Possono i tecnici di aziende del machinery – Oem o end-user – realizzare applicazioni per dispositivi senza conoscere un “linguaggio” software specifico? Di norma, no. Ora sì, però: la piattaforma ctrlX Automation di Bosch Rexroth – società tedesca di automazione industriale controllata al 100% dalla multinazionale Bosch – consente di utilizzare protocolli di programmazione di ogni genere, anche quelli generali diffusi nell’IT, e di rimanere nell’ambiente di sviluppo al quale si è abituati e dove ci si sente più sicuri e competenti.
ctrl Automation è piattaforma consente a costruttori e utilizzatori di macchine di customizzarle integrando funzioni di automazione, scaricando app. Soprattutto, è un ecosistema aperto, che utilizza software open-source e standard condivisi a livello globale.Ciò comporta due vantaggi per l’utente, oltre a quello già menzionato. Anzitutto, la possibilità di un confronto continuo con una comunità di sviluppatori, in modo da non dover affrontare questioni già risolte da terzi e risparmiare tempo e denaro. Si massimizzano le competenze condivise favorendo l’innovazione.
Poi, quello di essere liberi dal lock-in, e cioè quello di non essere chiusi nel sistema proprietario del singolo fornitore. Nessuno, oggi, nell’industria manifatturiera, desidera un simile rapporto di dipendenza con il supplier di beni e servizi. Per un semplice motivo: in regime di lock-in l’azienda non può acquistare prodotti da terzi senza dover sostenere costi e rischi rilevanti.
Ma come funziona ctrlX Automation? Industria Italiana si è già occupata della questione in questo articolo. Sotto questo profilo, però, si sottolinea che il working mode dipende dalla decisione iniziale di Bosch Rexroth di strutturare la piattaforma sul più noto sistema operativo open-source, Linux. Anche Android, base dei moderni telefonini, si fonda su Linux, ed è, come la platform, app-centrico. In effetti, è questa scelta che ha consentito alla società tedesca di “pacchettizzare” il software in una molteplicità di “container”, ognuno includente una funziona specifica. Anche gli utenti possono creare nuove app, collegandosi al sistema con un comune cavo ethernet. Il tutto si svolge, come vedremo, con una facilità disarmante.
Le app possono riguardare tutti gli aspetti dell’automazione industriale. Ma quelle realizzate per l’IoT consentono di analizzare i dati provenienti dai sensori e di inviare comandi a macchine e linee: così si ottengono visibilità sulla produzione ed un controllo effettivo sullo shopfloor.
L’articolo trae spunto da un recentissimo webinar, “ctrlX Automation on stage: two steps ahead”, organizzato da Bosch Rexroth Italia. Sono intervenuti, per l’azienda, il vicepresidente della divisione industriale Franco Valgoi, il product and segment marketing manager Lorenzo Zerbi e gli head of business digital product portfolio Carlo Mariani e Luca Terni.
Un ecosistema aperto: innumerevoli funzionalità rimanendo nella propria area di comfort
Mariani ha fatto alcuni esempi di protocolli di comunicazioni che possono essere utilizzati in ambiente ctrlX: quelli IT (Html5, Java, Python, C++, Node.js) e quelli più tecnici, tipici dell’automazione (Ros, Ros 2, Plcopen). Fra quelli di alto livello, Python sta assumendo un rilievo crescente, perché è quello adatto allo sviluppo di modelli di previsione sofisticati che possono essere collegati direttamente ai sistemi di produzione e all’apprendimento automatico; e perché consente di richiamare “librerie” che già contengono le funzioni (anche matematiche) da applicare, evitando così di perdere tempo alla ricerca di possibili errori di calcolo e di bug. Comunque sia, il carattere «poliglotta» del sistema permette agli utenti di continuare ad avvalersi delle proprie competenze consolidate.
Quanto ai toolchain (ambiente di sviluppo), l’utente manterrà quello già in uso in azienda, che si tratti di Visual Studio, di Visual Studio Code o di Eclipse.
Si è già accennato al ruolo della community. Con appositi tool di versioning, si possono realizzare progetti in modo collaborativo, sfruttando piattaforme open-source già note nel mondo dei programmatori, come Github. La platform ctrlX developer community aiuta l’end-user a condividere tutto ciò che sviluppa in termini di programmazione.
Quanto al lock in, cui ha accennato Zerbi, è fisiologico che il fornitore tenda alla fidelizzazione del cliente, soprattutto quando si tratta di software. La conoscenza che il primo assume di informazioni riservate relative all’azienda, l’asimmetria in fatto di competenze specifiche, l’esclusiva sugli aggiornamenti – sono tutti fattori che tendono ad “imprigionare” il secondo. Si crea però una situazione di monopolio di fatto, che non garantisce al committente le migliori condizioni. Quest’ultimo dovrebbe valutare sin dall’inizio se il sistema proposto dal fornitore consente una “via di fuga”, e cioè la possibilità di migrare altrove senza danni. Per questo ctrlX Automation salta il problema di netto, con un sistema aperto in termini di connettività e di codice.
