Leuze SmartID-Edge

La digitalizzazione e il collegamento in rete sono temi chiave del nostro tempo. Nell'ambiente industriale, essi caratterizzano concetti quali Industria 4.0 e Industrial Internet of Things (IIoT). Il collegamento in rete svolge un ruolo decisivo, soprattutto negli attuali sistemi di automazione della produzione e della logistica. L'obiettivo consiste nel poter richiamare in qualsiasi momento lo stato esatto dei processi produttivi e ottenere una panoramica completa dei dati rilevanti per la produzione a livello di campo. Ciò comporta domande cruciali come: Come possono gli utenti ottenere la massima trasparenza nei loro processi produttivi in modo efficiente? E quanto è sicura la comunicazione tra i partecipanti alla rete?

I moderni sistemi di automazione nella produzione o nell'intralogistica dispongono di molteplici sistemi di controllo, sensori e attuatori. Questi sono collegati in rete tra loro tramite sistemi di comunicazione basati su Ethernet o bus di campo e possono scambiare dati. I sensori generano segnali basati su eventi per attivare i processi produttivi o forniscono valori misurati per monitorare i processi produttivi corretti e i requisiti di qualità. I sistemi AutoID, come i sistemi di telecamere 2D e i lettori RFID, identificano gli oggetti, i supporti di carico e i contenitori nella produzione e nel flusso dei materiali.

I requisiti tipici dei moderni sistemi di identificazione sono la capacità di gestire quantità variabili di dati e sistemi di codice diversi, a seconda dell'oggetto da identificare. Tuttavia, queste possibilità sono limitate con i classici codici 1D/2D perché i codici a barre standardizzati, come il Global Trade Item Number (GTIN), forniscono solo una quantità di dati definita, immutabile e piuttosto ridotta. Inoltre, un codice a barre richiede sempre l'accesso a un sistema IT sovraordinato, come il MES o l'ERP, dove viene memorizzato il record completo di dati che il codice a barre rappresenta. Oltre agli altri vantaggi offerti dal principio fisico, la RFID beneficia della flessibilità dei supporti dati ("tag") utilizzati. Di norma, sono dotati di una memoria elettronica liberamente programmabile: ciò significa che i dati di prodotto e di processo necessari per situazioni specifiche possono essere memorizzati direttamente sull'oggetto. Per motivi economici o tecnici, tuttavia, non è sempre pratico o possibile utilizzare la tecnologia RFID. Le frequenti interruzioni dei supporti quando si passa dal codice a barre all'RFID nei processi di produzione end-to-end non sono auspicabili perché comportano un maggiore sforzo nei processi di automazione e nella gestione dei dati.

Ed è qui che entra in gioco il concetto di SmartID-Edge di Leuze. Esso utilizza meccanismi RFID standardizzati per elaborare e memorizzare i dati di identificazione, pur mantenendo la classica tecnologia dei codici a barre ottici. Ciò si ottiene collegando strutture di dati e set di comandi RFID con scanner di codici a barre standard e scanner basati su telecamera, utilizzando OPC UA come standard di scambio dati e una specifica AutoID Companion completamente integrata. A ogni codice a barre fisico viene assegnato un tag RFID virtuale, memorizzato in un database su un server Edge. I dati vengono scambiati a livello di campo esclusivamente tra i dispositivi di codici a barre e l'Edge server. Il sistema di controllo dell'impianto, ad esempio un PLC, non ha accesso all'Edge server: per il PLC esistono solo i sistemi di identificazione dei codici a barre, che però si comportano come sistemi RFID.

