Spiegazione dell'Internet industriale delle cose (IIoT)

Una singola fabbrica intelligente può generare volumi di dati paragonabili a quelli di una piccola città. Questo flusso di informazioni è reso possibile dall'IoT industriale. IIoT è l'acronimo di Internet industriale delle cose e indica la connessione di macchine, sensori e persone in un sistema intelligente e reattivo.

A differenza delle configurazioni tradizionali, in cui i dati possono essere raccolti ma restare inutilizzati, l'IIoT può trasformarli in indicazioni utili e azioni consapevoli. Le soluzioni IIoT consentono di raccogliere e analizzare i dati e di intervenire in tempo reale. Questo aiuta le industrie ad aumentare la produttività, ridurre al minimo i tempi di inattività e prendere decisioni più rapide e intelligenti.

Molti dei principali settori stanno adottando rapidamente l'IoT industriale nelle proprie strutture. Dall'uso dell'IoT negli stabilimenti di produzione e sulle piattaforme petrolifere fino agli ospedali e alle aziende agricole, queste tecnologie alimentano una nuova ondata di innovazione. Le macchine integrate con l'IIoT possono adattarsi e segnalare problemi in tempo reale.

In questo articolo esploreremo che cos'è l'IoT industriale e quale impatto ha sui diversi settori. Approfondiremo anche il ruolo della visione artificiale nelle soluzioni IoT industriali. La visione artificiale è un sottocampo dell'intelligenza artificiale (AI) che permette alle macchine di interpretare e comprendere i dati visivi. Iniziamo!

Che cos'è l'IoT industriale (IIoT)?#

L'Internet industriale delle cose è un modello che rende 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, permettendo loro di raccogliere, condividere e utilizzare i dati automaticamente.

I componenti dell'IIoT, come sensori, tag RFID e attuatori, sono collegati in rete, consentendo alle macchine di condividere dati tra loro. Questo permette alle aziende di migliorare l'efficienza, la sicurezza e l'affidabilità delle proprie operazioni.

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

Oltre che nella produzione industriale, l'IIoT viene utilizzato anche in settori come l'energia, i servizi di pubblica utilità e il settore petrolifero e del gas. Invece di affidarsi a macchine obsolete che funzionano in modo isolato, l'IIoT rende accessibili i dati nascosti che questi sistemi hanno sempre generato e li trasforma in informazioni preziose attraverso l'analisi in tempo reale.

Come funziona l'IIoT?#

L'automazione industriale e l'IoT si basano su una rete di dispositivi intelligenti e sensori che comunicano costantemente tra loro e condividono dati in tempo reale. Questi dispositivi possono essere installati su macchine, veicoli o apparecchiature in fabbriche, magazzini intelligenti e altri ambienti industriali.

I dati raccolti vengono trasmessi a un sistema centrale, basato sul cloud oppure installato in sede tramite l'edge computing. Qui vengono analizzati per individuare schemi ricorrenti e ricavare informazioni utili. Queste informazioni aiutano a prendere decisioni migliori. Per esempio, possono servire a rilevare tempestivamente problemi di prestazioni, prevedere quando le macchine necessitano di manutenzione, automatizzare le attività di routine e migliorare la sicurezza sul lavoro.

Le soluzioni IIoT utilizzano in genere anche cicli di feedback per apportare modifiche in tempo reale. In base ai dati ricevuti, le macchine possono cambiare automaticamente impostazioni come la velocità o la temperatura. Questi cicli possono anche attivare avvisi per gli operatori o avviare azioni automatiche quando qualcosa non funziona come previsto. In questo modo le operazioni restano efficienti e i tempi di inattività si riducono al minimo.

Le tecnologie IIoT che promuovono l’innovazione#

Ora che abbiamo capito meglio cos'è l'Internet delle cose industriale e come funziona, approfondiamo le tecnologie IoT usate nell'automazione industriale.

