Internet industriale delle cose (IIoT): spiegazione

Una singola fabbrica intelligente può generare volumi di dati paragonabili a quelli di una piccola città. Questo flusso di informazioni è alimentato dall'IoT industriale. IIoT è l'acronimo di Internet delle cose industriale, che connette 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 può trasformare questi dati in informazioni preziose e azioni consapevoli. 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 rapide.

Di fatto, molte industrie importanti stanno adottando rapidamente l'IoT industriale nei propri impianti. Dall'uso dell'IoT negli stabilimenti di produzione e sulle piattaforme petrolifere fino agli ospedali e alle aziende agricole, queste tecnologie 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 su vari settori. Esamineremo anche più da vicino il ruolo della visione artificiale nelle soluzioni IoT industriali. La visione artificiale è un sottocampo dell'intelligenza artificiale (AI) che consente alle macchine di interpretare e comprendere i dati visivi. Iniziamo!

Che cos'è l'IoT industriale (IIoT)?#

L'Internet delle cose 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 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. Questo permette 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 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 indaghino e risolvano il problema.

Oltre che nella produzione, l'IIoT viene utilizzato anche in settori come l'energia, i servizi di pubblica utilità e il settore del petrolio e del gas. Anziché affidarsi a macchine legacy che operavano in isolamento, l'IIoT sblocca 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 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 macchine, veicoli o apparecchiature nelle fabbriche, nei magazzini intelligenti e in altri ambienti industriali.

I dati raccolti vengono trasmessi a un sistema centrale, basato sul cloud oppure locale tramite edge computing. Qui vengono analizzati per identificare schemi e generare informazioni utili. Queste informazioni supportano un processo decisionale migliore. Ad esempio, possono essere utilizzate per 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 circuiti di feedback per apportare regolazioni in tempo reale. In base ai dati ricevuti, le macchine possono modificare automaticamente impostazioni come la velocità o la temperatura. Questi circuiti possono inoltre attivare avvisi per gli operatori o avviare azioni automatizzate quando qualcosa non funziona come previsto. In questo modo le operazioni rimangono efficienti e i tempi di inattività sono ridotti al minimo.

Tecnologie IIoT che promuovono l'innovazione#

Ora che abbiamo una migliore comprensione di cos'è l'Internet delle cose industriale 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 lo spegnimento di una macchina surriscaldata prima che si verifichino danni.

• Piattaforme cloud: forniscono archiviazione centralizzata, supportano analisi su larga scala e consentono l'accesso remoto. Possono inoltre aggregare dati provenienti da più siti per identificare tendenze, ottimizzare le prestazioni e supportare 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 all'automazione reattiva, alla robotica mobile e al controllo qualità in tempo reale.

• Sensori e attuatori: i sensori raccolgono dati fondamentali come temperatura, pressione e vibrazioni. Gli attuatori utilizzano questi dati per apportare regolazioni fisiche. Insieme, forniscono un monitoraggio continuo e risposte automatizzate in tempo reale.

• AI e apprendimento automatico (ML): queste tecnologie all'avanguardia 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 vari settori#

Vediamo ora alcuni dei principali vantaggi dell'IIoT e scopriamo come stanno ridefinendo le operazioni in un'ampia gamma di industrie importanti.

Molte aziende utilizzano già soluzioni IoT industriali. Infatti, si prevede che il numero di dispositivi IoT connessi nel mondo supererà i 31 miliardi entro il 2030. Il motivo 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 il loro stretto legame con la visibilità in tempo reale. Raccogliendo e analizzando continuamente i dati, questi sistemi offrono alle organizzazioni una visione immediata delle proprie operazioni.

Un altro vantaggio principale dell'IIoT è che consente una gestione più fluida delle operazioni. Utilizzando i dati in tempo reale, macchine e 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 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 tempestivamente le condizioni pericolose e intervenendo automaticamente per prevenire gli incidenti.

Casi d'uso comuni dell'IIoT#

L'IIoT sta reinventando attivamente il modo in cui oggi operano le industrie. Dalla sanità e dalla logistica all'edilizia e all'agricoltura, le organizzazioni adottano tecnologie IIoT per ottenere risultati più intelligenti, rapidi e affidabili.