Lo smartphone dell’automazione
«Ciao, sono CtrlX, di cosa hai bisogno?» – chiede a voce il sistema. E a quel punto l’operatore può fare una richiesta. «Prendi il prodotto verde, per favore». E subito si vede, sullo schermo, che un robot cartesiano muove il suo braccio meccanico per soddisfare l’istanza. Ma il tecnico può sollecitare operazioni più complesse, sempre a voce e con un linguaggio informale. Ad esempio: «Vai con asse uno alla posizione dieci con velocità cinquanta», e lo strumento risponde. In realtà l’apparecchio è un rendering 3D (illustrato nel corso del webinar) in corso di sviluppo grazie a ctrlX Automation. In sistema è stata inserita un’applicazione di intelligenza artificiale – sfruttando il citato linguaggio Python – che consente la realizzazione di un assistente virtuale con comunicazione verbale. Ciò che sorprende è la facilità con la quale si realizza un’applicazione per un dispositivo industriale
Durante il webinar, ne è stata data prova in una sorta di sfida tra Terni e un collega: il primo utilizzava ctrlX Automation, il secondo altra piattaforma. Terni si è connesso al sistema con un normale browser di navigazione. Si è limitato ad installare delle app specifiche, proprio come si fa con lo smartphone. Quanto alla configurazione, l’ha completata interamente sulla platform, così come la simulazione, senza scrivere una riga di codice. L’intera operazione è durata circa cinque minuti.
Per questo, Bosch Rexroth che ha inventato la platform, la descrive come “lo smartphone dell’automazione”. Secondo Valgoi, la piattaforma introduce un cambiamento completo di paradigma nella user experience nella programmazione per il machinery, paragonabile a quanto accadde nel 2007, per un pubblico più vasto, con il lancio dell’iPhone.
Con le app, il monitoraggio completo delle macchine
In realtà, con la simulazione 3D, si possono introdurre tante altre caratteristiche e funzioni di cui disporrà la macchina una volta realizzata. È possibile modellizzare i punti di presa, quelli che il robot dovrà effettivamente raggiungere ed eventuali interferenze meccaniche, in modo da verificare che durante il movimento il robot non vada ad impattare sulle parti della macchina. Utilizzando determinati comandi, si monitora quale percorso il robot andrà a seguire e in che modo lo farà. Ciò in termini di design; ma si può realizzare un’applicazione IoT in grado di acquisire i dati dai sensori, in mondo da poter visualizzare su una dashboard i movimenti della macchina e le presenza di prodotto: così gli operatori possono sempre sapere con esattezza cosa accade in produzione. E soprattutto si possono inviare ordini alle linee e alle singole strumentazioni via app, guidarne i motori e monitorarne l’azione.
Le app possono potenzialmente riguardare tutti gli aspetti dell’automazione industriale: dal Plc al motion, dai gateway Iot agli insight dell’elaborazione dati (di particolare interesse per i costruttori di macchine); ma anche i firewall e la Vpn (che hanno importanza soprattutto per gli end-user), e ciò consente di integrare direttamente la sicurezza del controllo senza acquistare componenti esterni. Ancora, le app possono interessare l’engineering, come quelle relative all’interfaccia uomo-macchina o ai drive: basta collegarsi e aprire un ambiente di programmazione senza installare software sul Pc. Infine, possono riferirsi ai servizi, come ad esempio la gestione delle flotte di robot mobili, del magazzino o della produzione.
Come funziona ctrlX: le anime hardware e software della piattaforma
La piattaforma è composta da diversi “attori”: cltrX Plc, ctrlX Motion, ctrlX I/O, ctrlX Ipc, ctrlX Core e ctrlX Works. Soffermiamoci sugli ultimi due, che rappresentano, rispettivamente, l’anima hardware e quella software. Quanto alla prima, è una scheda hardware di 20 cm per 20 che contiene il cervello del sistema:una Cpu 64bit multicore che può essere innestata in architetture diverse. Normalmente, l’hardware di controllo può essere inserito, alternativamente, negli azionamenti, per la gestione di un motore; può essere embedded, e cioè può rappresentare un controllo a se stante che viene collegato via cavo agli azionamenti; o infine può essere integrato all’interno di un Plc industriale. Ecco, nel caso di ctrlX Core, questo può essere installato in ognuna di queste tre destinazioni, esprimendo sempre la stessa potenza di calcolo. Infine, dal momento che il software è svincolato dall’hardware consente all’utente di aggiornare la Cpu installando il nuovo software senza bisogno di riscriverlo.
La vera innovazione è l’architettura software di ctrlX. Bosch Rexroth, come si diceva, ha scelto di utilizzare Linux come sistema operativo. Per poter essere utilizzato per applicazioni industriali, si è conferita a Linux una dimensione “real time”. A proposito della frammentazione in “container”, le risorse computazionali possono essere ulteriormente suddivise, all’interno di essi, in micro-servizi; ma soprattutto, dal momento che i box vengono standardizzati, questi possono essere eseguiti agilmente su macchine le più diverse. Le app possono essere installate, disinstallate o aggiornate mentre il sistema è in funzione, esattamente come accade con lo smartphone, che consente di aggiungere un’applicazione mentre si sfogliano le foto o si è impegnati al telefono o su Facebook.
Questi contenitori, però, non comunicano tra di loro, pertanto è stato sviluppato ctrlX Data Layer, un punto di accesso centrale per tutti i dati, real-time o meno, con accesso autenticato che consente alle app di scambiarsi informazioni le une con le altre; di norma, queste ultime vivono di vita indipendente. ctrlX Data Layer è dinamico: se si aggiunge una nuova applicazione si crea subito una apposita sezione che le consente all’app di essere compatibile con tutto il sistema.
