori e altre apparecchiature devono essere controllati, aggiornati o sostituiti di tanto in tanto per far funzionare tutto correttamente. Se non vengono mantenuti correttamente, i dati potrebbero diventare inaffidabili e causare problemi.

• Lacune di competenze nella forza lavoro: L'IIoT industriale riunisce le attrezzature tradizionali con le tecnologie digitali avanzate, richiedendo una forza lavoro con un mix di entrambe le competenze. Mentre alcune organizzazioni possono affrontare lacune in questo settore, presenta anche una grande opportunità di riqualificazione e sviluppo. Con la giusta formazione e supporto, i team possono adattarsi con successo e sfruttare appieno i vantaggi dell'IIoT.

Il futuro dell'IIoT: verso l'automazione intelligente

Con l'avanzare di Industria 4.0, l'automazione industriale e l'IoT si stanno evolvendo oltre la semplice connessione di diversi dispositivi. Stanno aiutando le industrie a diventare più autonome e automatizzate, con metodi come la manutenzione predittiva. Un'altra importante svolta è l'uso di gemelli digitali, che sono modelli virtuali di macchine o interi sistemi che utilizzano dati in tempo reale per prevedere problemi e ottimizzare le operazioni.

Mentre ci muoviamo verso fabbriche completamente digitalizzate, tecnologie come l'edge AI e la computer vision stanno diventando ancora più importanti. L'edge AI porta l'intelligenza direttamente alle macchine, consentendo un processo decisionale più rapido in loco senza dipendere dall'accesso costante al cloud. 

Se combinate con la computer vision, le fabbriche possono monitorare visivamente la produzione in tempo reale, rilevare immediatamente i difetti e rispondere ai problemi nel momento in cui si verificano. Questo livello di automazione e conoscenza sta portando le industrie più vicino a operazioni veramente intelligenti e auto-ottimizzanti. 

In parole semplici, i settori industriali stanno diventando sempre più intelligenti. Questo cambiamento consente a ogni parte del processo, dalla manutenzione al controllo qualità, di essere guidata dai dati e alimentata da tecnologie intelligenti.

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