Ecco una rapida panoramica dei componenti principali:

• Edge computing: l'edge computing elabora i dati vicino alla fonte, per esempio sensori o gateway locali, riducendo la latenza e consentendo risposte immediate. Può, ad esempio, arrestare una macchina surriscaldata prima che si verifichino danni.
• Piattaforme cloud: offrono archiviazione centralizzata, supportano analisi su larga scala e consentono l'accesso da remoto. Possono inoltre aggregare dati provenienti da più sedi per individuare tendenze, ottimizzare le prestazioni e supportare le decisioni strategiche.
• Connettività 5G: la tecnologia 5G può offrire comunicazioni ad alta velocità e bassa latenza per migliaia di dispositivi connessi. Questo apre la strada ad automazione reattiva, robotica mobile e controllo qualità in tempo reale.
• Sensori e attuatori: i sensori raccolgono dati essenziali, come temperatura, pressione e vibrazioni. Gli attuatori utilizzano questi dati per apportare modifiche fisiche. Insieme garantiscono un monitoraggio continuo e risposte automatizzate in tempo reale.
• IA e apprendimento automatico (ML): queste tecnologie possono analizzare i dati per rilevare schemi, 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 nei diversi settori#

Vediamo ora alcuni dei principali vantaggi dell'IIoT e come stia ridefinendo le operazioni in numerosi settori di rilievo.

Molte aziende utilizzano già soluzioni IoT industriali. Si prevede infatti che il numero di dispositivi IoT connessi nel mondo supererà i 31 miliardi entro il 2030. Sono così ampiamente accettate e adottate perché l'IIoT offre un valore concreto e misurabile.

Uno degli aspetti più importanti delle soluzioni IIoT è la stretta connessione con la visibilità in tempo reale. Raccogliendo e analizzando continuamente i dati, questi sistemi forniscono alle organizzazioni informazioni immediate sulle proprie operazioni.

Un altro vantaggio fondamentale dell'IIoT è che consente una gestione delle operazioni più fluida. Grazie ai dati in tempo reale, è possibile modificare sul momento macchine e processi, riducendo i ritardi e mantenendo l'efficienza. Inoltre, i costi di manutenzione diminuiscono perché i problemi possono essere individuati tempestivamente e risolti rapidamente.

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

Casi d'uso comuni dell'IIoT#

Oggi l'IIoT sta trasformando attivamente il modo in cui operano i settori industriali. Dalla sanità alla logistica, dall'edilizia all'agricoltura, le organizzazioni adottano tecnologie IIoT per ottenere risultati più intelligenti, rapidi e affidabili.

Produzione di energia con l'IoT industriale#

Il settore energetico è solitamente associato ad attrezzature pesanti e su larga scala, come impianti di perforazione, raffinerie e piattaforme offshore. Questi sistemi alimentano il settore da decenni, ma l'Internet industriale delle cose (IIoT) sta cambiando il loro funzionamento dietro le quinte.

Le aziende energetiche utilizzano l'IIoT per aumentare l'efficienza e ampliare le proprie attività. Offre ai fornitori di energia 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 le infrastrutture esistenti senza richiedere grandi modifiche. Inoltre, facilita il monitoraggio delle apparecchiature remote, come le pompe di estrazione o le turbine eoliche, permettendo ai gestori degli impianti di mantenere tutto in funzione senza intoppi e di prolungare la produzione di energia.

Fig. 1. Esempi di diversi tipi di sensori IoT che aiutano a raccogliere dati. (Fonte)

Un ottimo esempio di IIoT nella produzione di energia è il suo impiego nel monitoraggio delle pompe sommerse elettriche (ESP). Queste pompe vengono installate nei pozzi petroliferi per portare 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 prevenire questo problema, un gruppo di ricercatori ha creato un sistema chiamato I²OT-EC. Il sistema combina l'IoT industriale con l'edge computing e monitora in tempo reale parametri come la temperatura e la pressione. In questo modo è più facile individuare i problemi tempestivamente, programmare la manutenzione prima che si verifichino guasti e mantenere le pompe in funzione senza intoppi.

Come le soluzioni IIoT stanno trasformando la sanità moderna#

L'IIoT nel settore sanitario, noto anche come IoT medicale, contribuisce a rendere i sistemi sanitari più efficienti e a ridurre lo stress dei professionisti della salute. Collegando i dispositivi medici ai sistemi di intelligenza artificiale, l'IIoT favorisce decisioni migliori, riduce il rischio di errore umano, migliora gli esiti per i pazienti e aiuta ospedali e cliniche a operare in modo più fluido.

