La fine della classica linea di montaggio cablata, sostituita da isole di lavoro rifornite da robot mobili, guidati dall’AI. Cobot multi-task non singolarmente programmati, ma orientati dall’intelligenza diffusa in rete. Pianificatori di risorse, come l’Erp, abilitati all’IoT. Una rivoluzione sta per interessare la “fabbrica”, lo shopfloor delle industrie manifatturiere. Responsabile del cambiamento sarà il 5G, ultima versione di una tecnologia di trasferimento dati via mobile. In Italia sarà operativa dal 2021.
Tutti cambiamenti abilitati dal modo stesso di funzionare del 5G. Mentre nelle versioni precedenti il trasferimento dati avveniva tra una antenna, un server remoto a migliaia di km di distanza e il device in fabbrica, con il 5G il server viene sostituito da un apposito elaboratore a bordo rete. Questo spiega l’alta velocità, la bassa latenza, le enormi quantità di dati elaborabili. E questo consente l’innesto dell’intelligenza artificiale, che si nutre di masse considerevoli di informazioni. La rete stessa diventa viva, intelligente e reattiva, essendo in grado di localizzare le irregolarità autonomamente.
Ma chi infonde l’intelligenza in rete? Aziende come Ibm, una delle più grandi multinazionali del mondo nel settore informatico. Il colosso americano, guidato dal Ceo Ginni Rometty (che dal 6 aprile sarà sostituita da Arvind Krishna), ha da tempo sviluppato soluzioni di AI in grado di ricavare insight sulla base di tendenze in tempo reale, di etichettare e classificare pattern di dati grazie all’apprendimento automatico, di consentire la realizzazione di modelli di deep learning che utilizzano reti neurali. Ora, sulla scorta di queste competenze, sta stringendo partnership con le maggiori Telco del mondo, da Vodafone a AT&T. Ne abbiamo parlato con l’esperto di Ibm Italia per Telco e Media Angelo Morelli.
Gli elementi che distinguono il 5G: accesso radio, struttura edge e slicing
Il 5G è un insieme di tecnologie e di standard relativi alla telefonia mobile. Rappresenta l’ultimo avanzamento, definito dalla Next Generation Mobile Networks (Ngmn) Alliance, un’associazione di operatori, venditori, produttori e istituti di ricerca operanti nel settore dal 2006. In un contesto industriale, il 5G promette lo sviluppo di applicazioni rivoluzionarie che vivranno al di fuori dell’ambiente cablato. Tanto se ne parla: realtà virtuale così come non si è mai vista, realtà aumentata e guida autonoma, per esempio. In un’era definita dalla velocità e dal cambiamento, la rapidità di trasferimento dati, la bassa latenza e la densità della connessione sono destinati ad incidere non poco sullo shopfloor e sulle sue dinamiche. Ma cosa differenzia il 5G dalle generazioni precedenti? Due fattori, che però sono essenziali per l’industria, e in particolar modo per la manifattura: l’accesso radio e il modello di rete di supporto servizi. Quanto al primo, a regime, e cioè nel 2025, la banda disponibile dovrebbe aumentare di tre ordini di grandezza, dagli attuali 1 Gbit al secondo fino a 100 Gbit al secondo.
«Poi forse non sarà veramente così – afferma Morelli -: ci si aspetta una resa reale pari a valori ricompresi tra i 10 e i 50 GBit. Ma è comunque tantissimo: sarà possibile, ad esempio, scaricare contenuti ad altissima definizione, come con la fibra». E con una latenza (l’intervallo di tempo che intercorre fra il momento in cui viene inviato l’input al sistema e il momento in cui è disponibile il suo output) bassissima, pari a 2 millisecondi, i vantaggi saranno enormi in tutte quelle attività industriali che richiedono un adeguamento real time dei sistemi – si pensi ai sincronismi tra macchine – e, al di fuori dell’azienda, alla chirurgia virtuale. Quanto invece alla rete di supporto, è previsto un network edge. Per fare un esempio, oggi la comunicazione di dati di tipo mobile funziona così: dal telefono ad un grosso server, che è a Francoforte o a Dublino, e da questo al device. Secondo il nuovo standard, le cose andranno così: dal telefono ad un server direttamente fornito dalla Telco (Vodafone, Tim) posto accanto al device. È questo meccanismo che consentirà di elaborare quantità mai viste di dati; e permetterà una maggiore sicurezza, visto che le informazioni non sono destinate ad uscire dal perimetro operativo. C’è un altro elemento che non va trascurato: è il network slicing. È la possibilità di strutturare una rete in sottoreti specializzate in rapporto all’uso, all’applicazione. Una slice (“fetta”), ad esempio, può servire in uno scenario IoT: sarà necessaria poca banda, e anche la latenza non sarà un problema. In altri casi, invece, il 5G sarà spinto al massimo, per velocità, banda e latenza. Il lavoro di slicing sarà affidato alla Telco. «In realtà – continua Morelli – cambierà molto il lavoro nello shopfloor, perché oggi molte cose non si possono fare in wi-fi, a causa delle interferenze delle macchine. Si aprono scenari applicativi inimmaginabili».
