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Gli aspetti chiave della industria 4.0
Il ruolo chiave della comunicazione industriale nella manutenzione 4.0
Alberto Sibono - Consorzio PI Italia
Sommario
Se la prima rivoluzione industriale ha visto come protagonista l'automazione meccanica, la seconda l'industrializzazione, la terza l'automazione elettronica, la quarta ha come focus la smart automation.
Tra gli aspetti chiave dell'industria 4.0 rientrano la manutenzione predittiva, la manutenzione 4.0 e la machine automation. Fanno parte dell'industria 4.0 i robot, Esa Automation, i sensori, gli strumenti di monitoraggio, i sistemi di controllo...
Industria 4.0, in sintesi, vede coinvolti smart-dati, interconnessione, servizi ad alto valore raggiunto, integrazione funzionalità, energy, sicurezza, produzione, manutenzione, diagnostica.
L'industria 4.0
L'industria 4.0 prevede dei requisiti:
- Dati affidabili;
- Dati;
- Infrastruttura di rete;
- Servizi del sistema di comunicazione;
- Tempistiche per trasferimento dati.
Il modello Open Systems Interconnection (abbreviato in modello ISO/OSI) è stato progettato dall'International Organization for Standardization (ISO) come modello di riferimento per consentire una comunicazione aperta tra diversi sistemi tecnici.
Tale modello stabilisce per l'architettura logica di rete, ovvero per le funzioni di comunicazione delle telecomunicazioni o di sistemi informatici, una struttura a strati composta da una pila di protocolli di comunicazione di rete suddivisa in 7 livelli, i quali insieme eseguono tutte le funzionalità della rete, seguendo un modello logico-gerarchico.
Applicazione, presentazione, sessione e trasporto fanno parte dei livelli degli host, i livelli di rete, collegamento e fisico sono inclusi nei livelli dei mezzi.
L'Industrial Ethernet permette l'utilizzo di una rete Ethernet in un ambiente industriale. Occorre monitorarla permanentemente.
In una rete Ethernet troviamo:
- Problemi di rete:
o Cavi danneggiati;
o Disturbi EMC;
o Errori di cablaggio.
- Problemi di configurazione:
o Indirizzi duplicati;
o Porta non aperta;
o Indirizzi non assegnati.
Il cablaggio, in elettrotecnica, telecomunicazioni e informatica, è l'insieme dei collegamenti e impianti fisici (cavi, connettori, permutatori, infrastrutture di supporto) che permettono l'interconnessione tipicamente nell'ambito di un edificio o un gruppo di edifici per la realizzazione di una rete.
Le caratteristiche di un tools di analisi di traffico sono:
- Registrazione e analisi dei telegrammi ETHERNET;
- Necessita un PC portatile;
- Statistiche base;
- Ethernet doppino incrociato o WiFi;
- Ethernet doppino incrociato o WiFi;
- Generatore di traffico.
Il mirroring (o rispecchiamento) non è solo una tecnica informatica. È anche una tecnica di comunicazione che ci permette di relazionarci meglio con gli altri.
Per analizzarlo non è previsto nessun accesso ai telegrammi scambiati su uno switch classico, sugli switches managed c'è la possibilità di attivazione della funzione di mirroring, copia dei dati scambiati fra 2 porte, su una 3 a porta.
I vantaggi e gli svantaggi sono:
- L'essere veloce;
- Il richiedere solo un tool software;
- La facilità di utilizzo;
- La poca precisione;
- La necessità di una configurazione dello switch.
Tool di diagnosi prevedono la verifica dei led sui device e sugli switch, ping dei dispositivi per verificare la raggiungibilità sulla rete, l'analisi web-based, l'analisi dei pacchetti <> dalla rete e test dei cavi.
La manutenzione 4.0, rientrante come detto tra gli scopri della industria 4.0, prevede invece una corretta gestione degli allarmi che permette di ridurre i tempi di interruzione della produzione. Occorre informare la persona giusta, al momento giusto, al posto giusto e con la giusta informazione. Per potere avvertire la persona giusta occorre acquisire dati, trattare l'informazione, solo così gli allarmi funzionano correttamente.
- Dati affidabili;
- Dati;
- Infrastruttura di rete;
- Servizi del sistema di comunicazione;
- Tempistiche per trasferimento dati.
Il modello Open Systems Interconnection (abbreviato in modello ISO/OSI) è stato progettato dall'International Organization for Standardization (ISO) come modello di riferimento per consentire una comunicazione aperta tra diversi sistemi tecnici.