Per esempio, i pazienti possono essere monitorati costantemente con dispositivi indossabili, come misuratori della frequenza cardiaca e del glucosio. Questi dispositivi possono rilevare i primi segnali di problemi di salute e persino inviare avvisi di emergenza ai medici in tempo reale. Con l'evoluzione di queste tecnologie, vengono sviluppate sempre più soluzioni IIoT specializzate per esigenze mediche specifiche.

Un esempio interessante di dispositivo sanitario basato sull'IIoT è Impedimed. È un dispositivo in grado di rilevare il rischio di linfedema, un effetto collaterale comune delle terapie contro il tumore al seno che provoca gonfiore alle braccia o alle gambe.

Questo dispositivo IoT somiglia a una bilancia. I pazienti possono salirci a piedi nudi e appoggiare le braccia su una piattaforma. Il dispositivo fa passare nel corpo una leggera corrente elettrica per misurare i livelli dei fluidi e la composizione corporea. I risultati vengono elaborati in meno di un minuto tramite un software cloud, quindi condivisi attraverso un portale web e aggiunti alla cartella clinica elettronica del paziente, così i medici possono consultarli facilmente.

Fig. 2. Un dispositivo sanitario basato sull'IIoT (Fonte)

Un'agricoltura più intelligente con le soluzioni IoT industriali#

Allo stesso modo, l'IoT in agricoltura può aiutare gli agricoltori. Grazie agli strumenti IoT, possono gestire meglio colture e bestiame, basandosi su informazioni in tempo reale e ottenendo maggiore precisione. I dispositivi IoT possono essere collocati nel terreno, installati sui macchinari o persino indossati dagli animali per monitorare parametri 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 in merito all'irrigazione, alla fertilizzazione, al controllo dei parassiti e alla gestione complessiva dell'azienda agricola. Queste informazioni in tempo reale consentono di utilizzare i fertilizzanti in modo più efficace, ridurre gli sprechi e pianificare percorsi migliori per i veicoli agricoli. In questo modo si risparmiano tempo e risorse e si aumenta la produttività.

Fig. 3. Una sonda per il terreno basata sull'IoT industriale, utilizzabile nelle aziende agricole (Fonte)

IIoT nella produzione industriale: una produzione più intelligente su larga scala#

L'IoT industriale nel settore manifatturiero consiste nell'utilizzare dispositivi intelligenti connessi e sensori per raccogliere dati in tempo reale da macchinari e linee di produzione. Questi dati vengono quindi elaborati e analizzati per ottenere informazioni utili ad aiutare gli stabilimenti a operare in modo più efficiente.

Con le soluzioni IIoT, i produttori possono individuare e risolvere tempestivamente i problemi, ridurre i tempi di inattività grazie alla manutenzione predittiva e gestire l'inventario in modo più efficace usando sensori edge. Nel complesso, si ottengono una migliore qualità dei prodotti, risposte più rapide a eventuali problemi e costi operativi inferiori.

Allo stesso modo, l'IoT nell'Industria 4.0 offre maggiore flessibilità nella produzione, consentendo ai produttori di passare più facilmente da una tipologia di prodotto all'altra o di personalizzare gli ordini. Inoltre, rende la produzione di beni e materiali più agile, precisa ed economica. L'uso dell'IoT nel settore manifatturiero può anche garantire la sicurezza e l'affidabilità delle apparecchiature.

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

È interessante notare che alcuni produttori stanno iniziando a usare l'IIoT insieme alla realtà aumentata (AR) per la manutenzione delle apparecchiature. La realtà aumentata è una tecnologia che sovrappone informazioni digitali, come immagini, dati o istruzioni, a una visuale del mondo reale, in genere tramite occhiali intelligenti o visori.

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. In questo modo, i tecnici possono visualizzare davanti a sé dati sulle prestazioni in tempo reale o avvisi, individuare rapidamente i problemi, ridurre i costi di manutenzione e prendere decisioni più rapide e consapevoli.

Fig. 4. I team di manutenzione possono visualizzare i dati dell'IoT industriale tramite i visori AR (Fonte)

Il ruolo della visione artificiale nell'IoT industriale#

Un'altra tecnologia che sta facendo 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 artificiale come Ultralytics YOLO11 supportano diverse attività, tra cui il rilevamento degli oggetti (identificare e localizzare gli oggetti in un'immagine) e la stima della posa (determinare la posizione e l'orientamento di una persona o di un oggetto).

