Alla manifattura servono microcontrollori industriali centralizzati, sensorizzati, dotati di sistemi di visione, oltre che di intelligenza artificiale e di machine learning per la manutenzione predittiva delle macchine? Ci pensa Arduino Pro. Sì, proprio l’azienda di Torino, quella con un nome celebre in tutto il mondo, per via delle schede open source e a basso costo per la prototipazione veloce che sono utilizzate da milioni di Maker a livello globale. Grazie ad esse, gli artigiani digitali, riuniti in community, sviluppano soluzioni ingegneristiche condividendo avanzamenti e risorse via web.
Ma ora l’azienda guidata dal ceo Fabio Violante sta sperimentando una profonda metamorfosi. È in crescita da tre anni, avendo raggiunto, con 150 collaboratori e altre due sedi (a Lugano e Malmö), 30 milioni di fatturato. E guarda direttamente al mondo della manifattura.
I Maker non saranno abbandonati; ma la strategia di crescita è quella di consentire alle aziende di utilizzare i prodotti Arduino per fare non solo la prototipazione, ma anche la produzione di serie. Pertanto è stata creata la divisione Pro, per la fornitura di versioni professionali delle schede, da associare a software e a servizi. È prevista, per questi casi, la possibilità di un cambiamento di business model di Arduino: in certi casi l’open source si arresterà alla prototipazione: per il resto, occorrerà la licenza d’uso. Tra le partnership tecnologiche di Arduino, quelle con Bosch, Google, Intel, Thales. Peraltro, l’azienda due mesi fa ha chiuso un round da 32 milioni di dollari guidato da Robert Bosch Venture Capital e con Renesas Electronics Corporation, Arm e la società di investimento Anzu Partners. Di tutto questo abbiamo parlato con il responsabile della divisione Pro di Arduino Adriano Chinello, che abbiamo intervistato.
Cosa è e cosa fa Arduino
1) L’interazione uomo-macchina alla base di Arduino
La storia di Arduino risale ai primi anni Duemila. Nel 2011 Telecom Italia e Olivetti danno vita, ad Ivrea, all’Interaction Design Institute, istituto dove si studiano i rapporti tra le persone e i sistemi informatici. Qui insegna Massimo Banzi, l’interaction designer ed educatore che si accorge che gli studenti non hanno la possibilità di interagire con le macchine. Di qui l’idea di realizzare una scheda che consenta loro di far lampeggiare delle luci o di controllare un motore. Lo sviluppo dura fino al 2005, perché non è facile dar vita ad una scheda potente ma poco costosa, e al contempo in grado di interfacciarsi con Pc e Mac. Banzi ci riesce anche grazie all’aiuto degli altri co-fondatori: David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis. La prima versione è un hardware che sta nel palmo di una mano e costa 30 euro. la chiamano Arduino, dal nome di un bar che a sua volta richiama quello di Arduino d’Ivrea, Re d’Italia nel 1002. Il successo è enorme ed è globale: nel 2008, risultano vendute 50mila schede.
La leva del successo sono i Maker. Ma chi sono i Maker?
2) Il mondo dei Maker
I Maker sono artigiani digitali che non comprano a scatola chiusa soluzioni finite dalle grandi multinazionali, ma anzi realizzano, grazie alle tecnologie digitali, strumentazioni ingegneristiche, come apparecchiature elettroniche o robotiche o a controllo numerico e dispositivi per la stampa 3D. È una sorta di evoluzione del fai-da-te, con un accento particolare sulle capacità creative del singolo, viste in contrapposizione all’atteggiamento passivo del mero acquirente. «Non c’è bisogno del permesso di nessuno per fare grandi cose» – ha detto una volta Banzi. La nascita della subcultura dell’artigianato digitale è strettamente associata a quella di spazi di innovazione collaborativa. Nel 2009 se ne contavano oltre un centinaio negli Stati Uniti. Ma il movimento dei Maker è ora globale. I Maker inventano ogni tipo di oggetto condividendo processi, risorse, mezzi e costi sul web.
3) La filosofia dell’open source
In questo contesto, l’adozione della filosofia dell’open source è fondamentale. Dal momento che non ci sono brevetti, i prodotti sono sviluppati sulla scorta di miglioramenti continui, di addizioni successive e di contributi spontanei. Nessuno aiuterebbe mai una multinazionale ad ottimizzare un bene; ma la logica interna ad una community coesa, come quella dei Maker, porta a tanto. Condivisione e gratuità sono parole importanti, che cementificano i gruppi sociali particolari. In questo mondo si è inserita la scheda Arduino. Non è stato il primo esempio di open source: il titolo spetta forse a Linux, nel software dei sistemi operativi; ma nell’hardware, il primato spetta ad Arduino.
