Protocollo OPC UA e Industria 4.0

i tasselli dell’innovazione industriale

Apulia Software s.r.l, Ciro Urselli

Cos’è Industria 4.0?

Considerando il fatto che si tratta ancora di una novità, Industria 4.0 è diventato un termine familiare non solo agli addetti ai lavori.

Odoo CMS- un esempio di immagine flottante

Con tale termine indichiamo la tendenza, ormai non poco diffusa, dell’automazione industriale di integrarsi con le nuove tecnologie produttive, per il miglioramento delle condizioni di lavoro, per la creazione di nuovi modelli business, per l’aumento della produttività e della qualità degli impianti. Una vera e propria quarta rivoluzione industriale che ruota sull’adozione di alcune tecnologie definite abilitanti: alcune di queste sono di “vecchia” conoscenza poiché si tratta di concetti già presenti che però non hanno mai passato il confine di divisione tra la ricerca applicata e sistemi di produzione veri e propri. Oggi invece, l’interconnessione e la collaborazione tra sistemi fa sì che il panorama del mercato globale muti, orientandosi verso la personalizzazione di massa, aumentando l’interesse dell’intero settore manifatturiero.


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Cos’è lo standard OPC UA e perché si sta diffondendo il suo utilizzo?

Requisito importante affinché quanto auspicato dalla tendenza dell’integrazione con le nuove tecnologie possa essere realizzabile, è la presenza di buoni, se non ottimi, prerequisiti degli impianti, concepiti e dotati di sistemi di interfacciamento diretti o indiretti, utili allo scambio di informazioni e dati con l’impianto stesso e con i singoli macchinari di cui è composto.

Il protocollo OPC (Open Platform Communication) e OPC UA (Unified Architecture) sono standard che facilitano lo scambio dati tra controlli logici programmabili o meglio conosciuti come PLC, interfacce uomo-macchina (HMI), server, client e altri macchinari con lo scopo di interconnettere i sistemi e favorire la circolazione delle informazioni.

Il settore manifatturiero è quello dove oggi, più di altri, si sta concentrando il potenziamento della connettività e della comunicazione. Nessun macchinario funziona più in isolamento. In presenza di molteplici tipologie di macchinari, server, software e attrezzature differenti aumenta la difficoltà della interconnessione poiché diventa necessario interpretare i dati prodotti da tutti questi micro mondi, ognuno nel proprio formato. È qui che entra in gioco lo standard OPC, che in termini semplici, è un traduttore in grado di comprendere i dati provenienti da diverse fonti e di trasmetterli in input e output in un formato riconosciuto e compreso da ciascuna delle fonti.

Il settore manifatturiero presenta tanti e complessi requisiti operativi e di comunicazione. Tutti i server, i client, i sensori, le macchine, le applicazioni e i differenti dispositivi producono svariati dati da leggere e interpretare questi, spesso, devono essere scambiati tra macchinari per essere poi analizzati al fine di migliorare la catena produttiva con lo scopo di ridurre gli sprechi, aumentare gli utili e individuare nuovi modelli aziendali. Una soluzione concreta ed efficiente è l’interfacciamento OPC UA che rappresenta la risposta ideale al dilemma sopra descritto. Allestire un server OPC UA in grado di ricevere i dati da tutte le diverse macchine aiuterebbe a tradurre i dati in un formato utilizzabile da software gestionali e di business intelligence.


Quali vantaggi nell’utilizzo del protocollo?

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OPC UA è il principale erede dello standard OPC Classic. La sua totale mancanza di dipendenza dalle piattaforme è uno dei suoi principali vantaggi. Ciò ne consente la facile integrazione in Windows, Linux, Mac, Android e altre piattaforme. Tale aspetto non va sottovalutato, specialmente in un settore come quello manifatturiero, in cui le macchine e i sistemi spesso vivono e funzionano su piattaforme differenti. Altro vantaggio dato dallo standard in questione è la capacità di combinare tutti i distinti protocolli in un’unica specifica che punta alla semplificazione. OPC UA rende sicuro lo scambio dei dati, è di facile implementazione ed è compatibile con i sistemi legacy e le infrastrutture già esistenti consentendone la scalabilità. È importante fare un focus sul vantaggio della compatibilità con i sistemi legacy.

