Nell’era della Trasformazione Digitale, l’Internet of Things (IoT) sta rivoluzionando il settore industriale, consentendo a macchine e dispositivi di comunicare tra loro in modo intelligente. Questa rivoluzione, nota come Industrial Internet of Things (IIoT), va oltre le applicazioni IoT tradizionali, introducendo: connettività avanzata, monitoraggio in tempo reale e decisioni basate sui dati negli ambienti di produzione. 

Per le aziende, l’IIoT rappresenta una risorsa strategica che permette di ottimizzare l’efficienza, migliorare la sicurezza e supportare la manutenzione predittiva lungo la catena operativa. In questo articolo analizzeremo le componenti principali dei sistemi Industrial IoT, i vantaggi per le aziende e le sfide da affrontare per implementare questa tecnologia in modo efficace.

 

Che cos’è l’Industrial Internet of things?

L’Industrial Internet of Things (IIoT) è una delle Tecnologie Abilitanti più strategiche nell’ambito dell’Industria 4.0. Si tratta dell’applicazione dell’Internet of Things al settore industriale, con l’obiettivo di rivoluzionare i processi produttivi e logistici attraverso soluzioni avanzate di connettività e automazione.

Alla base dell’IIoT vi sono oggetti e reti intelligenti, ovvero sensori e tecnologie di connessione, progettati per raccogliere dati in tempo reale, monitorare le prestazioni e ottimizzare i processi produttivi. Questa infrastruttura consente di ottenere una maggiore automazione e un controllo più accurato, favorendo la riduzione degli sprechi e l’aumento dell’efficienza operativa.

Grazie all’utilizzo di dispositivi tecnologicamente avanzati, l’Industrial Internet of Things è in grado di eseguire operazioni complesse come l’identificazione e la localizzazione di risorse, la diagnostica dello stato dei macchinari, l’acquisizione e l’elaborazione di dati critici e la comunicazione tra sistemi eterogenei. Questi vantaggi rendono l’IIoT una tecnologia indispensabile per le aziende che vogliono restare competitive e affrontare con successo le sfide dell’era digitale.

 

IIoT: dispositivi e tipologie di reti intelligenti

Nell’Industria 4.0, i dispositivi IoT (robot, macchinari, attrezzature e prodotti) sono dotati di sensori che forniscono dati in tempo reale su condizioni, prestazioni e posizione delle macchine nei cicli di produzione. Questi dispositivi non operano in modo isolato, ma sono connessi tra loro. Il massimo potenziale si realizza, infatti, grazie alle reti intelligenti, che fungono da sistema nervoso per l’IIoT, garantendo una comunicazione efficace e continua tra i vari elementi del sistema.

Le reti intelligenti si classificano in tre principali tipologie: aperte, standard e multifunzionali. Qui di seguito ne analizziamo le caratteristiche:

  • Reti aperte: sono progettate per favorire l’interoperabilità tra dispositivi e piattaforme di diversi produttori. Hanno una struttura  flessibile, consentendo una facile integrazione con altri sistemi e tecnologie e facilitando l’espansione e l’aggiornamento delle infrastrutture industriali.
  • Reti standard: utilizzano protocolli e tecnologie universalmente riconosciuti e adottati, garantendo una comunicazione uniforme e riducendo il rischio di incompatibilità tra i diversi componenti. Questa standardizzazione è essenziale per creare ecosistemi scalabili e affidabili, particolarmente utili in ambienti industriali complessi.
  • Reti multifunzionali: sono progettate per gestire contemporaneamente molteplici attività e flussi di dati, supportando una vasta gamma di applicazioni, dalla raccolta dei dati alla manutenzione predittiva. Questa capacità le rende particolarmente adatte per le esigenze diversificate di un impianto industriale moderno.

La combinazione di oggetti e reti intelligenti rappresenta il cuore pulsante dell’IIoT, permettendo di connettere macchinari, processi e persone in modo efficace, con benefici tangibili in termini di efficienza, produttività e innovazione.