La svolta di Arduino Pro
«Sono circa 30 milioni gli sviluppatori che utilizzano i nostri tool; e ogni anno il nostro sito web di software che serve per la programmazione delle nostre schede conta 40 milioni di download. La community legata ad Arduino è grande e globalizzata. Ed è questo che ci ha consentito di fare un ragionamento. I Maker non sono solo privati cittadini; molti di loro lavorano in azienda, e grazie alle nostre schede fanno test, sperimentazione di tecnologie IoT. L’idea è quella di coinvolgere le aziende e di consentire loro di fare, grazie alle nostre tecnologie, non solo la prototipazione, ma la produzione di serie» – afferma Chinello.
È la base della nuova strategia di crescita di Arduino: «Siamo già nelle industrie, ma vogliamo moltiplicare i nostri pezzi utilizzati dalle aziende» – continua Chinello.
Come si diceva, la divisione Pro è nata per questo: per consentire alle aziende di collegare in modo rapido e sicuro sensori remoti alla logica aziendale all’interno di una semplice piattaforma di sviluppo di applicazioni IoT, trasferendo la produttività e la creatività di cui individui e studenti di tutto il mondo godono con Arduino nel mondo professionale. «Il nostro obiettivo è aiutare le aziende a trasformare i loro modelli di business con l’IoT, fornendo hardware IoT robusto, hackerabile e comprensibile e piattaforme SaaS. Arduino può supportare l’intero ciclo di vita di sviluppo, produzione e funzionamento, dall’hardware e firmware alle app low code, cloud e mobili» commenta Chinello.
Come si diceva, cambia il business model. «Anzitutto i Maker continueranno a comprare le schede; le aziende acquisteranno le versioni professionali, quelle per la produzione di serie. Ma anche il software abbinato e i servizi. E anche le licenze d’uso: in certi casi l’open source non finirà mai; in altri terminerà con il prototipo» – commenta Chinello.
Strategia dell’innovazione di Arduino Pro
«Anzitutto, un pilastro della nostra strategia è quello di puntare su tecnologie di grande impatto come i nuovi sensori, l’IoT, la capacità di calcolo, l’intelligenza artificiale, il machine learning, la security avanzata. Ma questa è una faccia della medaglia. L’altra, e quindi l’altro pilastro, è quello di abbassare le barriere di ingresso per le aziende che vogliono utilizzare queste potenti innovazioni» – afferma Chinello.
È una questione di «democrazia nell’uso delle tecnologie IoT. Non solo l’esperto, ma anche il neolaureato o chi ha alle spalle un semplice istituto tecnico deve essere posto in grado di padroneggiare l’innovazione. D’altra parte le piccole imprese raramente dispongono di profili altamente specializzati; quindi semplicità d’uso e diffusione sono due espressioni che stanno insieme» – continua Chinello.
È uno dei motivi per cui si è dato vita anche al citato Arduino Cloud che collega i dispositivi, visualizza i dati e controlla i progetti da remoto. In pratica, l’azienda deve solo scegliere il dispositivo che desidera connettere: Arduino Cloud si occuperà di tutto il codice necessario per configurare le cose.
Se si vuole personalizzare un progetto, si può utilizzare Cloud Editor per modificare il codice e renderlo proprio. E se c’è necessità di effettuare aggiornamenti, si carica nuovo codice via etere da qualsiasi parte del mondo. «Insomma, non bisogna fare lunghi e onerosi sviluppi di software per utilizzare il Cloud. È un grande vantaggio per le Pmi» – commenta Chinello. L’attività di R&D si svolge prevalentemente a Torino.
Portenta machine control e Portenta X8
Si accennava a Portenta machine control. È un hardware di 170 per 90 per 50 millimetri. «Serve ad aggiungere un cervello potente ai macchinari. È un’unità di controllo industriale pronta per l’installazione su guida Din, centralizzata, a bassa potenza, in grado di pilotare apparecchiature e macchine compatte come le sterilizzatrici, i forni, i pallettizzatori» – afferma Chinello.
