Cisco Industrial Smart Solution: la connessione tra fabbrica e azienda

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1 Cisco Industrial Smart Solution: la connessione tra fabbrica e azienda White paper di Cisco Manufacturing La nuova rivoluzione industriale I settori produttivi mondiali continuano a progredire e a trasformarsi a velocità da capogiro. Inutile ricordare che la produzione non ha mai avuto un profilo così globale. Praticamente tutte le più importanti imprese industriali (da General Motors a Caterpillar fino a Samsung) operano a livello mondiale, con supply chain che attraversano fusi orari e continenti. Le attività produttive sono disseminate in aree geograficamente distanti, così come le relazioni con fornitori e clienti. La continua innovazione tecnologica introduce una nuova dimensione nell'arena globale: un numero maggiore di produttori sta infatti utilizzando un nuovo tipo di architettura di rete per ottenere un notevole vantaggio competitivo. Il risultato è quello che la rivista The Economist chiama la "terza rivoluzione industriale", in cui reti di produzione basate su Internet congiungono l'impianto di produzione con i sistemi e i responsabili decisionali presenti in azienda. Nell'articolo su The Economist, IDC prevede la creazione di una "terza piattaforma di produttività" che racchiude in un'unica soluzione applicazioni cloud, analisi dei Big Data, soluzioni aziendali di tipo "social" e mobilità, facendo a tutti gli effetti convergere aspetti di produzione e aziendali precedentemente separati. In questo scenario "rivoluzionario", in un numero sempre crescente di macchine vengono installati sensori connessi al cloud, che consentono di comunicare con altre macchine e con i relativi operatori umani in tempo reale (figura 1). Questo avrà tutta una serie di conseguenze, dalla maggiore "tracciabilità" delle supply chain ad automobili con connessioni che avvisano chi è al volante o i centri assistenza quando è necessario sottoporre la vettura a interventi di manutenzione. Figura 1. La diffusione delle connessioni delle macchine Popolazione mondiale Dispositivi connessi 6,3 miliardi 6,8 miliardi 7,2 miliardi 7,6 miliardi 500 milioni 12,5 miliardi 25 miliardi 50 miliardi Dispositivi connessi per persona 0,08 Più dispositivi connessi che persone 1,84 3,47 6, Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati.

2 Questa imminente rivoluzione sarà caratterizzata da connessioni più profonde tra impianto di produzione e azienda e con l'ecosistema che ruota intorno al produttore, traducendosi in una collaborazione più stretta tra addetti alla produzione esterni e tecnici, manager e dirigenti in sede. Questa trasformazione si basa sulla crescente adozione di tecnologie di rete sicure, generalmente caratterizzate da nuove funzionalità di comunicazione e collaborazione, che mettono in contatto l'impianto di produzione con una realtà più ampia fatta di responsabili decisionali e appaltatori aziendali e di altre fabbriche e supply chain che alimentano il processo di produzione. Secondo Aberdeen Group, il 70% dei dirigenti di imprese di produzione si concentra su iniziative di gestione dei dati relativi agli impianti di produzione per promuovere l'eccellenza operativa e aziendale, accelerare il time-to-market e garantire l'accesso immediato ai dati provenienti dalle macchine presenti negli stabilimenti di produzione. Una maggiore convergenza e connettività di rete aiuterà i produttori ad affrontare le sfide che cercano di superare con successo da decenni, tra cui porre fine alle frequenti interruzioni lungo la supply chain, ovviare alla carenza di lavoratori qualificati, neutralizzare le minacce cibernetiche e dare impulso all'utilizzo degli asset. La diffusione delle reti convergenti Come si sta sviluppando la "rivoluzione della convergenza" nell'odierno mondo della produzione? Nell'industria automobilistica, ad esempio, si può già assistere all'adozione di un gran numero di iniziative e innovazioni basate su reti convergenti. Tra esse spiccano i sistemi di "produzione intelligente", che mettono in contatto i sistemi degli stabilimenti di produzione con reti più ampie di fornitori, tecnici e addetti al marketing della casa automobilistica. Chi implementa questi modelli segnala una riduzione dei tempi di inattività e della distribuzione di nuovi prodotti, oltre a una migliore efficienza complessiva delle apparecchiature (OEE, Overall Equipment Efficiency). Nel settore dei beni di consumo