Tale modello stabilisce per l'architettura logica di rete, ovvero per le funzioni di comunicazione delle telecomunicazioni o di sistemi informatici, una struttura a strati composta da una pila di protocolli di comunicazione di rete suddivisa in 7 livelli, i quali insieme eseguono tutte le funzionalità della rete, seguendo un modello logico-gerarchico.
Applicazione, presentazione, sessione e trasporto fanno parte dei livelli degli host, i livelli di rete, collegamento e fisico sono inclusi nei livelli dei mezzi.
L'Industrial Ethernet permette l'utilizzo di una rete Ethernet in un ambiente industriale. Occorre monitorarla permanentemente.
In una rete Ethernet troviamo:
- Problemi di rete:
o Cavi danneggiati;
o Disturbi EMC;
o Errori di cablaggio.
- Problemi di configurazione:
o Indirizzi duplicati;
o Porta non aperta;
o Indirizzi non assegnati.
Il cablaggio, in elettrotecnica, telecomunicazioni e informatica, è l'insieme dei collegamenti e impianti fisici (cavi, connettori, permutatori, infrastrutture di supporto) che permettono l'interconnessione tipicamente nell'ambito di un edificio o un gruppo di edifici per la realizzazione di una rete.
Le caratteristiche di un tools di analisi di traffico sono:
- Registrazione e analisi dei telegrammi ETHERNET;
- Necessita un PC portatile;
- Statistiche base;
- Ethernet doppino incrociato o WiFi;
- Ethernet doppino incrociato o WiFi;
- Generatore di traffico.
Il mirroring (o rispecchiamento) non è solo una tecnica informatica. È anche una tecnica di comunicazione che ci permette di relazionarci meglio con gli altri.
Per analizzarlo non è previsto nessun accesso ai telegrammi scambiati su uno switch classico, sugli switches managed c'è la possibilità di attivazione della funzione di mirroring, copia dei dati scambiati fra 2 porte, su una 3 a porta.
I vantaggi e gli svantaggi sono:
- L'essere veloce;
- Il richiedere solo un tool software;
- La facilità di utilizzo;
- La poca precisione;
- La necessità di una configurazione dello switch.
Tool di diagnosi prevedono la verifica dei led sui device e sugli switch, ping dei dispositivi per verificare la raggiungibilità sulla rete, l'analisi web-based, l'analisi dei pacchetti <
La manutenzione 4.0, rientrante come detto tra gli scopri della industria 4.0, prevede invece una corretta gestione degli allarmi che permette di ridurre i tempi di interruzione della produzione. Occorre informare la persona giusta, al momento giusto, al posto giusto e con la giusta informazione. Per potere avvertire la persona giusta occorre acquisire dati, trattare l'informazione, solo così gli allarmi funzionano correttamente.
Video
Analisi di rete: il TAP
TAP è un dispositivo HW che permette il monitoraggio non invasivo del flusso dati in transito.
Analisi di rete: il TAP:
- Visualizzazioni dei TAP:
o Error;
o Netload;
o Allarmi;
o Scelta diagnostica attiva o passiva;
o Anomalie di rete Picchi di carico.
- Netwotk load;
- Jitter dei telegrammi;
- Broadcast o multicast net load;
- Update times;
- Cicli di invio del controllore;
- Device diagnosi, failures, restarts;
- Error telegrams;
- Trigger function per allarmi.
Funzioni avanzate dei TAP:
- Trigger per Allarmi via:
o SNMP
o E-mail
o Interfacce WEB
o OPC, ..
- Uso protocollo ARP/SNMP/LLDP per la generazione della topologia della rete:
o IP / MAC address;
o PROFINET name;
o Nome dei device e failure;
o Statistiche delle porte : errori e telegrammi scartati;
o Lunghezza dei cavi e interruzioni di linea,..
Conclusioni
Conclusioni per una corretta Manutenzione 4.0 nella industria 4.0
- Verifica progettazione rete:
o Identificazione non conformità;
o Suggerimenti migliorie.
- Audit reti durante la messa in servizio:
o Installazione e cablaggio;
o Verifiche funzionali.
- Troubleshooting e diagnostica:
o Misure e verifiche in sito;
o Identificazione soluzioni migliorative.
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Fonte: MCM 4.0 Web Edition aprile 2021 La manutenzione nella transizione industriale: soluzioni 4.0 e tecnologie predittive
Settori: Automazione industriale, Industria 4.0, Manutenzione 4.0, Manutenzione industriale, Sistemi di controllo
Mercati: Meccanica