«È fortemente orientato all’IoT industriale, perché utilizza le tecnologie wireless Wi-Fi e Bluetooth low energy (Ble), garantendo, a costi ridotti, una trasmissione dei dati veloce e stabile; e grazie ad ethernet può collegarsi subito in rete, mentre un crypto chip interno garantisce la sicurezza degli scambi di informazioni» – continua Chinello. In pratica, Portenta Machine Control consente la raccolta di dati in tempo reale dalla fabbrica e supporta il controllo locale e remoto delle apparecchiature, anche dal cloud, quando lo si desidera.
Arduino Portenta X8 in azione
Secondo Arduino Pro, il monitoraggio dell’utilizzo delle apparecchiature può fornire dati di produzione preziosi, utili per ridurre al minimo i tempi di fermo, eseguire la manutenzione predittiva e svolgere attività di calibrazione. Il controllore, abilitato all’uso dell’intelligenza artificiale, è caratterizzato da una grande potenza di calcolo e può essere programmato utilizzando il framework Arduino o altre piattaforme di sviluppo integrate. Portenta Machine Control dispone di ingressi e uscite sia analogici che digitali, e può essere personalizzato in base alle esigenze: il design modulare è ideale per aggiornamenti e adattamenti. Infine, il controllore rileva anche grandezze fisiche, come la temperatura.
Sostanzialmente, afferma Chinello, «è un’applicazione del controllore già presente in Portenta H7», una scheda Som per sviluppo e produzione di serie con funzionalità wireless integrate e altre in grado di eseguire script nei linguaggi (diffusissimi) JavaScript e Python.
A differenza di Portenta H7, Portenta X8 è una scheda a microprocessore adatta per applicazioni Linux “plug&play”, in grado di eseguire software indipendente dal dispositivo grazie alla sua architettura software a container modulari.
Portenta X8 consiste in un System on module (Som, che fornisce i componenti principali di un sistema di elaborazione integrato, inclusi i core del processore, i blocchi di memoria e le interfacce di comunicazione, in un unico circuito stampato) di livello industriale che in aggiunta dispone già di un sistema operativo Linux precaricato. «In un certo senso, si tratta di due prodotti industriali in uno, combinando gli ecosistemi Arduino e Linux» – afferma Chinello.
Ma a che serve? Da una parte è un microcontrollore in tempo reale, dall’altra serve per distribuire algoritmi di intelligenza artificiale e di machine learning sull’Edge, e cioè sul luogo dove si raccolgono i dati delle macchine. Grazie a ciò e alla grande densità computazionale, Portenta X8 consente di eseguire app Linux in modo simultaneo e sicuro. La connettività è quella già citata WiFi e Bluetooth® Low Energy (BLE): permette di effettuare aggiornamenti e di scaricare applicazioni da remoto con facilità.
Nicla sense me e Nicla vision
Nicla sense Me non è una soluzione finita, «ma una scheda che può essere facilmente integrata in quella dei clienti e alimentata anche a batteria o via Usb. Di fatto, Nicla Sense Me è un conglomerato di sensori» – afferma Chinello. Sensori di movimento con intelligenza artificiale integrata, di gas, di pressione, di umidità e di temperatura ad alta precisione; nonché un magnetometro, un giroscopio e un accelerometro multiasse. La scheda è stata sviluppata in partnership con Bosch, ed è progettata per analizzare l’ambiente in ambito industriale e non solo. In particolare, può trovare applicazione nelle linee e nelle macchine utensili. I dati sono estratti con comunicazione Bluetooth®.
È adatta a progetti che combinano la sensor fusion (l’uso di dati sensoriali provenienti da più fonti, combinati in un unico risultato completo) e le capacità di intelligenza artificiale sull’Edge, grazie a una forte potenza di calcolo e al basso consumo. Quanto a Nicla Vision, «è la gemella di Nicla Sense Me, ma è dotata di piccola telecamera a colori da 2 mega pixel» – afferma Chinello.
Nicla Vision è insomma un potente microcontrollore che presenta – oltre ai sensori di movimento intelligente a 6 assi, di distanza e ad un microfono integrato – anche un dispositivo per la visione; dunque è adatto al rilevamento delle risorse e al riconoscimento degli oggetti, che può classificare grazie al machine learning presente nella scheda. I dati possono essere raccolti sull’Arduino Cloud oppure su Aws, Azure e molti altri tramite il wi-fi e il Bluetooth Low Energy. Quanto alle applicazioni industriali, si pensi alla qualità, al picking e alla manutenzione predittiva. Nicla Vision può anche essere alimentata a batteria, rendendola autonoma. La scheda può inoltre essere integrata in altri sistemi sia con connettività wireless che cablata, a partire da quelli Portenta.
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 15 settembre 2022)