confezionati, le imprese leader stanno implementando sistemi di produzione convergenti e connessi a Internet che alcuni osservatori considerano il prossimo passo per superare la lean production. Le aziende che operano in questo campo utilizzano reti di produzione convergenti per disporre di visibilità estesa all'intero stabilimento allo scopo di ridurre i tempi di inattività e adattare rapidamente la produzione alla domanda. Stanno inoltre installando sulla linea sensori che inviano aggiornamenti e avvisi a tecnici a chilometri di distanza, accelerando la risoluzione dei problemi. Quando fanno riferimento a questa convergenza, i produttori parlano dell'integrazione del piccolo mondo dell'impianto di produzione con quello globale al di fuori della fabbrica. I migliori modelli di questo tipo si basano su architetture di rete convalidate e sicure, a garanzia dell'interoperabilità e delle difese cibernetiche indispensabili in ambienti industriali estremamente competitivi. In molti casi, i diversi flussi di informazioni vengono integrati in dashboard che presentano i dati di produzione e aziendali convergenti in un'unica panoramica sicura e personalizzabile a seconda delle esigenze dei singoli utenti in termini di informazioni. "Il nuovo modello successivo alla lean production sarà in grado di sfruttare la disponibilità di informazioni in tempo reale in tutta l'azienda di produzione per ottimizzare la catena del valore, dai fornitori agli stabilimenti di produzione, fino al canale di distribuzione". Group Manager di un'importante casa automobilistica globale Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati.

3 Il fenomeno di oggi: Internet of Things Da qualche anno gli osservatori del mercato tecnologico stanno monitorando lo sviluppo del fenomeno "Internet of Things" in cui l'intelligence integrata consente a miliardi di oggetti di connettersi attraverso Internet (figura 2). Oggi più del 20% del traffico Internet proviene da dispositivi non informatici e, secondo gli esperti, entro il 2020 saranno collegati a Internet circa 50 miliardi di macchine. L'architettura Cisco Industrial Smart Solution è progettata per aiutare le aziende a trarre vantaggio dalla diffusione di reti di macchine intelligenti. Figura 2. L'Internet delle cose Una convergenza che funziona: Cisco Industrial Smart Solution Nel tentativo di ottenere un vantaggio competitivo, le aziende di produzione globali stanno lavorando freneticamente alla progettazione e all'implementazione di una serie di reti convergenti innovative. Non sorprende, quindi, che molte di esse si stiano rivolgendo a Cisco, che fornisce le tecnologie di rete intelligenti e sicure alla base dei più avanzati tra questi sistemi di produzione convergenti. Cisco, che vanta un ruolo pionieristico in questo settore, ha sviluppato una gamma di tecnologie di rete IP convalidate, denominate Cisco Industrial Smart Solution, che collegano i sistemi di automazione e controllo della fabbrica con quelli aziendali e migliorano l'efficienza e la flessibilità delle attività di produzione. Le aziende che operano nel campo della produzione si stanno orientando verso Cisco Industrial Smart Solution in parte perché si tratta di una soluzione studiata in base a linee guida ferree e a configurazioni di rete consolidate che tengono insieme sistemi di automazione dei reparti produzione, applicazioni aziendali e il vasto ecosistema di soluzioni di fornitori e partner (figura 3). Di seguito vengono indicati alcuni dei componenti di Cisco Industrial Smart Solution, una soluzione basata sull'architettura sviluppata congiuntamente da Cisco e Rockwell Automation e conosciuta come CPwE (Converged Plantwide Ethernet): Architettura comune per reti aziendali ed Ethernet industriali rinforzate Servizi di sicurezza e switch Ethernet IP industriali basati su standard Tecnologia Cisco a uso aziendale fornita attraverso una piattaforma industriale con la possibilità di prevedere le prestazioni in modo scalabile, sicuro e in tempo reale e con accesso remoto Linee guida di architettura convalidate e documentate basate su standard aperti per garantire implementazioni rapide, prestazioni affidabili e sicurezza di rete con la possibilità di adattarsi alle diverse esigenze che caratterizzano le singole reti industriali Soluzioni e roadmap integrate Cisco e dei partner, un ecosistema che supporta la convergenza tra la rete di produzione e quella aziendale Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati.