 

Quali sono le componenti principali di un Sistema IIoT?

L’Industrial Internet of Things (IIoT) rappresenta una rete integrata di strumenti e applicazioni, progettati per connettere l’intero ecosistema aziendale, dal core all’Edge. Questo ambiente connesso end-to-end consente alle aziende di raccogliere e analizzare dati in tempo reale, trasformandoli in informazioni strategiche per decisioni più rapide e consapevoli.

Al centro dell’IIoT ci sono dispositivi Edge come sensori, attuatori, controllori, gateway, switch di rete e PC industriali (IPC), tutti collegati al cloud per creare una comunicazione fluida e continua. Esaminiamo nel dettaglio i principali elementi di questa infrastruttura tecnologica.

 

Dispositivi Edge: il cuore pulsante della raccolta dati 

Alla periferia della rete, i dispositivi Edge sono il principale punto di connessione con l’ambiente operativo. Questi dispositivi lavorano sinergicamente per raccogliere, elaborare e trasmettere dati. Tra i principali distinguiamo:

  • Sensori: monitorano l’ambiente circostante o i macchinari, trasformando i dati grezzi in metriche utili per le analisi;
  • Attuatori: intervengono attivamente nei processi, modificando parametri fisici o eseguendo comandi sulla base delle informazioni ricevute;
  • Gateway: raccolgono, aggregano e digitalizzano i dati dei sensori prima di inviarli al cloud, fungendo da ponte tra il livello Edge e l’infrastruttura centrale.

Grazie all’Edge Computing, una parte dei dati viene elaborata localmente, riducendo la latenza e il volume di informazioni trasferite al cloud. Questa capacità di elaborazione immediata è cruciale per applicazioni che richiedono reattività in tempo reale, come la manutenzione predittiva.

Il ruolo centrale del Cloud nell’IIoT

Il cloud rappresenta il fulcro dell’elaborazione avanzata e dell’integrazione dei dati. I dispositivi Edge sfruttano la potenza computazionale (potenza di calcolo) del cloud per analisi complesse e aggregazione di dati provenienti da fonti diverse.

Un’architettura Cloud per l’IIoT si compone di tre elementi chiave:

  1. Hub di connettività: gestisce le comunicazioni tra i sistemi locali e il cloud, garantendo sicurezza e continuità operativa.
  2. Sistema di archiviazione: conserva i dati, assicurando la loro disponibilità per analisi future.
  3. Interfaccia utente: fornisce visualizzazioni intuitive, spesso accessibili via web, per interpretare i risultati delle analisi e gestire i processi.

Protocolli di connettività: reti sicure ed efficienti

Le reti industriali sono caratterizzate da rigidi requisiti di connettività e comunicazione, dovuti alle migliaia di nodi finali aggregati per il controllo e il monitoraggio, spesso operanti in ambienti difficili. Al centro del regolare funzionamento degli ecosistemi IIoT vi sono, perciò, rigidi protocolli di comunicazione o connettività, che consentono ai dispositivi di scambiare informazioni in modo efficace e sicuro. Nei sistemi IIoT esistono differenti protocolli di rete. Di seguito elenchiamo quelli più utilizzati:

  • OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture): progettato per soddisfare le esigenze degli ecosistemi IoT industriali, questo protocollo di comunicazione è aperto e altamente versatile. La sua affidabilità e flessibilità lo rendono una scelta privilegiata per l’automazione e la produzione, garantendo uno scambio dati efficiente anche in ambienti complessi. Uno dei suoi punti di forza è la capacità di offrire una comunicazione standardizzata e indipendente dalla piattaforma. Grazie a questa caratteristica, dispositivi di diversi produttori possono scambiarsi dati, eliminando le barriere tecnologiche e migliorando la cooperazione tra sensori, controller e altri dispositivi industriali. La sicurezza è al centro dello standard OPC UA. Tra le principali funzionalità di sicurezza troviamo l’autenticazione, la crittografia avanzata (protezione dei dati durante il transito per prevenire intercettazioni e manipolazioni) e il controllo degli accessi.
  • MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): progettato per operare in ambienti con larghezza di banda ridotta, latenza elevata o connettività instabile, è un protocollo di messaggistica leggero ed efficiente. Il punto di forza di MQTT risiede nella sua architettura publisher/subscriber, che consente ai dispositivi IoT di pubblicare dati su specifici argomenti e ad altri dispositivi o applicazioni di sottoscrivere solo le informazioni rilevanti. Questo modello di comunicazione elimina la necessità per i dispositivi di conoscere identità o posizione reciproca, semplificando l’implementazione in scenari di produzione complessi. Grazie al suo basso impatto sulle risorse, l’MQTT è ideale per dispositivi IoT con capacità limitate, come sensori e microcontrollori, assicurando al tempo stesso un utilizzo minimo della memoria. Questo protocollo permette agli utenti di bilanciare affidabilità nella consegna dei messaggi e consumo di larghezza di banda, rendendolo estremamente versatile in una vasta gamma di applicazioni IoT.

L’interfaccia dei Sistemi IIoT: le piattaforme IIoT 

La piattaforma IoT industriale è l’interfaccia centrale che connette, monitora e analizza i dati provenienti da dispositivi e macchinari. Questo ecosistema informatico costituisce il livello gestionale dell’architettura IIoT, orchestrando tutte le operazioni lungo la catena del valore, dalla raccolta e analisi dei dati alla loro interpretazione attraverso algoritmi di Intelligenza Artificiale. Grazie a questa capacità di elaborazione avanzata, la piattaforma converte i dati in insight utili per decisioni operative e strategiche, migliorando l’efficienza e la produttività aziendale.
Nell’ambito dell’Industria 4.0, l’efficienza delle fabbriche intelligenti deriva dall’integrazione delle tecnologie abilitanti con l’apparato produttivo. In questo contesto, la piattaforma IIoT funge da rete informativa, capace di comunicare in tempo reale con tutti i livelli aziendali, dai sistemi di gestione della produzione (MES) ai software gestionali integrati (ERP, CRM, ecc.). Attraverso la digitalizzazione degli impianti, la piattaforma consente una gestione più snella, automatizzata e reattiva dell’intero processo produttivo, offrendo alle aziende un controllo completo e una capacità di adattamento immediata ai cambiamenti di mercato o alle variazioni nella domanda.

L’architettura IIoT è il fondamento tecnologico che consente alle aziende di sfruttare al massimo il potenziale dell’Industria 4.0. Grazie alla perfetta integrazione tra dispositivi Edge, cloud, protocolli di comunicazione e piattaforme di gestione, è possibile migliorare efficienza, produttività e innovazione, trasformando i processi industriali in ecosistemi connessi e intelligenti.

 

I benefici dell’IIoT per il settore industriale: monitoraggio e manutenzione predittiva

L’adozione dell’Internet of Things (IoT) nel settore industriale porta con sé vantaggi tangibili, rivoluzionando i processi produttivi e migliorando l’efficienza generale delle operazioni. Uno dei principali benefici è il monitoraggio in tempo reale, che offre una visibilità senza precedenti sull’intera catena produttiva. Sensori e dispositivi connessi raccolgono dati in tempo reale, consentendo alle aziende di identificare anomalie, ottimizzare le prestazioni e reagire prontamente a eventuali problemi. Questo livello di controllo garantisce maggiore affidabilità e continuità nelle operazioni.

Per le imprese del settore industriale, guasti o malfunzionamenti possono determinare un aumento dei costi e il rallentamento della produzione, ampliando il gap competitivo rispetto ai competitor. L’implementazione di dispositivi intelligenti su macchinari e apparecchiature industriali aiuta le aziende a prevenire queste spiacevoli situazioni. Sensori intelligenti installati su macchinari e impianti consentono di monitorare parametri critici, come vibrazioni, temperatura, pressione e rumorosità, e di trasmettere prontamente questi dati a sistemi centrali per la loro analisi. L’obiettivo non è solo rilevare anomalie, ma anche prevedere guasti imminenti grazie alla manutenzione predittiva, che consente di pianificare interventi prima che la problematica si verifichi.