Grazie a queste funzionalità, i sistemi IoT possono riconoscere le informazioni visive e reagire a esse in tempo reale. Ciò è particolarmente utile in applicazioni come il controllo qualità nel settore manifatturiero.

Ad esempio, in uno stabilimento di produzione, l'IIoT può inviare i dati visivi della linea di produzione a un sistema di IA visiva. Un modello di computer vision, come YOLO11, analizza quindi le immagini per rilevare difetti nei prodotti. Se il modello individua problemi, questi possono essere segnalati e risolti rapidamente, senza ritardi.

Ciò 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 in cui vengono acquisiti, consentendo di prendere decisioni in tempo reale senza inviare le informazioni al cloud ed evitando potenziali ritardi.

Fig. 5. Esempio di utilizzo di YOLO11 per monitorare una linea di produzione. (Fonte)

Sfide e considerazioni sull'IIoT#

Ora che abbiamo visto come le soluzioni IoT industriali possono apportare vantaggi a diversi settori, è importante esaminare più da vicino anche le sfide che possono accompagnare la loro implementazione. Comprendere queste sfide è fondamentale per sfruttare al meglio le soluzioni IIoT e garantire un'implementazione efficace.

Ecco alcuni limiti da considerare:

• Integrazione con apparecchiature meno recenti: molte fabbriche si affidano ancora a macchinari più datati, mai progettati per funzionare con tecnologie basate sull'IoT. Integrare funzionalità IoT industriali intelligenti in questi sistemi legacy può essere costoso. Spesso sono necessari adattatori o convertitori speciali per consentire la comunicazione tra apparecchiature vecchie e nuove.
• Sfide legate alla cybersicurezza: collegare a Internet le macchine legacy introduce nuovi rischi per la sicurezza. Poiché queste macchine non sono state progettate pensando alla cybersicurezza, sono più vulnerabili agli attacchi informatici. Molte non dispongono di protezioni di base, come la password o la cifratura dei dati, e diventano quindi facili bersagli per gli hacker.
• Manutenzione dei dispositivi intelligenti: anche se i sistemi IIoT possono semplificare le attività, i dispositivi intelligenti richiedono comunque una manutenzione regolare. Sensori e altre apparecchiature devono essere controllati, aggiornati o sostituiti periodicamente per mantenere tutto in buono stato di funzionamento. Se non vengono sottoposti a una manutenzione adeguata, i dati potrebbero diventare inaffidabili e causare problemi.
• Carenza di competenze nella forza lavoro: l'IoT industriale combina apparecchiature tradizionali e tecnologie digitali avanzate, richiedendo una forza lavoro con competenze in entrambi gli ambiti. Alcune organizzazioni potrebbero riscontrare lacune in questo campo, ma si tratta anche di una grande opportunità di aggiornamento professionale e sviluppo. Con la formazione e il supporto adeguati, i team possono adattarsi con successo e sfruttare appieno i vantaggi dell'IIoT.

Il futuro dell'IIoT: verso l'automazione intelligente#

Con il progresso dell'Industria 4.0, l'automazione industriale e l'IoT evolvono oltre la semplice connessione tra dispositivi. Aiutano i settori a diventare più autonomi e automatizzati, ad esempio tramite la manutenzione predittiva. Un'altra innovazione importante è l'uso dei gemelli digitali, modelli virtuali di macchine o interi sistemi che usano dati in tempo reale per prevedere problemi e ottimizzare le operazioni.

Con l'avvicinarsi di fabbriche completamente digitalizzate, tecnologie come l'edge AI e la visione artificiale diventano ancora più importanti. L'edge AI porta l'intelligenza direttamente nei macchinari e consente di prendere decisioni più rapidamente sul posto, senza dipendere da un accesso costante al cloud.

Combinando la visione artificiale con queste tecnologie, le fabbriche possono monitorare visivamente la produzione in tempo reale, rilevare subito i difetti e reagire ai problemi man mano che si presentano. Questo livello di automazione e di analisi avvicina i settori industriali a operazioni davvero intelligenti e capaci di ottimizzarsi autonomamente.

In parole semplici, i settori industriali stanno diventando sempre più intelligenti. Questo cambiamento consente di guidare ogni fase del processo, dalla manutenzione al controllo qualità, con i dati e le tecnologie intelligenti.

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