4 Rete completa di supporto e assistenza, compresi servizi per il ciclo di vita, garanzia di cinque anni sui prodotti e opzioni di finanziamento per salvaguardare il flusso di cassa Figura 3. Architettura di Cisco Industrial Smart Solution Enterprise Network Rete aziendale Gestione patch - Servizi terminal - Mirroring applicazioni DMZ Firewall ASA (attivo) Firewall ASA Server AV Manufacturing Zone Operator Workstation Network Services Server applicazioni FactoryTalk Switch di distribuzione Area di produzione Workstation dell'operatore Servizi di rete Cell/Area Zone ustrial Ethernet cess Switches Zona cella/area Switch di accesso Ethernet industriali VFD Controller DIO HMI Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati. Vantaggi di Cisco Industrial Smart Solution In che modo la convergenza si traduce in un vantaggio per i produttori? Nel caso di Cisco Industrial Smart Solution, le imprese industriali indicano vantaggi che spaziano dall'aumento di produttività e collaborazione a livello di forza lavoro a una maggiore OEE, da una migliore agilità di mercato a esperienze positive per i clienti. Di seguito vengono illustrate le caratteristiche chiave dell'offerta Cisco. Accelerazione del time-to-market I produttori che implementano reti industriali e aziendali convergenti dichiarano di raccogliere i frutti dell'apertura dei flussi di informazioni tra i sistemi di produzione e le applicazioni aziendali. Con la scomparsa della compartimentazione delle informazioni, diminuiscono i disallineamenti tra linea di produzione e impresa. Ad esempio, oggi i reparti di ricerca e sviluppo collaborano con i pianificatori della produzione, ottimizzando l'introduzione di nuovi prodotti. Utilizzando dashboard e dispositivi mobili, dirigenti e tecnici possono rispondere immediatamente a esigenze di produzione, problemi operativi e scenari di mercato in evoluzione. Il risultato, per usare le parole degli stessi dirigenti, è la possibilità di disporre di una sorta di "motore decisionale a livello aziendale" che consente di accelerare la commercializzazione di nuovi prodotti e apportare eventuali modifiche alla supply chain. Eccellenza operativa e maggiore produttività Cisco Industrial Smart Solution promuove una nuova categoria di asset operativi (spesso dotati di sensori e attuatori) "autoconsapevoli" e in grado di comunicare con altre macchine senza l'intervento umano. Queste reti di macchine intelligenti si adattano automaticamente alle diverse condizioni operative e segnalano agli operatori gli interventi di manutenzione necessari prima che si verifichino

5 "Il TCO di Anglo Platinum è sceso a metà della media del settore dopo l'implementazione di soluzioni Cisco. Oggi possiamo garantire la disponibilità dei sistemi e supporto centralizzato con visibilità e funzioni di creazione di report complete." Theo van Staden, direttore dell'infrastruttura (IT) di Anglo Platinum guasti (si passa così da un modello "guasto e riparazione" a un modello "riparazione prima del guasto"). Ne conseguono un miglioramento dell'efficienza delle apparecchiature e una riduzione del rischio di tempi di inattività. Parallelamente, i costi vengono automaticamente tenuti sotto controllo mediante programmi di manutenzione proattiva che prevedono comunicazioni tra dispositivi basati su dati generati da sensori attraverso reti industriali. Maggiore sicurezza e meno rischi I produttori attenti alla sicurezza sono attratti da Cisco Industrial Smart Solution in quanto la sua architettura, convalidata e sottoposta a severi test, offre la massima protezione da attacchi cibernetici e violazioni accidentali delle informazioni. Attualmente Cisco si occupa della messa in sicurezza delle operazioni di rete presso organizzazioni che spaziano dal NASDAQ e altri istituti finanziari responsabili della tutela dei dati dei consumatori ad agenzie governative che gestiscono informazioni segrete. Secondo le aziende che operano nel campo della produzione, misure di sicurezza di questo genere, ad esempio la rigida gestione degli accessi per gli utenti remoti e mobili, sono essenziali negli ambienti industriali. "Riuscire a ottenere visibilità nel panorama odierno di minacce cibernetiche sempre nuove ha confermato la validità della nostra scelta di dotare la nostra rete industriale di sistemi per la prevenzione delle intrusioni" afferma Charles Harper, direttore delle operazioni di approvvigionamento e pipeline nazionali di Air Liquide, l'azienda leader mondiale nella produzione di gas per l'industria, la sanità e l'ambiente. Nella figura 4 è indicata la gamma di funzionalità di sicurezza integrate in Industrial Smart Solution. Figura 4. Gamma di funzionalità di sicurezza di Cisco Industrial Smart Solution Router sicuro Firewall industriale IPS industriale IPS wireless Cisco TrustSec Consente l'accesso remoto sicuro e la segmentazione dell'area Funzionalità firewall, VPN, di prevenzione delle intrusioni, di accesso remoto e altri servizi leader del settore Difesa da complessi attacchi alla rete industriale Possibilità di aumentare la mobilità senza compromettere la sicurezza con servizi WLAN protetti dalle minacce Controllo degli accessi, reti in grado di rilevare l'identità e integrità dei dati basati su policy Tutti i vantaggi di un ecosistema di partner globale La piattaforma industriale convergente Cisco comprende un vasto ecosistema di applicazioni di produzione sviluppate da fornitori leader quali Rockwell Automation, Honeywell ed Emerson. L'architettura di Industrial Smart Solution è pensata per integrarsi con queste soluzioni partner, consentendo ai produttori di progettare una soluzione completa che coniuga applicazioni specifiche del settore con tecnologie di rete convergenti e servizi per il ciclo di vita Cisco Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati.

