Applicazioni di automazione avanzata possono far fare un salto di qualità alle aziende di uno dei settori chiave della manifattura italiana: il machinery. Quel settore che comprende macchine per il packaging, macchine utensili, macchine da taglio e piegatura lamiera, macchine che fabbricano macchine.
Di recente, Bosch Rexroth ha lanciato un’innovativa piattaforma che sembra molto promettente: ctrlX AUTOMATION che permette a costruttori e utilizzatori di macchine di customizzarle integrando funzioni di automazione. Si tratta, semplicemente, di scaricare delle app. Con la stessa prassi, da una posizione centralizzata, si può effettuare l’update di un’intera flotta di apparecchiature sparse negli stabilimenti di Paesi lontani.
L’architettura si compone anzitutto di una scheda SoC (System on Chip), un computer a tutti gli effetti con processore multicore che rappresenta il “cervello” del sistema, e che può essere installata in controller integrati, PC industriali o direttamente negli azionamenti. Il sistema operativo e le applicazioni sono racchiuse in pacchetti indipendenti in grado di lavorare insieme in modo efficace. Il sistema è stato studiato per essere “poliglotta”, nel senso che la piattaforma è in grado di interpretare diversi linguaggi di programmazione comuni nel mondo OT, IT e IoT. La piattaforma è aperta: una comunità di sviluppatori si può cimentare per definire nuove soluzioni nei campi PLC, Motion e IoT. Ne abbiamo parlato con Lorenzo Zerbi, Responsabile Product & Segment Marketing Bosch Rexroth.
Processori potenti e software in pacchetti
La piattaforma si basa su un processore multi-core di nuova generazione, da 64 bit, in grado di sviluppare una grande potenza di calcolo, bastevole alle molteplici esigenze dell’automazione e non solo. È, in sostanza, un intero sistema su una singola scheda elettronica che contiene un computer a tutti gli effetti, cervello della macchina automatica. Qui emerge una prima caratteristica di rilievo di ctrlX AUTOMATION. Normalmente, l’hardware di controllo può essere inserito, alternativamente, negli azionamenti, per la gestione di semplici automazioni; può essere embedded, e cioè può rappresentare un controllo a sé stante che viene collegato via cavo agli azionamenti; o infine può essere integrato all’interno di un PC industriale. Ecco, nel caso di ctrlX CORE, questo può essere installato in ognuna di queste tre destinazioni, esprimendo sempre la stessa potenza di calcolo.
Ma è la seconda caratteristica del sistema il vero elemento distintivo. Il software è stato pacchettizzato in un insieme di “container”, veri e propri box ognuno dei quali ha una vita a sé, e include un’applicazione specifica. Questa tecnologia consente dei vantaggi considerevoli, soprattutto in termini di disponibilità delle risorse: dal momento che si tratta di attivare solo una certa app e le componenti che le permettono di operare, tutto si avvia in tempi rapidi; inoltre, le risorse computazionali possono essere ulteriormente suddivisein micro-servizi; ma soprattutto, dal momento che i pacchetti vengono standardizzati, questi possono essere eseguiti agilmente su macchine diverse. In un certo senso, con ctrlX CORE il software è svincolato dall’hardware. E gli Oem (produttori di apparecchiature originali; ndr) possono integrare nell’elettronica già presente numerose funzioni che in passato dovevano essere installate su hardware aggiuntivi. Approfondiremo questo aspetto più avanti.
Ci sono poi circostanze in cui la pacchettizzazione del software potrebbe rappresentare un ostacolo. Le app, come accade per gli smartphone, devono avere la capacità di accedere a più dispositivi della macchina e di utilizzarne i dati. Ecco che Bosch Rexroth ha fornito la piattaforma di uno specifico layer di comunicazione tra applicazioni, ctrlX Data Layer, in grado di scambiare milioni di informazioni al secondo in un contesto di massima sicurezza.
Una piattaforma complessa: layer di app, di engineering, di sviluppo e management sopra il core
Abbiamo visto che sopra il sistema operativo sono poste le varie app. Queste riguardano ogni aspetto dell’automazione della macchina e non solo. Ad esempio, quelle per il collegamento con il PLC, il controllore logico programmabile; ma anche quelle concernenti il motion, e quindi i sistemi di controllo di servoazionamenti, servomotori, attuatori, robot, macchine a controllo numerico e altro; ancora, quelle che riguardano IoT a livello industriale, e pertanto i gateway, i firewall, sistemi di dashboarding come IoT Insights e le VPN, reti private virtuali, tunnel tra un dispositivo (computer, smartphone, router, tablet) e una specifica rete locale tramite internet. Le informazioni che passano in VPN sono criptate. Inoltre, ci sono app che riguardano l’interfaccia uomo-macchina; quelle che rendono operative le comunicazioni tra macchine – con protocolli e sistemi di trasmissione innovativi come 5G, TSN , EtherCAT e OPC UA; e infine, quelle concernenti l’intelligenza artificiale e il machine learning.
