L'Internet industriale delle cose (IIoT) spiegato

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 è l'acronimo di Industrial Internet of Things, che collega macchine, sensori e persone in un sistema intelligente e reattivo. 

A differenza delle configurazioni tradizionali, in cui i dati possono essere raccolti ma lasciati inutilizzati, l'IIoT è in grado di trasformarli in intuizioni d'impatto e azioni informate. Le soluzioni IIoT consentono di raccogliere, analizzare e rispondere ai dati in tempo reale. Questo aiuta le industrie a incrementare la produttività, a ridurre al minimo i tempi di inattività e a prendere decisioni più intelligenti e rapide.

In effetti, molte grandi industrie stanno rapidamente adottando l'IoT industriale nelle loro strutture. Dall'utilizzo dell'IoT negli impianti di produzione e nelle piattaforme petrolifere fino agli ospedali e alle aziende agricole, questi dispositivi stanno dando vita a una nuova ondata di innovazione. Le macchine integrate con l'IIoT possono pensare, adattarsi e comunicare problemi in tempo reale.

In questo articolo analizzeremo che cos'è l'IoT industriale e il suo impatto in vari settori. Inoltre, analizzeremo 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!

Che cos'è l'Industrial IoT (IIoT)?

L'Internet degli oggetti industriale è un framework per rendere le macchine più intelligenti collegandole a sensori, dispositivi edge e sistemi di elaborazione dei dati in tempo reale. È come dotare le apparecchiature di fabbrica di un cervello, 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 i dati tra loro. Ciò consente alle aziende di migliorare l'efficienza, la sicurezza e l'affidabilità delle loro operazioni.

Prendiamo ad esempio l'IoT nel settore manifatturiero. I sensori IIoT svolgono un ruolo chiave nell'automazione dei nastri trasportatori, monitorando continuamente la produzione della macchina. Se la produzione scende al di sotto dei livelli previsti, il sistema può rilevare il rallentamento e allertare automaticamente i team di manutenzione per indagare e risolvere il problema.

Oltre che nel settore manifatturiero, l'IIoT è utilizzato anche in settori quali l'energia, le utility e il settore petrolifero e del gas. Invece di affidarsi a macchine tradizionali che operavano in modo isolato, l'IIoT sblocca i dati nascosti che questi sistemi hanno sempre generato e li trasforma in preziose intuizioni attraverso analisi in tempo reale.

Come funziona l'IIoT?

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

I dati raccolti vengono trasmessi a un sistema centrale, basato su cloud o in loco tramite edge computing. Lì vengono analizzati per identificare gli schemi e generare approfondimenti. Questi dati supportano un migliore processo decisionale. Ad esempio, possono essere utilizzati per rilevare tempestivamente 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 anche cicli di feedback per effettuare regolazioni in tempo reale. In base ai dati ricevuti, le macchine possono modificare automaticamente impostazioni come la velocità o la temperatura. Questi loop possono anche attivare avvisi per gli operatori o avviare azioni automatiche quando qualcosa non funziona come previsto. In questo modo si mantengono efficienti le operazioni e si riducono al minimo i tempi di inattività.

Le tecnologie IIoT guidano l'innovazione

Ora che abbiamo capito meglio cos'è e come funziona l'Internet of Things industriale, diamo un'occhiata più da vicino alle tecnologie IoT utilizzate nell'automazione industriale.

Ecco una rapida panoramica dei componenti principali:

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

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

• Connettività 5G: la tecnologia 5G può fornire comunicazioni ad alta velocità e bassa latenza per migliaia di dispositivi connessi. Questo 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 automatiche in tempo reale.

• AI e apprendimento automatico (ML): Queste tecnologie all'avanguardia sono in grado di analizzare i dati per individuare modelli, prevedere guasti e ottimizzare i processi. Nel tempo, migliorano il processo decisionale, riducono i tempi di inattività e aumentano l'efficienza complessiva.

Vantaggi dell'IIoT in tutti i settori industriali

Passiamo quindi in rassegna alcuni dei principali vantaggi dell'IIoT e vediamo come stanno ridefinendo le operazioni in una serie di settori importanti.

Molte aziende stanno già utilizzando soluzioni IoT industriali. Si prevede infatti che il numero di dispositivi IoT connessi in tutto il mondo supererà i 31 miliardi entro il 2030. Il motivo per cui sono così ampiamente accettate e adottate 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 forniscono alle organizzazioni una visione immediata delle loro attività.

Un altro vantaggio primario dell'IIoT è che consente una gestione più fluida delle operazioni. Utilizzando i dati in tempo reale, le macchine e i processi possono essere regolati sul posto, riducendo i ritardi e mantenendo l'efficienza. Inoltre, riduce i costi di manutenzione perché i problemi possono essere individuati tempestivamente e affrontati rapidamente. 

