La combinazione di edge computing e intelligenza artificiale è la nuova frontiera tecnologica dell’automazione. Secondo Gartner il settore varrà 450 miliardi di dollari entro il 2025. «Piattaforme Edge AI offrono capacità di elaborazione dei dati ad alte prestazioni e analisi visive avanzate. Aiutano le aziende ad aumentare l’efficienza, ridurre i costi e migliorare la qualità di prodotto», afferma Marco Zampolli, product sales director di Advantech. Applicata all’industrial Iot l’intelligenza artificiale genera una conoscenza aumentata. Può essere utilizzata in applicazioni di robotica collaborativa di Agv e Amr, in sistemi di visione per il controllo qualità o di sorveglianza, per la gestione e ricarica dei veicoli elettrici, in sistemi di controllo ferroviario a bordo treno. Si può trovare abilitata nei più diversi dispositivi edge, gateway, router, switch e server. Da una parte piattaforme dove vengono sviluppati gli algoritmi (definita parte di training) dall’altra i dispositivi di campo (definita parte di inferenza) dove il modello è eseguito.
Industrializzare l’intelligenza artificiale. È questa la sfida di Advantech, multinazionale taiwanese da 2,3 miliardi di dollari di fatturato e un primato indiscusso nel segmento dei computer industriali, gli “edge computer” che portano l’intelligenza fino a bordo macchina. In buona sostanza, l’intelligenza artificiale è il collante della fabbrica collaborativa edge-cloud. Nucleo fondante della strategia di Advantech sono le alleanze industriali con i big dell’intelligenza artificiale, come Nvidia, la gpu company che realizza le graphical processor unit che sono a bordo dei sistemi AioT. Monitoraggio di motori elettrici o altre componenti di macchina? Ecco sensori che trasformano le vibrazioni in dati digitali. E in modalità wireless (LoRaWan) i dati vengono trasmessi al gateway, normalizzati e inviati in cloud dove l’intelligenza artificiale effettua la sua elaborazione. È solo uno dei tanti processi end-to-end che vengono supportati in logica algoritmica. «Attraverso la nostra piattaforma Solution as a service si possono gestire dei data lake di fabbrica per analizzare dati dal campo e trasferire all’utente le informazioni sullo stato di funzionamento di una molteplicità di apparati esistenti su più siti produttivi, dice Zampolli. Le soluzioni vengono realizzate da system integrator ed end user sfruttando le piattaforme fornite dal colosso tecnologico abilitanti applicazioni verticali».
Potenze di calcolo per la gestione dei veicoli autonomi di fabbrica e affidabilità dei sistemi grazie a utilizzo di tecnologia fanless
Gateway come unità di comunicazione elaborativa di primo livello on board alla macchina per omologare tutti i dati provenienti dai sensori di campo. In tutti i mercati verticali i prodotti Advantech danno vantaggi applicativi. «Per funzionare in modo efficiente Agv e Amr devono ormai essere supportati con una capacità di calcolo di gran lunga superiore a quella disponibile fino a qualche anno fa, racconta Zampolli. Il mercato sta cambiando. Prima c’erano sistemi di guida abbastanza semplici che richiedevano prestazioni limitate. Adesso le metodologie di guida sono diventate più complesse e articolate».
Ecco, quindi, soluzioni edge con potenza di calcolo e controllo elevata. Inoltre, sistemi e soluzioni che vengono progettate in logica green. Più potenza di calcolo con minori consumi energetici e maggiore affidabilità di funzionamento per garantire una business continuity. Centrale in questo senso la tecnologia fanless ovvero prodotti senza ventola di raffreddamento che viene invece ottenuto con logiche passive di convezione aria. E massima flessibilità di configurazione, con funzioni di comunicazione cablate in fibra o rame piuttosto che wireless. «Non esiste una risposta univoca, dipende dal contesto applicativo. Di volta in volta si sceglie la tecnologia più appropriata», sottolinea Zampolli.
Monitoraggio delle condizioni di lavoro, smart factory, controllo qualità e videosorveglianza. Esempi di applicazioni AI Edge
Sistemi AI Edge con telecamere che monitorano i movimenti degli operatori di fabbrica. Il sistema identifica comportamenti anomali e la mancata osservanza delle regole di sicurezza. In questa applicazione, i sistemi edge raccolgono dati dai flussi video delle telecamere installate presso le postazioni di lavoro ed effettuano analisi in tempo reale per rilevare se il comportamento degli operatori è conforme alle specifiche di sicurezza. I risultati vengono trasmessi a un database centrale, dove supervisori a distanza monitorano e analizzano i dati. Altra applicazione, quella realizzata in un impianto di semiconduttori per monitoraggio della pressione dell’aria nel processo di produzione. O ancora soluzioni che monitorano le vibrazioni di motori e sistemi rotanti. E poi sistemi di visione per il controllo qualità e la ricerca di difettosità. Gli algoritmi, in questo caso sono in grado di rilevare devianze di forme e colori consentendo di identificare i difetti in tempo reale.