Produzione di energia con l'IoT industriale#

Il settore dell'energia è generalmente associato ad apparecchiature pesanti e di grandi dimensioni, come macchine per la perforazione, raffinerie e piattaforme offshore. Sebbene questi sistemi abbiano alimentato il settore per decenni, l'Internet delle cose industriale (IIoT) sta cambiando il loro funzionamento dietro le quinte.

Le aziende energetiche utilizzano l'IIoT per aumentare l'efficienza e ampliare le proprie operazioni. Offre ai fornitori di energia un maggiore controllo, fornendo 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 apportare modifiche sostanziali. Inoltre, semplifica il monitoraggio delle apparecchiature remote, come pompe di estrazione o turbine eoliche, permettendo agli operatori degli impianti di mantenere tutto in funzione senza problemi e di produrre energia più a lungo.

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 la sua applicazione nel monitoraggio delle pompe elettriche sommerse (ESP). Queste pompe vengono collocate all'interno dei pozzi petroliferi per aiutare a 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 evitare che ciò accada, 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 temperatura e pressione in tempo reale. Questo facilita l'individuazione tempestiva dei problemi, la programmazione della manutenzione prima che si verifichino guasti e il mantenimento delle pompe in condizioni operative ottimali.

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 meno stressanti per i professionisti medici. Collegando i dispositivi medici ai sistemi di intelligenza artificiale, l'IIoT supporta decisioni migliori, riduce il rischio di errore umano, migliora gli esiti per i pazienti e aiuta ospedali e cliniche a operare in modo più efficiente.

Ad esempio, i pazienti possono essere monitorati continuamente utilizzando dispositivi indossabili come cardiofrequenzimetri e misuratori 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 la continua evoluzione di queste tecnologie, vengono sviluppate sempre più soluzioni IIoT specializzate per rispondere a esigenze mediche specifiche.

Un esempio interessante di dispositivo sanitario alimentato dall'IIoT è Impedimed. È un dispositivo in grado di rilevare il rischio di linfedema, un effetto collaterale comune del trattamento del tumore al seno che causa gonfiore alle braccia o alle gambe.

Questo dispositivo IoT assomiglia a una bilancia. I pazienti possono salirci a piedi nudi e appoggiare le braccia su una piattaforma. Invia una lieve corrente elettrica attraverso il corpo 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 esaminarli facilmente.

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

Un'agricoltura più intelligente con le soluzioni IoT industriali#

Analogamente, l'IoT in agricoltura può aiutare gli agricoltori. Utilizzando gli strumenti IoT, gli agricoltori possono gestire meglio colture e bestiame grazie a informazioni in tempo reale e maggiore precisione. I dispositivi IoT possono essere collocati nel terreno, collegati ai 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 riguardo all'irrigazione, alla concimazione, al controllo degli infestanti 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. Questo aiuta a risparmiare tempo e risorse aumentando al contempo la produttività.

Fig. 3. Una sonda del suolo basata sull'IoT industriale che può essere utilizzata nelle aziende agricole (Fonte)

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

L'IoT industriale nella produzione 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 quindi elaborati e analizzati per ottenere informazioni utili ad aiutare 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 attraverso la manutenzione predittiva e gestire l'inventario in modo più efficace utilizzando sensori edge. Nel complesso, il risultato è una migliore qualità dei prodotti, una risposta più rapida ai problemi e costi operativi inferiori.

Allo stesso modo, l'IoT nell'Industria 4.0 offre una maggiore flessibilità produttiva, facilitando il passaggio tra diversi tipi di prodotti o la personalizzazione degli ordini. Inoltre, rende la produzione di beni e materiali più agile, precisa ed efficiente dal punto di vista dei costi. L'utilizzo dell'IoT nella produzione 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 manipolano 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 chimica può contribuire a risolvere questo problema.

È interessante notare che alcuni produttori utilizzano ora 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, sovrapposte a una visione del mondo reale, in genere tramite occhiali o visori intelligenti.