6 "Un altro aspetto da non trascurare è la fama di cui gode Cisco per la qualità delle sue linee di prodotti e il fatto che, come azienda leader nella produzione di hardware da più di 20 anni, ha maturato una notevole esperienza diretta negli ambienti di produzione". Engineering and Technology Magazine (maggio 2012) Promuovere la cultura dell'innovazione Anche se l'innovazione è difficile da definire, i produttori si sono resi conto che abbattere le barriere tra settori operativi (e tra i dati al loro interno) favorisce la collaborazione e promuove la creatività. Le aziende che operano nel campo della produzione sostengono che si tratti di una delle implicazioni più vantaggiose dell'elevata integrazione di Industrial Smart Solution, che sviluppa e supporta i contatti tra diversi gruppi di lavoro, dai tecnici di produzione agli esperti remoti fino alle aziende partner. Le imprese si affidano già alla piattaforma Cisco per lanciare nuovi modelli di assistenza basati su dispositivi dotati di sensori e in grado di rilevare la rete. Tra le altre cose, queste soluzioni inviano avvisi al raggiungimento di condizioni predefinite e avviano automaticamente sessioni di collaborazione e risoluzione dei problemi cui partecipano esperti con le competenze richieste. Sfruttare il potenziale di Internet of Things Per il futuro gli osservatori prevedono che la nuova generazione di reti convergenti offrirà ai produttori più opportunità di trarre vantaggio dallo sviluppo di Internet of Things. Negli anni a venire, macchine con sensori integrati e predisposte per la connessione a Internet diventeranno sempre più comuni man mano che i produttori cercano di dare impulso alla produttività, di tagliare gli sprechi e di garantire agli utenti esperienze maggiormente personalizzate. Per sfruttarne il potenziale però sarà necessaria una nuova generazione di piattaforme di rete e analitiche capaci di elaborare e mettere in sicurezza nuovi enormi flussi di dati industriali. L'architettura Cisco Industrial Smart Solution è stata progettata proprio per questo. Le connessioni "smart" convengono Vantaggi delle reti convergenti Il migliore 20% dei produttori best-in-class 8 ore di tempi di inattività all'anno (tempo di attività del 99,91%) Riduzione dell'11% del TCO per la rete industriale 90% di efficienza globale delle apparecchiature Margine operativo maggiore del 25% rispetto al piano aziendale 67% di adozione Ethernet industriale convergente Middle 50% Una scelta che guarda al futuro Downtime: 36 hours/year OEE: 80% Attualmente, le aziende di produzione sono alla ricerca Downtime: di piattaforme 135 hours/year tecnologiche adatte a un Bottom 30% mercato sempre più rapido, interconnesso e mobile. OEE: In 60% uno scenario del genere, le architetture tecnologiche precedenti che suddividono le operazioni di produzione in compartimenti stagni distinti per quelle riconducibili alla 67% fabbrica Converged e quelle Industrial che invece Ethernet fanno Adoption capo all'azienda Rate stanno velocemente diventando obsolete e perdendo competitività. Per questo, i produttori lungimiranti stanno adottando reti convergenti che integrano in modo sicuro stabilimenti di produzione e sistemi aziendali, danno accesso senza soluzione di continuità alle soluzioni dei partner e sfruttano il fenomeno della diffusione di reti di macchine e sensori intelligenti noto come "Internet of Things" Cisco e/o i relativi affiliati. Tutti i diritti sono riservati.