Dario Nacawa ci guida fra le ultime novità di Advantech alla scoperta dei dispositivi per per settori verticali, come il ferroviario.
Lo sviluppo di soluzioni è affidato a un ecosistema di partner, solution provider e system integrator che realizzano applicazioni e algoritmi di intelligenza artificiale per mercati verticali basate su piattaforme hardware che hanno a bordo gpu Nvidia. In particolare, Zampolli cita il MIC-733 associato ad applicazioni di inferenza che richiedono un box pc con una gpu integrata. E poi le piattaforme Mxm che variano per capacità di performance e le soluzioni dedicate al training degli algoritmi con capacità di calcolo elevate basate su schede server motherboard. Infine, la piattaforma hardware quali ITA-560, anch’essa basata su gpu Nvidia, progettata specificamente per il mercato ferroviario, robusta e affidabile per essere utilizzata a bordo treno, e la piattafoma Icam-520, una smart camera gpu embedded dotata di ottica Sony che abilita lo sviluppo di applicazioni di videosorveglianza o di gestione del traffico urbano.
Mic-733. Anatomia di una piattaforma AI Edge basata su Gpu Nvidia
Mic-733 è un sistema di calcolo basato su Nvidia Jetson Orin Agx progettato per applicazioni video. Grazie alla possibilità di gestione remota 24×7, è considerato da Advantech un ottimo sistema di inferenza per applicazioni edge. E’ un sistema compatto senza ventola in grado di resistere a temperature comprese nel range -10 + 60 gradi che caratterizzano ambienti esterni o gravosi. Offre una dotazione flessibile di slot di espansione e molteplici I/O, con 4 porte Usb 3.2, 2 porte Mini-Pcie e 2 interfacce M.2, oltre a espansioni iDoor e iModule. Una configurazione che permette una elevata personalizzazione con la possibilità di inserire controller Canbus, frame grabber Cameralink o moduli PoE per telecamere Ip. “Mic-733, spiegano i tecnici di Advantech, utilizza la potente modulo GPU Nvidia Jetson Agx Orin AGX per impieghi su macchine autonome con un’elevata efficienza energetica. Queste soluzioni accelerano gli stack software Ai di Nvidia fino a 4 volte rispetto ai core Cuda e 8 volte rispetto alle prestazioni dei moduli Nvidia Jetson Agx Xavier”.
Anatomia di un server edge. Il sistema MIC-770V3
MIC-770V3 è la piattaforma server edge di Advantech per elaborazioni ad alte prestazioni in ambiente. Può essere utilizzato con schede di controllo del movimento, frame grabber e schede grafiche, adatte per l’ispezione visiva. Man mano che le fabbriche si trasformano in produzione intelligente, la quantità di dati raccolti continua ad aumentare. Ecco, quindi, che per archiviare e trasferire una grande quantità di dati, MIC-770V3 supporta fino a 2 alloggiamenti per dischi rigidi Sata III da 2,5 pollici e offre elevate velocità di trasferimento dati tramite porte 10GbE opzionali e M.2 B-Key per moduli 5G. La piattaforma offre, dunque, funzionalità di elaborazione di classe server, espansione flessibile, potente capacità di archiviazione e larghezza di banda di rete. In buona sostanza, un computer edge ad alte prestazioni con più slot di espansione e velocità di trasferimento dati elevate che potenziano i server per la gestione di dati edge, supportando l’ispezione visiva e la tecnologia algoritmica.
L’inarrestabile ascesa della tecnologia edge per la digitalizzazione di massa del manifatturiero
L’edge computing è l’acceleratore di crescita della multinazionale taiwanese, leader mondiale nell’hardware dell’automazione industriale. Secondo gli ambiziosi piani del presidente K.C. Liu, il fatturato attuale, pari a 2,3 miliardi di dollari, dovrebbe raggiungere i 5 miliardi nel 2025. Nella visione di Advantech l’edge è destinato ad essere la tecnologia mainstream a supporto di una digitalizzazione di massa. Tra le prime aziende ad avere sviluppato piattaforme edge-ready rende disponibile un catalogo ampio e strutturato di prodotti e soluzioni sulle quali i partner possono realizzare progetti innovativi all’interno dei differenti domini applicativi, manifatturieri e industriali. L’infrastruttura edge di Advantech, supportata dall’intelligenza artificiale, è modulabile e scalabile: in verticale, dal field al cloud, e in orizzontale, sulle diverse tecnologie. Insomma, ogni dato che viene gestito dall’edge genera informazioni per il supporto alle decisioni o per un autonomous computing. Core business della proposta hardware dell’high-tech company è il computer industriale ovvero l’elemento strategico dell’edge computing. Una tecnologia su cui Advantech vanta un market share globale del 34% per un valore prossimo al miliardo di dollari. Accanto alla componente computing, tutta l’infrastruttura di industrial communication, con funzioni di router/gateway che coordinano tutti i flussi di comunicazione, garantiscono la conversione dei protocolli di campo, l’acquisizione e l’instradamento dei dati.