In questa configurazione, i sensori wireless e l'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 davanti a sé dati sulle prestazioni o avvisi in tempo reale, aiutandoli a identificare 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 IoT industriali tramite i propri visori AR (Fonte)

Il ruolo della visione artificiale nell'IoT industriale#

Un'altra tecnologia all'avanguardia che sta facendo la differenza nelle soluzioni IoT è la visione artificiale. La visione artificiale è un ramo dell'intelligenza artificiale che gestisce l'elaborazione e l'analisi dei dati visivi.

In particolare, i modelli di visione artificiale come Ultralytics YOLO11 supportano diverse attività, come il rilevamento degli oggetti (identificazione e localizzazione degli 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 funzionalità, 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 uno stabilimento di produzione, l'IIoT può inviare dati visivi dalla linea di produzione a un sistema di intelligenza artificiale per la visione. Un modello di visione artificiale, come YOLO11, analizza quindi le immagini per rilevare difetti nei prodotti. Se il modello identifica dei problemi, questi possono essere segnalati e risolti rapidamente, senza ritardi.

Questo migliora la qualità dei prodotti, 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 dover inviare le informazioni al cloud ed evitando potenziali ritardi.

Fig. 5. Un 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 l'implementazione di queste soluzioni. Comprendere tali sfide è fondamentale per ottenere il massimo dalle soluzioni IIoT e garantirne un'implementazione efficace.

Ecco alcune limitazioni da considerare:

• Integrazione con apparecchiature obsolete: molte fabbriche dipendono ancora da macchine obsolete che non sono mai state progettate 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 di sicurezza informatica: collegare le macchine legacy a Internet introduce nuovi rischi per la sicurezza. Poiché queste macchine non sono state originariamente progettate tenendo conto della sicurezza informatica, sono più vulnerabili agli attacchi informatici. Molte non dispongono di protezioni di base, come la protezione tramite password o la crittografia dei dati, e diventano quindi bersagli facili per gli hacker.

• Manutenzione dei dispositivi intelligenti: anche se i sistemi IIoT possono semplificare le attività, i dispositivi intelligenti necessitano comunque di cure regolari. Sensori e altre apparecchiature devono essere controllati, aggiornati o sostituiti periodicamente per mantenere tutto in buone condizioni operative. Se non vengono sottoposti a una manutenzione adeguata, i dati potrebbero diventare inaffidabili e causare problemi.

• Carenze di competenze nella forza lavoro: l'IoT industriale combina apparecchiature tradizionali con tecnologie digitali avanzate e richiede una forza lavoro con una combinazione di entrambe le competenze. Sebbene alcune organizzazioni possano presentare carenze in questo ambito, ciò offre anche una grande opportunità di aggiornamento e sviluppo professionale. 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 la continua evoluzione dell'Industria 4.0, l'automazione industriale e l'IoT stanno andando oltre la semplice connessione di dispositivi diversi. Questo aiuta le industrie a diventare più autonome e automatizzate, attraverso metodi come la manutenzione predittiva. Un'altra importante innovazione è l'uso dei gemelli digitali, modelli virtuali di macchine o interi sistemi che utilizzano dati in tempo reale per prevedere i problemi e ottimizzare le operazioni.

Mentre ci dirigiamo verso fabbriche completamente digitalizzate, tecnologie come l'AI edge e la visione artificiale stanno diventando ancora più importanti. L'AI edge porta l'intelligenza direttamente alle macchine, consentendo decisioni più rapide sul posto senza dipendere dall'accesso costante al cloud.

Quando viene combinata con la visione artificiale, consente alle fabbriche di 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 di informazioni utili avvicina le industrie a operazioni realmente intelligenti e auto-ottimizzanti.

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

Unisciti alla nostra community e al nostro repository GitHub per scoprire di più sull’AI. Visita le nostre pagine dedicate alle soluzioni per leggere informazioni sull’AI nel commercio al dettaglio e sulla visione artificiale nell’agricoltura. Scopri le nostre opzioni di licenza e inizia oggi a sviluppare con la visione artificiale!