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GENNAIO-FEBBRAIO 2025 FIELDBUS & NETWORKS 46 Fieldbus & Networks ognuno dei quali esegue una funzione distinta. Questo approccio consente alle aziende di aggiungere nuove funzionalità, o aggiornare componenti esistenti, senza dover intervenire sull’intero sistema, riducendo significativamente i tempi di sviluppo e i costi operativi. Le aziende che adottano i microservizi possono, quindi, rispondere rapidamente ai cambiamenti del mercato e scalare le loro soluzioni in modo efficiente. Infine, un approccio strutturato riduce significativamente i rischi e i costi legati all’implementazione. Per esempio, l’adozione di un’architettura modulare per- mette di testare e implementare nuove tecnologie in modo graduale, minimiz- zando interruzioni e inefficienze operative. Per affrontare queste sfide e opportunità sono stati sviluppati diversi modelli di riferimento, come ISA95, Rami 4.0 (Reference architecture model Industrie 4.0), ISO IoT e IIRA (Industrial Internet reference architecture). Questi modelli forniscono un quadro metodologico strutturato per affrontare le complesse esi- genze della trasformazione digitale, consentendo un’integrazione armoniosa tra tecnologie, processi e strategie aziendali. ISA95, per esempio, si concentra sull’allineamento tra i livelli operativi e ge- stionali, facilitando l’integrazione tra sistemi ERP eMES; Rami 4.0, invece, offre una rappresentazione tridimensionale che considera il ciclo di vita degli asset, i livelli di interoperabilità e la gerarchia delle funzioni aziendali, promuovendo l’adozione di digital twin e sistemi cyber-fisici. ISO IoT stabilisce linee guida per garantire l’interoperabilità e la sicurezza nei sistemi connessi, mentre IIRA for- nisce un approccio flessibile per implementare soluzioni di Industrial Internet in contesti diversificati. Attraverso l’adozione di questi modelli, le aziende possono ottimizzare l’uso dei dati, ridurre i rischi operativi e assicurare che i sistemi siano progettati per essere resilienti, scalabili e capaci di rispondere rapidamente ai cambiamenti del contesto tecnologico e di mercato. ISA95: lo standard per l’integrazione verticale tra ERP e MES ISA95 è uno standard internazionale che si occupa dell’integrazione tra i sistemi gestionali aziendali (ERP) e i sistemi di controllo della produzione (MES). Il mo- dello è organizzato in 5 livelli gerarchici, che dettagliano le funzioni aziendali e produttive con precisione: » Livello 0 - si riferisce alle attività fisiche di produzione, come i processi chimici, meccanici o elettrici che avvengono nelle macchine e negli impianti; » Livello 1 - include i sistemi di controllo di base, come i PLC e i sensori; » Livello 2 - riguarda i sistemi di supervisione e monitoraggio; » Livello 3 - si occupa della gestione delle operazioni di produzione attra- verso sistemi MES. Questi sistemi coordinano la produzione in tempo reale, pianificano le risorse, monitorano lo stato delle macchine e garantiscono la tracciabilità dei prodotti; » Livello 4 - focalizzato sulla pianificazione aziendale e la gestione delle risorse mediante sistemi ERP. A questo livello vengono elaborati i dati opera- tivi provenienti dai livelli inferiori per supportare decisioni strategiche, come la pianificazione della produzione, la gestione della catena di approvvigiona- mento e la previsione della domanda. ISA95 è particolarmente utile per standardizzare la comunicazione tra sistemi eterogenei attraverso un linguaggio comune e strutturato, migliorando la coe- renza delle informazioni tra diverse applicazioni e dispositivi. Questo standard definisce modelli di dati e processi che riducono gli errori tipici delle integrazioni manuali o non strutturate. Un sistema ERP che utilizza ISA95, per esempio, può sincronizzare in tempo reale i dati di inventario con il sistema MES, per avviare automaticamente