7 Industrial Smart Solution nella pratica Assemblaggio intelligente: nel tentativo di limitare i disallineamenti tra la rete di produzione e quella aziendale, molti dei produttori leader mondiali stanno scegliendo di adottare Cisco Industrial Smart Solution. Queste reti intelligenti convergenti riducono i tempi di inattività dando accesso remoto a sistemi e partner e garantendo precisione, adattabilità e affidabilità dall'impianto di produzione all'azienda. Visibilità dell'impianto di produzione: ai produttori serve maggiore visibilità sulle prestazioni delle apparecchiature, sulle risorse necessarie e sulle minacce in termini di sicurezza. Cisco Industrial Smart Solution offre alle imprese una panoramica sotto forma di dashboard degli ambienti dei diversi stabilimenti, con un conseguente miglioramento dell'efficienza, della sicurezza e del ritorno sugli asset. Efficienza della catena di operazioni di carrozzeria, verniciatura, organi di trasmissione e assemblaggio:</> le case automobilistiche cercano sempre di accelerare il lancio di nuovi modelli, riducendo parallelamente i costi complessivi di assemblaggio. Grazie a Cisco Smart Business Architecture, i protagonisti del mercato automobilistico implementano architetture di rete end-to-end comuni, incrementando la flessibilità all'interno dello stabilimento (e nei diversi stabilimenti) e semplificando le difese per la sicurezza cibernetica. Visibilità a livello di stabilimento: le aziende industriali con impianti di produzione disseminati in tutto il mondo hanno bisogno di sistemi di produzione integrati più efficienti per abbreviare i tempi di produzione. Cisco Industrial Smart Solution integra applicazioni aziendali con dati di produzione in tempo reale, consentendo flussi di informazioni più rapidi, decisioni più immediate e tempi di risposta al mercato ridotti. Sistema di gestione energetica integrato: le aziende che operano nel settore della produzione di tutto il mondo devono far fronte all'aumento dei prezzi dell'energia. Le reti convergenti di Cisco integrano sistemi per la gestione dell'energia stessa e dell'it per raccogliere parametri in tempo reale provenienti da sensori e permettere alle imprese una comprensione e un controllo ottimali dei costi associati all'energia. Sistema di allarme e risoluzione dei problemi in stabilimento: spesso le fabbriche non sono in grado di inviare notifiche in tempo reale in caso di guasti alle apparecchiature della linea. Con Cisco Industrial Smart Solution, i produttori implementano standard aperti per connettersi a reti basate su sensori che rilevano immediatamente eventuali malfunzionamenti, spesso addirittura prima che si verifichino, portando l'oee a nuovi livelli. L'architettura Cisco Industrial Smart Solution è stata appositamente progettata per aiutare i produttori ad avere successo in questo ambiente convergente. Questa nuova soluzione offre infatti loro più velocità e agilità, visibilità in tempo reale su stabilimenti di produzione, apparecchiature e supply chain, oltre ad accesso immediato a professionisti in remoto. Non meno importante è il fatto che Industrial Smart Solution garantisce livelli di sicurezza industriale e prevenzione delle minacce senza precedenti in tutte le reti convergenti. In linea con le aspettative dei produttori decisi a prendere decisioni previdenti, Cisco Industrial Smart Solution è rapido da implementare grazie alle configurazioni convalidate e pre-testate. È inoltre un'architettura immediatamente compatibile con un ricco ecosistema di soluzioni di partner, costituendo il punto di partenza per piattaforme industriali versatili e di vasta applicabilità. In una realtà convergente, Cisco mette a disposizione una gamma collaudata di tecnologie di rete che mettono le aziende operanti nel settore della produzione nelle condizioni di cogliere le opportunità all'orizzonte. Ulteriori informazioni Visitare Cisco e il logo Cisco sono marchi di Cisco Systems, Inc. e/o delle sue affiliate negli USA e in altri Paesi. L'elenco dei marchi Cisco è disponibile all'indirizzo I marchi commerciali di terze parti citati sono proprietà dei rispettivi titolari. L'utilizzo del termine partner non implica una relazione di partnership tra Cisco e altre aziende.