La confluenza perfetta tra 5G, AI e Edge computing
L’intelligenza artificiale è un processo che porta un computer a risolvere un problema secondo un ragionamento razionale, tipico della mente umana. Tutti i progetti di AI iniziano con grandi quantità di dati non strutturati con l’obiettivo di trasformarli rapidamente in informazioni utili. Servono poi algoritmi, elenchi finiti di istruzioni, che risolvono ciascuno un determinato problema attraverso un certo numero di passi elementari. I “problemi” che si considerano sono quasi sempre caratterizzati da dati di ingresso variabili, su cui l’algoritmo stesso opererà per giungere fino alla soluzione. Comunque sia, il 5G ha la capacità di trasferire ai sistemi intelligenti le grandi quantità di dati richieste. Prima, nel mondo mobile, questo non era possibile; e comunque non era conveniente da un punto di vista economico né immediato, a causa della distanza del server. Ora, improvvisamente, si apre una strada. Che si realizza grazie al già richiamato network edge. In pratica: il 5G consente di trasmettere enormi quantità di informazioni all’elaboratore at the edge, dove sono piazzate le applicazioni di intelligenza artificiale, che operano con un’efficacia e con una velocità sconosciute prima. «Si pensi all’elaborazione dei volti realizzata da una telecamera intelligente – afferma Morelli -: prima non aveva senso inviare i dati a Francoforte. Ora questa tecnologia è possibile grazie al 5G».
Ibm e il 5G
Ma che c’entra Ibm con il 5G? C’entra. Anzitutto, visto che il 5G interverrà in funzioni industriali strategiche, occorre che le reti siano affidabili. E per esserlo, devono essere compenetrate dall’intelligenza artificiale, argomento di cui Ibm, come vedremo, si intende parecchio. I sistemi di AI possono rilevare, prevedere e localizzare le irregolarità nella rete 5G e prendere provvedimenti per risolverli prima di loro impatto sull’utenza. L’idea è quella di creare una rete 5G “vivente” che rilevi ciò che è attualmente sta accadendo, anticipando i cambiamenti, imparando e determinare come apportare modifiche migliorative. Si consideri ad esempio il caso di Nextel, l’importante Telco brasiliana che serve più di quattro milioni di abbonati e che monitora 25mila nodi di rete. Per ridurre le interruzioni e incrementare il tempo di attività ha deciso di introdurre applicazioni di intelligenza artificiale, dette AIOps. Queste categorizzano gli incidenti, li riuniscono in “gruppi”, consentendo alla Telco di concentrarsi sulla soluzione. Peraltro Nextel collabora anche con The Weather Company per prevedere gli incidenti meteorologici, e valutare le possibilità di avere problemi con torri cellulari in determinate regioni e prendere precauzioni.
In questo gioco, la “Big Blu” ha impiegato Ibm Watson, una piattaforma di AI in grado di ricavare insight sulla base di tendenze in tempo reale, di etichettare e classificare pattern di dati grazie all’apprendimento automatico, di consentire la realizzazione di modelli di deep learning che utilizzano reti neurali e tanto altro. Secondo Ibm, Nextel ha raggiunto una riduzione dell’83% nei tempi di risposta a incidenti di rete. Anche la australiana National Broadband Network (Nbn) ha aggiornato la gestione della rete con funzionalità AI in grado da abilitare la risoluzione cognitiva dei problemi e per automatizzare i processi di identificazione dei guasti e di allarme. Anche qui, con l’intervento di Ibm. Va detto che l’intelligenza che Ibm può portare alle reti 5G non riguarda solo l’affidabilità e la prevenzione dei guasti, ma può avere più applicazioni. Un anno fa Vodafone e Ibm hanno stretto un accordo commerciale che riguarda, tra l’altro, lo sviluppo congiunto di soluzioni inerenti ai citati elementi “confluenti”, e cioè al 5G, all’AI e all’edge computing. Secondo le due aziende, uno dei risultati sarà la comunicazione ultraveloce tra i robot di fabbrica. Anche la partnership tra la “Big Blu” e la compagnia telefonica statunitense AT&T prevede che le sue società collaboreranno allo sviluppo di piattaforme di edge computing basate sul 5G, con un occhio all’AI.