Vedremo in seguito tutto quello che si può fare con queste app. Tutto il nuovo concept è basato sulla possibiità di ingegnerizzare la macchina attraverso tecnologie web based. I tecnici non hanno più bisogno di comprare del software, di installarlo su un PC e poi connetterlo all’hardware; basta aprire una apposita pagina web integrata nel dispositivo e lavorare su di essa, per poi trasmettere le informazioni alla macchina. Ciò comporta un vantaggio in termini di tempi e di costi. L’engineering si può avvalere anche di funzionalità di simulazione e di virtualizzazione dei controlli.
Infine parliamo dei servizi. La piattaforma è aperta: una comunità di sviluppatori può collaborare per definire nuove soluzioni, nei campi PLC, Motion e IoT. «L’università del Canada, ad esempio, ha realizzato una nuova cinematica per robot antropomorfi: l’azienda-cliente, se lo ritiene opportuno, può scaricare questa soluzione piuttosto che quella di Bosch Rexroth». E poi ci sono i service per il management: provvedono a gestire da remoto i device, l’equipment, lo shopfloor in generale, gli ordini e tanto altro.
Customizzazione tailor made scaricando app
Come abbiamo visto, ogni app costituisce un contenitore software separato. Una delle conseguenze dirette è che inserire o rimuovere un’app non ha conseguenze sul sistema: non è affatto necessario riscrivere o integrare il software relativo ad altre funzioni. È tutto molto semplice. Una questione di pochi minuti, e il gioco è fatto: si scarica la applicazione dalla piattaforma, e non c’è nient’altro da configurare. E non c’è una scheda hardware da aggiungere. È un po’ quello che accade agli utenti di uno smartphone o di un laptop, che possono in ogni momento integrare le funzionalità del device collegandosi, ad esempio, a Google Play Store. Per capire il genere di progresso che Bosch Rexroth ha introdotto con la sua piattaforma di automazione industriale, si pensi all’installazione di un robot su una linea di produzione: normalmente ciò comporta la necessità di integrare un controller separato per il robot; con ctrlX AUTOMATION, si tratta di scaricare un’app sull’unità di controllo preesistente. I costruttori di macchine possono dunque implementare esclusivamente le applicazioni “interessanti”: le funzioni richieste dai clienti, in base alle esigenze di questi ultimi. Si ottiene una macchina “tailor made” selezionando le app da sistema, senza compilare migliaia di righe software o aggiungere schede hardware. È una rivoluzione. Per l’utilizzatore, peraltro, significa inserire nella strumentazione o nell’impianto solo ciò che serve, evitando spese inutili. Inoltre, il portafoglio di funzionalità di ctrlX AUTOMATION è molto vasto, e si espande di mese in mese grazie all’attività della citata comunità di sviluppatori terzi. Anche i costruttori possono farlo, possono progettare nuove app non soltanto con i linguaggi standard, ma anche con quelli di alto livello, come ad esempio C++, il citato Python, Java o Node-RED e quelli di programmazione grafica come Blockly.
Uno dei grandi vantaggi di questo sistema si osserva in fase di aggiornamento. Con ctrlX AUTOMATION si tratta di modificare le app da remoto sulla macchina, senza dover intervenire sulla progettazione iniziale. «Quando abbiamo presentato per la prima volta la piattaforma, lo scorso novembre all’SPS di Norimberga, i clienti e i rappresentanti delle industrie manifatturiere che hanno visitato il nostro stand sono rimasti molto impressionati. Il fatto è che le piccole aziende, oggigiorno, si sentono “prigioniere” delle tecnologie che hanno acquisito, delle quali faticano a seguire le evoluzioni. L’integrazione di nuove funzionalità richiede normalmente tempo e denaro. Ora è tutto diverso. Poniamo che un Oem abbia realizzato una certa macchina, che potenzialmente potrebbe essere interconnessa per la raccolta e l’esame dei dati, grazie alla funzione di IoT; e poniamo che all’inizio l’utilizzatore di internet delle cose non ne voglia sapere. L’Oem può vendergli la macchina comunque, sapendo che se l’end-user cambierà idea potrà connettersi da remoto e inserire sulla macchina l’app di IoT. Senza neppure fermare la macchina, e senza scrivere una riga di software». Secondo Zerbi, «dal momento che il costruttore può garantire l’aggiornamento continuo delle macchine, può anche definire nuovi business model fondati su questa circostanza». Le funzioni di aggiornamento, per esempio, rappresentano una parte essenziale della proposta di valore per le stampanti 3D.
La piattaforma, peraltro, dispone di un portale cloud, ctrlX Device Portal, che consente agli utenti di gestire in modo digitale e da remoto tutti i componenti della piattaforma ctrlX: questo significa controllare, con una VPN, una flotta di macchine sparse negli stabilimenti di Paesi diversi, e la possibilità di installare in qualsiasi momento aggiornamenti di sicurezza e nuove funzioni. Nel caso in cui si verifichi un blackout nel corso dell’update, non c’è nessun problema: al riavvio del sistema, automaticamente, si ricarica l’ultima versione dell’applicazione.
(Ripubblicazione di un articolo pubblicato il 29/05/2020)