Gli stabilimenti non sempre dispongono delle finanze necessarie per l’acquisto di nuovi macchinari, apparecchiature e infrastrutture informatiche. OPC UA soddisfa anche i requisiti di queste fabbriche proprio per la sua capacità di interconnettere sistemi obsoleti, che non possono o non devono essere cambiati (per motivi legata alla non sostenibilità dei costi o perché legati a particolari esigenze d’azienda e di produzione). 

Ci sono anche altri motivi che porteranno alla sempre più grande diffusione dell’utilizzo dello standard OPC UA: tale protocollo consente di rendere smart le linee produttive, riduce le complessità di comunicazioni e non è un formato proprietario. Inoltre è manutenuto regolarmente, questo per far sì che sia sempre in grado di includere altre tecnologie e nuovi standard come tecnologie mobili o JSON.

Questo lascia facilmente intendere come tale protocollo è destinato a durare nel tempo.


Integrazione in Odoo

Date le sue molteplici caratteristiche, lo standard OPC UA offre una gamma di funzioni, dalle più semplici alle più complesse, che permettono di poter leggere, manipolare e inviare dati ai macchinari da altri dispositivi ma anche da sistemi di informatizzazione quali ERP, integrati nell’ecosistema aziendale per la gestione e la supervisione dei flussi di produzione. 

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Il miglioramento dell’efficienza produttiva, in tutte le sue sfaccettature, rende indispensabile lo studio di tutti i possibili fattori in gioco durante il processo produttivo. Poter avere disponibili tali dati all’interno di un ambiente già predisposto all’analisi degli stessi è uno dei punti forti dell’innovazione in corso. In Odoo, ciò diventa possibile in quanto ben predisposto alle verticalizzazioni. Basato sul linguaggio Python, le librerie messe a disposizione per esso, ( https://github.com/FreeOpcUa/python-opcua ) hanno permesso al team di Apulia Software di poter interfacciare diversi macchinari con l’erp.

Con l’uso di tale libreria abbiamo sviluppato moduli-connettori per i dispositivi con server OPC. L’obiettivo principale era quello di leggere gli indicatori delle macchine in produzione (temperature, velocità nastri, intensità di materiale presente sui nastri, run time, etc), raccoglierne i valori nel tempo, memorizzarli ed elaborare statistiche di prestazione; tutto questo in maniera automatica e sistematica. In alcuni casi si è reso necessario anche programmare delle azioni da intraprendere sui dispositivi stessi, pianificate o dettate da condizioni preconfigurate e scelte dall’utente (ad esempio l’accensione o lo spegnimento del dispositivo in determinati orari, l’attivazione di valvole di raffreddamento se le temperature lette superano soglie imposte). Adottare una soluzione non solo funzionante ma soprattutto funzionale è stato un altro obiettivo che ci siamo imposti: dare la possibilità all’utente di poter scegliere in libertà i parametri di connessione e di avere un’interfaccia per la lettura dei dati raccolti, il tutto user friendly. Odoo presenta già caratteristiche fondamentali per questi scopi, e permette inoltre di poter sensibilmente ridurre i tempi di acquisizione delle informazioni e dettagliare su più livelli le statistiche, da quelle generiche della linea di produzione a quelle specifiche di un singolo comparto o macchinario. Il raggiungimento degli obiettivi si è ottenuto con ottimi risultati, confermando l’ottimale operatività del protocollo OPC UA e il perfetto connubio con un prodotto dalle svariate funzionalità come Odoo.


Ciro URSELLI