L’impatto sulla fabbrica: alcuni esempi
Il 5G è destinato a produrre modifiche molto rilevanti nello shopfloor, i cui processi potrebbero essere rivoluzionati. Ad esempio, scomparirà la linea di montaggio cablata: sarà sostituita da isole di lavoro, dove le componenti necessarie confluiranno grazie ad Agv (automated guided vehicle, robot per la movimentazione industriale) e ad altri carrelli elevatori autonomi che porteranno il materiale necessario in quel preciso momento. Se ne ottimizzerà la disponibilità just in time. Questo perché la rete 5G sarà assistita dall’intelligenza artificiale, che svolgerà le valutazioni e le previsioni del caso. Questo passaggio sarà particolarmente evidente nell’automotive. Peraltro, tutto ciò è già stato tradotto in realtà da Vodafone per lo stabilimento di Aquisgrana dell’azienda tedesca di micro-car elettriche e.Go Mobile. Secondo Morelli, anche i cobot saranno assai diversi. Il robot collaborativo è un braccio intelligente, che manipola le cose in uno spazio ristretto – una cella di lavoro dove collabora con un operatore umano. È dotato di sensori di movimento, e di quelli per rilevare la forza impressa, di telecamere e di a sistemi anticollisione. È in genere piccolo, leggero e facilmente configurabile; soprattutto, svolge task definiti a seguito di programmazione: l’intelligenza è dentro il cobot.
Con il 5G, il robot collaborativo sarà guidato dall’AI di rete: questo lo renderà più flessibile e adattabile, e potrà svolgere task non programmati. «L’AI terrà sotto controllo lo stato dell’isola di produzione, e pertanto riuscirà a identificare l’obiettivo più importante in quel preciso momento». Quanto all’IoT industriale, il 5G sarà un elemento cruciale. Si pensi all’Erp, il pianificatore delle risorse d’impresa, un software che integra e consente di amministrare tutti i processi rilevanti dell’azienda, dalle vendite agli acquisti, dal magazzino alla contabilità, dalla gestione del personale all’approvvigionamento della supply chain a tanto altro. Questo sarà abilitato all’IoT dal 5G, integrerà i dati di sensori e di device IoT per orchestrare real time e senza intervento umano i meccanismi dell’azienda che fanno girare il business. La capacità conferita agli elaboratori at the edge di analizzare in tempo reale grosse quantità di informazioni produrrà un salto quantico nella manutenzione predittiva di macchine e impianti, e nella realtà aumentata, una tecnologia che arricchisce ciò che vedono gli occhi sovrapponendo al campo visivo un insieme di dati utili, come ad esempio i parametri di produzione di una macchina o il manuale operativo.
Ma quando arriva il 5G in fabbrica?
«Le Telco sono ad un bivio: con il 5G si giocano molto» – afferma Morelli. Il fatto è che il settore dei servizi di Telecomunicazioni non è molto remunerativo; anzi, lo è sempre di meno. L’accesso e gli abbonamenti alla rete tradizionale costano sempre di meno al consumatore, e ciò ha comportato un drastico calo nelle revenue. Avevano bisogno, le Telco, di una nuova piattaforma di crescita, che consentisse loro di posizionarsi su applicazioni industriali critiche, e quindi su partite assai più remunerative. Investiranno, per il 5G, circa un trilione di dollari a livello globale. In Italia, cinque Telco hanno conferito allo Stato 6,5 miliardi di euro per ottenere le frequenze. Solo che il rientro dell’investimento è previsto in dieci anni. E questo è un rischio, se si pensa che il ciclo di una generazione “G” dura circa dieci anni. Il 4G fu lanciato nel 2010; il 3G nel 2002. Comunque sia, in Italia nel 2021 il 5G coprirà l’80% del territorio, tra cui 120 città. Il futuro, dunque, è vicinissimo; quasi lo si può toccare.
