Nautilus: controllo e supervisione real-time a supporto dell'industria 4.0 in ambito navale

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1 Nautilus: controllo e supervisione real-time a supporto dell'industria 4.0 in ambito navale Alessandro Rossignoli alessandro.rossignoli@oncode.it Business Development Manager, Oncode Srls Nicolò Paganin nicolo.paganin@oncode.it Technical Manager, Oncode Srls Mattia Mazzon mattia.mazzon@oncode.it Head of Electronics, Oncode Srls 1. Riassunto Nei sistemi di controllo moderni, inseriti nel contesto Industry 4.0, si è sempre più alla ricerca di interazione, cooperazione e supervisione di sistemi tra loro eterogenei e basati su diverse tecnologie sottostanti. Spesso risulta difficile ottenere un sistema di controllo omogeneo in cui l esperienza dell operatore e di utenti non tecnici sia consistente. In questo contesto Oncode, ha sviluppato Nautilus, una piattaforma che consente di aggregare più tecnologie diverse, offrendo un sistema di controllo e supervisione altamente integrato, sviluppato inizialmente per il settore navale ma applicabile ad ogni contesto industriale. 2. Introduzione Oncode è un azienda che opera nel campo del software e dell automazione, occupandosi della progettazione e dello sviluppo di una vasta gamma di applicazioni. Esse spaziano dalle web e mobile application, passando per il cloud e il machine learning, fino ad arrivare a soluzioni di automazione industriale e allo sviluppo di schede elettroniche e firmware. In questo contesto si inserisce il progetto Nautilus, che unisce le competenze aziendali nei svariati settori, con l intento di unificare in un unico prodotto più protocolli e tecnologie, per permettere una supervisione e un controllo su un unica piattaforma, distribuita su più dispositivi. 3. Problema Nei sistemi di controllo a bordo di mezzi navali e, più in generale, nell'industria si è sempre più alla ricerca di soluzioni di automazione distribuita, in cui l'operatore possa essere al centro delle operazioni e abbia sotto controllo la strumentazione e le attuazioni del processo, nonché anche allarmi e segnalazioni anche da remoto. Inoltre è sempre più indispensabile utilzzare i dati per attività di Business Intelligente. I dati relativi ai processi aziendali, devono poter essere analizzati per poterne estrarre informazioni che creino valore aggiunto e aumentino l efficienza.

2 La raccolta dei dati e il controllo avvengono su dispositivi eterogenei e proveniente da diversi ambienti applicativi, su cui per alcuni elementi critici è richiesto un monitoraggio e un controllo realtime. A tutto ciò si aggiunge la necessità di diversificare il tipo di utenza a cui il sistema si rivolge: da un lato il personale operativo di bordo, mentre dall altro gli ospiti che possono comunque usufruire dei dati messi a disposizione dal sistema e controllare dispositivi non critici e/o provenienti dal mondo della domotica. 4. Soluzione Per rispondere al problema posto al paragrafo precedente, Oncode ha sviluppato un prodotto che ha una base sia hardware che software modulare, in funzione della specifica applicazione. È quindi possibile scegliere i moduli più opportuni in base alle esigenze del problema da risolvere, che consentono: Il controllo di attuazioni di diversa natura in tempo reale; La supervisione di un impianto basata su moduli di acquisizione remoti; Gestione di allarmi e log di eventi; Log dei dati, storicizzazione e reportistica; Operazioni sui dati (es: applicazione di filtri, fattori di scala); Interfacciamento con sistemi gestionali; Interfacciamento con sistemi di domotica e multimediali (KNX e altri standard) Accesso del personale operativo di bordo per il controllo, da pannelli operatore su piattaforme desktop. Accesso per utenti ospiti da tablet e/o smartphone, senza interazione con sistemi critici. La seguente Figura 1, riassume la mappa delle funzionalità che Nautilus presenta:

3 Figura 1: Mappa delle funzionalità di Nautilus 5. Risultati ottenuti A titolo di esempio si riporta una schermata dell applicazione desktop, ovvero quella dedicata al personal operativo di bordo, che permette il controllo completo sul sistema. Figura 2: Schermata di esempio: generatori elettrici di bordo. La soluzione ottenuta, progettata inizialmente per un ambiente navale, ha mostrato di poter essere utilizzata anche in ambito industriale, in quanto la stessa supporta molteplici protocolli e bus di

4 campo. Nautilus rende possibile controllare sistemi e impianti da remoto, di aggregare dati, di effettuare operazioni su di essi, al fine di poterne ricavare valore aggiunto tramite analisi. Inoltre, i dati ricevuti e aggregati tramite il Nautilus Hub sono sempre disponibili in real-time, per applicazioni di supervisione e controllo anche esterni a Nautilus stesso, rendendolo quindi un sistema facilmente estensibile e interoperabile con altri sistemi esterni. La tipologia di architettura utilizzata si presta anche a installazioni in cloud o distribuite anche su reti e sistemi con molti nodi. Inoltre, avendo avuto la necessità di sviluppare anche delle applicazioni mobile per tablet e smartphone, Nautilus consente un monitoraggio anche da remoto su più applicazioni distribuite che vengono eseguite in contemporanea, garantendo la consistenza dei dati. Il risultato è stato quello di aver ottenuto un sistema di controllo e supervisione: in grado di comunicare con molteplici tipologie di dispositivi; omogeneo indipendentemente dall ambito di applicazione (unificando sistemi che prima invece erano disgiunti); che consente di analizzare i dati e creare report aggregati; interfacciabile con l esterno ed estendibile con sistemi e dispositivi diversi; dotato di integrazioni per la domotica (e quindi dispositivi di tipologia e caratteristiche diverse), nella stessa interfaccia omogenea; diversificato a seconda della tipologia di utente; Operativamente, a fronte dell utilizzo di Nautilus, si è riscontrato: Una migliore interazione degli utenti operativi con il sistema, a fronte di una migliore usabilità dei sistemi di bordo; Un miglior risparmio energetico, avendo a disposizione dati e report riguardanti i consumi; Una migliore esperienza di bordo per il personale non operativo, che può in ogni momento essere informato sullo stato del sistema, senza interagirvi nelle parti critiche; 6. Sviluppi futuri Attualmente, sono già in fase di studio e sviluppo tutta una serie di migliorie ed ampliamenti al prodotto che riguardano due principali aree: Ampliamento dei dispositivi e tecnologie supportate; Ampliamento delle funzionalità. In particolare nella prima categoria si vuole espandere: il numero di protocolli e di bus di campo supportati, in modo da poter interfacciare ancora più dispositivi. aumentare il numero di PLC e dispositivi di I/O remoto (con accesso diretto tramite protocolli proprietari), in modo da poter controllare e interfacciare più realtà industriali. Aumentare il numero di connettori verso database Nell ampliamento delle funzionalità invece, si sta spingendo verso queste direzioni:

5 Interfacciamento con sistemi MES ed ERP, in modo da poter condividere i dati raccolti e aggregati da Nautilus; Realtà virtuale e aumentata da abbinare a dispositivi idonei, per poter visualizzare le informazioni aggregate, oltre che per training del personale operativo e a scopo di intrattenimento per il personale ospite; Interfacciamento con servizi di riconoscimento vocale (es. Amazon Alexa), per comandi vocali di sistemi non critici.