Inoltre, le soluzioni IIoT migliorano l'efficienza energetica, riducono gli sprechi e diminuiscono la necessità di lavoro manuale. Aumentano la sicurezza sul posto di lavoro rilevando tempestivamente le condizioni di pericolo e intervenendo automaticamente per prevenire gli incidenti.

Casi d'uso IIoT comuni

L'IIoT sta attivamente reimmaginando il modo in cui le industrie operano oggi. Dalla sanità alla logistica, dall'edilizia all'agricoltura, le organizzazioni stanno adottando le tecnologie IIoT per ottenere risultati più intelligenti, più rapidi e più affidabili.

Produzione di energia con l'IoT industriale

L'industria dell'energia è tipicamente associata ad attrezzature su larga scala e per impieghi gravosi, come le macchine di perforazione, le raffinerie e le piattaforme offshore. Sebbene questi sistemi abbiano alimentato il settore per decenni, l'Industrial Internet of Things (IIoT) sta cambiando il loro funzionamento dietro le quinte.

Le aziende del settore energetico utilizzano l'IIoT per aumentare l'efficienza ed espandere le proprie attività. I fornitori di energia hanno un maggiore controllo grazie a una visione in tempo reale di ciò che accade sul campo. 

Poiché sostituire intere reti elettriche con sistemi intelligenti non è sempre pratico, l'IIoT può aggiornare l'infrastruttura esistente senza grandi cambiamenti. In questo modo è anche più facile monitorare le apparecchiature remote, come le pompe di sollevamento o le turbine eoliche, in modo che gli operatori dell'impianto possano mantenere il funzionamento regolare e la produzione di 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 sommerse (ESP). Queste pompe sono collocate 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 rompersi senza preavviso, causando ritardi e costose riparazioni.

Per evitare ciò, un gruppo di ricercatori ha creato un sistema chiamato framework I²OT-EC. Esso combina l'Industrial IoT con l'edge computing. Il sistema è in grado di monitorare in tempo reale fattori come la temperatura e la pressione. In questo modo è più facile individuare tempestivamente i problemi, programmare la manutenzione prima che si verifichino i guasti e mantenere il funzionamento regolare delle pompe.

Come le soluzioni IIoT stanno ridisegnando l'assistenza sanitaria moderna

L'IIoT nel settore sanitario, noto anche come IoT medico, sta contribuendo a rendere i sistemi sanitari più efficienti e meno stressanti per gli operatori sanitari. Collegando i dispositivi medici con sistemi di intelligenza artificiale, l'IIoT supporta un migliore processo decisionale, riduce il rischio di errori umani, migliora i risultati dei pazienti e aiuta gli ospedali e le cliniche a operare in modo più efficiente.

Ad esempio, i pazienti possono essere monitorati costantemente con dispositivi indossabili come i 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. Con la continua evoluzione di queste tecnologie, si stanno sviluppando soluzioni IIoT più specializzate per rispondere a esigenze mediche specifiche.

Un esempio interessante di dispositivo sanitario alimentato dall'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 ha l'aspetto di 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 grazie a un software cloud, quindi condivisi attraverso un portale web e aggiunti alla cartella clinica elettronica del paziente in modo che i medici possano esaminarli facilmente.

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Agricoltura più intelligente con le soluzioni IoT industriali

Allo stesso modo, l'IoT in agricoltura può aiutare gli agricoltori. Grazie agli strumenti IoT, gli agricoltori possono gestire meglio i loro raccolti e il loro bestiame con informazioni in tempo reale e maggiore precisione. I dispositivi IoT possono essere collocati nel terreno, attaccati ai macchinari o persino indossati dagli animali per monitorare condizioni come la temperatura, l'umidità, l'umidità del suolo, i livelli di nutrienti e il comportamento degli animali. 

I dati raccolti possono essere analizzati per aiutare gli agricoltori a prendere decisioni guidate dai dati su irrigazione, concimazione, controllo dei parassiti e gestione generale dell'azienda. Queste informazioni in tempo reale consentono di utilizzare i fertilizzanti in modo più efficace, di ridurre gli sprechi e di pianificare percorsi migliori per i veicoli agricoli. Tutto ciò consente di risparmiare tempo e risorse e di aumentare la produttività.

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IIoT nel settore manifatturiero: Produzione più intelligente su scala

L'Industrial IoT nel settore manifatturiero prevede l'utilizzo di dispositivi e sensori intelligenti e connessi per raccogliere dati in tempo reale da macchine e linee di produzione. Questi dati vengono poi elaborati e analizzati per ottenere informazioni che aiutano le fabbriche a operare in modo più efficiente.

Con le soluzioni IIoT, i produttori possono rilevare e risolvere tempestivamente i problemi, ridurre i tempi di inattività grazie alla manutenzione predittiva e gestire l'inventario in modo più efficace grazie ai sensori edge. Nel complesso, il risultato è una migliore qualità del prodotto, una risposta più rapida a qualsiasi problema e una riduzione dei 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. Inoltre, rende la produzione di beni e materiali più agile, precisa ed economica. L'utilizzo dell'IoT per la produzione può anche garantire la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature.