Ciò apre possibilità inimmaginabili di arricchimento dei dati nell'identificazione degli oggetti nel processo di produzione: Oltre all'ID univoco dell'oggetto, in un record di dati possono essere memorizzate informazioni sullo stato del sistema di identificazione, sulla qualità della lettura e su altri dati di processo e di stato. Questo record di dati è disponibile in tempo reale attraverso l'accesso diretto a livello di campo. Le interrogazioni ai sistemi MES ed ERP non sono più necessarie, il che alleggerisce il traffico di dati nelle reti e libera le risorse di sistema a livello informatico. Più reti locali di sensori e AutoID possono essere sincronizzate tramite Edge server distribuiti. Ciò significa che tutti gli eventi di identificazione sono sempre disponibili sull'intera rete. Il collegamento di questi eventi locali con le informazioni associate memorizzate nel database Edge per l'intero ciclo di vita della produzione fornisce la base per il gemello digitale. Ciò è possibile anche all'interno di una catena di fornitura con diversi fornitori e stabilimenti, ampliando l'Edge server con un'API e una connessione al cloud. Ciò consente alla logistica di operare in modo più efficiente, eliminando l'inserimento manuale dei dati ed evitando complesse transizioni di sistema nel software aziendale (ERP).

Le misure per la sicurezza delle comunicazioni sono un prerequisito essenziale per un utilizzo senza problemi dei sistemi in rete. In questo caso, la soluzione SmartID Edge offre diversi meccanismi di sicurezza integrati. I moderni componenti di automazione e i sistemi di identificazione con comunicazione tramite interfacce o bus di campo basati su Ethernet, come ProfiNet, Ethernet/IP o EtherCAT, dispongono di server web integrati. I server web consentono di accedere comodamente ai dispositivi della rete locale. Per soddisfare gli elevati requisiti di adattabilità, precisione e prestazioni, gli aggiornamenti necessari al firmware del dispositivo devono essere eseguiti in modo rapido, affidabile e sicuro. I miglioramenti funzionali riconosciuti possono quindi essere implementati senza dover sostituire il dispositivo e le nuove funzioni possono essere implementate automaticamente. Allo stesso tempo, è necessario assicurarsi che nel dispositivo venga caricato solo il firmware autorizzato e che il trasferimento dei dati non possa essere manipolato. Questi requisiti per la sicurezza della trasmissione dei dati stanno divenendo i cardini fondamentali dei moderni sistemi di automazione che comunicano localmente nelle reti e attraverso i sistemi cloud, non da ultimo in conseguenza del Cyber Resilience Act dell'UE. 

OPC UA fornisce una piattaforma di comunicazione interoperabile basata su Ethernet e caratterizzata da una crittografia end-to-end integrata. Inoltre, la OPC UA Device Interface Specification Part 100 definisce una procedura indipendente dal produttore per l'implementazione e la gestione degli aggiornamenti software. Per le periferiche con risorse hardware limitate si consiglia il metodo di direct loading. Il nuovo software viene trasferito come archivio di file. Dopo aver controllato l'intestazione specifica, ogni file viene installato immediatamente dopo la decompressione. Dopo il controllo finale, il dispositivo viene riavviato. Tutte le comunicazioni via OPC UA e quindi anche il download del software sono protetti dallo scambio di certificati tra il client e il server. Uno scambio automatico di certificati tramite un Global Discovery Server (GDS) esterno assicura la gestione centralizzata delle applicazioni e dei certificati nell'intera rete OPC UA. La comunicazione tra i partecipanti alla rete soddisfa quindi i massimi requisiti di sicurezza: i dati non possono essere manipolati. In questo modo si garantisce che ogni dispositivo funzioni sempre con il firmware più recente e, soprattutto, solo con quello originale.

SmartID-Edge offre una potente piattaforma per il collegamento in rete dei sistemi di identificazione a livello di campo. Lo speciale concetto di gestione dei dati tramite Edge server e data carrier virtuali offre la massima trasparenza nelle applicazioni track-and-trace, un accesso efficiente ai dati degli oggetti e dei processi in ogni punto della catena di fornitura in tempo reale. Inoltre soddisfa gli elevati requisiti di resilienza informatica grazie a meccanismi di sicurezza integrati.