nuovi cicli produttivi quando i materiali scendono sotto un li- vello critico. Tecnicamente, questa integrazione è resa possibile da middleware compatibili con protocolli standard come OPC UA, garantendo la connessione tra diversi livelli del sistema produttivo. Inoltre, l’adozione di ISA95 consente di implementare flussi di lavoro complessi, come il tracciamento completo dei materiali dal magazzino alla produzione, aumentando la trasparenza e miglio- rando l’efficienza operativa. Uno dei limiti principali di ISA95 risiede nella sua focalizzazione su un approc- cio tradizionale di integrazione verticale tra i sistemi ERP e MES, trascurando aspetti chiave dell’Industria 4.0, come l’Industrial Internet of Things (IIoT), i si- stemi distribuiti e l’interoperabilità orizzontale tra dispositivi. Questa limitazione si traduce in una minore capacità di supportare infrastrutture tecnologiche de- centralizzate e connesse in tempo reale. Integrare ISA95 con modelli più recenti, come Rami 4.0 o ISO IoT, è necessario per sfruttare al meglio un sistema completamente digitalizzato. Rami 4.0: un’architettura di riferimento per l’Industria 4.0 Rami 4.0 è un framework strutturato e modulare progettato per tenere in conto l’approccio definito come Industria 4.0. Questo modello, rappresentato da un cubo tridimensionale, offre una rappresentazione visiva e tecnica delle rela- zioni tra le diverse dimensioni operative e strategiche della digitalizzazione in- dustriale; infatti, nel cubo le 3 dimensioni rappresentano gli assi principali che caratterizzano un approccio Industria 4.0: 1. ciclo di vita degli asset: include tutte le fasi dalla progettazione, pro- duzione e utilizzo, fino al riciclo o smaltimento. Ogni fase è definita da dati e processi specifici, che possono essere utilizzati per ottimizzare le prestazioni. Per esempio, in fase di progettazione, un gemello digitale può simulare il comportamento di un componente, mentre in fase operativa lo stesso mo- dello digitale può monitorare lo stato in tempo reale per migliorare la manu- tenzione predittiva; 2. livelli gerarchici : questo asse rappresenta una scala che va dai dispositivi fisici, come sensori e attuatori, fino ai sistemi gestionali aziendali (ERP); ogni livello è progettato per interagire in modo fluido con gli altri, garantendo in- teroperabilità e trasferimento di dati. Per esempio, i sensori inviano dati a un sistema Scada, che a sua volta li processa e li inoltra a un MES per decisioni operative immediate, come descritti e illustrati dalla modellizzazione ISA95; 3. struttura di interoperabilità tecnica : fornisce un quadro per de- scrivere come le informazioni vengono trasmesse e utilizzate, comprendendo modelli di dati, protocolli di comunicazione (come OPC UA e Mqtt) e infra- strutture di rete. Questa struttura è fondamentale per garantire che sistemi diversi possano lavorare insieme in modo coeso. L’esigenza di sviluppare Rami 4.0 è nata dalla necessità di affrontare le sfide legate all’interoperabilità e alla complessità della produzione moderna. L’ado- zione di dispositivi IoT, sistemi cyber-fisici e flussi di dati in tempo reale ha evidenziato i limiti dei modelli tradizionali. Rami 4.0 si basa su un approccio tecnico strutturato, che integra la modelliz- zazione digitale degli asset con i processi operativi e le tecnologie di comuni- cazione e software. Il cuore del modello è rappresentato dal concetto di Asset Administration Shell (AAS), una struttura digitale che descrive ogni asset fisico o logico lungo il suo ciclo di vita. La modellizzazione dettagliata consente di ana- lizzare e simulare comportamenti, prestazioni e interazioni degli asset, creando una base affidabile per decisioni operative e strategiche. La gestione degli asset lungo l’intero ciclo di vita è fondamentale per ottimiz- zare le risorse e migliorare l’efficienza. Durante la fase di progettazione, Rami