Ad esempio, garantire la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature per la produzione di prodotti chimici è fondamentale, soprattutto quando si tratta di maneggiare sostanze chimiche tossiche o infiammabili. I metodi di manutenzione tradizionali spesso non sono in grado di 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 utilizzando l'IIoT insieme alla realtà aumentata (AR) per la manutenzione delle apparecchiature. La realtà aumentata è una tecnologia che visualizza informazioni digitali, come immagini, dati o istruzioni, su una vista del mondo reale, in genere attraverso occhiali o cuffie intelligenti. 

In questa configurazione, i sensori wireless e l'edge computing monitorano le apparecchiature in tempo reale e inviano i dati direttamente alle cuffie AR indossate dai team di manutenzione. In questo modo i tecnici possono vedere in diretta i dati sulle prestazioni o gli avvisi, aiutandoli a identificare rapidamente i problemi, a ridurre i costi di manutenzione e a 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 visione computerizzata come Ultralytics YOLO11 supportano vari compiti come il rilevamento di oggetti (identificazione e localizzazione di oggetti in un'immagine) e la stima della posa (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. Ciò è particolarmente utile in applicazioni come il controllo di qualità nella produzione. 

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

Questo migliora la qualità dei prodotti, riduce gli errori e rende le operazioni più sicure ed efficienti. Per ottenere risultati ancora più rapidi, si può ricorrere all'edge computing. In questa configurazione, i dati vengono elaborati direttamente sui dispositivi edge nel punto di acquisizione, consentendo di prendere decisioni in tempo reale senza dover inviare le informazioni al cloud ed evitando potenziali ritardi. 

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Sfide e considerazioni sull'IIoT

Ora che abbiamo visto come le soluzioni IoT industriali possono essere utili a diversi settori, è importante anche dare uno sguardo più da vicino alle sfide che possono derivare dall'implementazione di queste soluzioni. La comprensione di queste sfide è fondamentale per ottenere il massimo dalle soluzioni IIoT e garantire un'implementazione di successo. 

Ecco alcune limitazioni da considerare:

• Integrazione con le apparecchiature più vecchie: Molte fabbriche si affidano ancora a macchine vecchie che non sono mai state progettate per funzionare con le tecnologie basate sull'IoT. L'integrazione delle funzionalità intelligenti dell'IoT industriale in questi sistemi preesistenti può essere costosa. Spesso richiede adattatori o convertitori speciali per consentire la comunicazione tra le vecchie e le nuove apparecchiature.

• Sfide di cybersecurity: La connessione delle macchine tradizionali a Internet introduce nuovi rischi per la sicurezza. Poiché queste macchine non sono state originariamente costruite pensando alla sicurezza informatica, sono più vulnerabili agli attacchi informatici. Molte non dispongono di protezioni di base come la protezione con password o la crittografia dei dati, rendendole facili bersagli per gli hacker.

• Manutenzione dei dispositivi intelligenti: Anche se i sistemi IIoT possono semplificare le cose, i dispositivi intelligenti necessitano di una manutenzione regolare. I sensori e le altre apparecchiature devono essere controllati, aggiornati o sostituiti di tanto in tanto per far sì che tutto funzioni bene. Se non vengono sottoposti a una manutenzione adeguata, i dati potrebbero diventare inaffidabili e causare problemi.

• Carenze di competenze nella forza lavoro: L'Industrial IoT combina apparecchiature tradizionali e tecnologie digitali avanzate, richiedendo una forza lavoro con un mix di entrambe le competenze. Se da un lato alcune organizzazioni possono riscontrare delle lacune in questo ambito, dall'altro rappresenta una grande opportunità per l'aggiornamento e lo sviluppo. Con la giusta formazione e il giusto 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 dell 'Industria 4.0, l'automazione industriale e l'IoT si stanno evolvendo al di là della semplice connessione di diversi dispositivi. Stanno aiutando le industrie a diventare più autonome e automatizzate, con metodi come la manutenzione predittiva. Un altro importante passo avanti è l'uso dei gemelli digitali, che sono modelli virtuali di macchine o interi sistemi che utilizzano dati in tempo reale per prevedere problemi e perfezionare le operazioni.

Con il passaggio a 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 di prendere decisioni più rapide in loco senza dipendere da un accesso costante al cloud. 

In combinazione con la computer vision, le fabbriche possono monitorare visivamente la produzione in tempo reale, rilevare immediatamente i difetti e reagire ai problemi nel momento in cui si verificano. Questo livello di automazione e comprensione sta avvicinando le industrie a operazioni veramente intelligenti e auto-ottimizzanti. 

In poche parole, 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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