Si tratta di una metodologia avanzata che sfrutta l’acquisizione e l’analisi di dati in tempo reale per identificare potenziali problemi nelle attrezzature industriali prima che si trasformino in guasti veri e propri. Questo approccio riduce al minimo i tempi di fermo non pianificati, prolunga la vita utile delle macchine industriali e ottimizza l’uso delle risorse, portando a un contenimento significativo dei costi operativi.

L’approccio predittivo del sistema entra in azione grazie all’uso di tecnologie avanzate come l’Intelligenza Artificiale e il Machine Learning. Questi strumenti elaborano i dati, identificano schemi ricorrenti o anomalie e producono insight utili per prevedere guasti imminenti o suggerire interventi migliorativi. Per esempio, un aumento anomalo delle vibrazioni potrebbe indicare l’usura di un componente meccanico, permettendo di sostituirlo prima che si rompa e causi un blocco della produzione. I vantaggi della Manutenzione Predittiva sono, dunque, molteplici. Questa tecnologia permette di:

  • ridurre i tempi di inattività non pianificati
  • ottimizzare l’utilizzo delle risorse
  • prolungare la vita delle attrezzature
  • ridurre i costi operativi complessivi
  • migliorare la sicurezza dell’impianto.

Quali sono le sfide future dell’Industrial Internet of Things?

Nel moderno panorama industriale, superare le sfide legate all’implementazione dell’Industrial Internet of Things (IIoT) rappresenta un aspetto cruciale per la digitalizzazione delle imprese. Per sfruttare i vantaggi dell’integrazione dei sistemi IIoT all’interno delle supply chain, le aziende devono affrontare alcune sfide. Tra queste la sicurezza occupa un ruolo centrale: proteggere le reti e i dati da vulnerabilità e attacchi informatici è una priorità assoluta. L’interconnessione tra dispositivi, macchinari e sistemi migliora l’efficienza, ma espone l’infrastruttura a potenziali rischi di attacchi (accessi non autorizzati, manipolazione di dati o interruzioni operative). Negli ultimi anni, numerosi attacchi informatici hanno colpito le fabbriche intelligenti, causando gravi danni finanziari e operativi. Questo timore è una delle principali barriere all’adozione dell’IIoT. Per le imprese, dunque, diventa essenziale implementare solide misure di protezione per salvaguardare gli asset aziendali e garantire la sicurezza dei dati: adottare protocolli di sicurezza avanzati, strumenti di crittografia e aggiornamenti costanti può aiutare a fronteggiare le minacce in continua evoluzione.

Un’altra sfida significativa è rappresentata dall’interoperabilità. Le infrastrutture industriali spesso integrano dispositivi e sistemi di produttori diversi, ciascuno con differenti standard, linguaggi di comunicazione e protocolli. La mancanza di una compatibilità uniforme può ostacolare la piena funzionalità dei sistemi IIoT, rallentando l’adozione di nuove tecnologie e aumentando i costi di integrazione. La creazione di standard comuni e l’uso di middleware (software che fungono da intermediari tra applicazioni, strumenti e database) per facilitare l’interoperabilità, sono passi fondamentali per superare questa barriera.

La gestione e la privacy dei dati costituiscono un ulteriore punto critico. I sistemi IIoT generano enormi volumi di dati provenienti da sensori e dispositivi connessi. Questo impone una gestione efficace per l’archiviazione, l’elaborazione e l’analisi dei dati, garantendo al contempo il rispetto delle normative sulla privacy. La trasparenza nell’uso delle informazioni raccolte, la definizione di responsabilità chiare e l’adozione di tecnologie per la protezione dei dati sensibili sono indispensabili per conquistare la fiducia delle aziende e assicurare un utilizzo etico delle tecnologie IIoT.

Infine, un altro elemento critico è la connettività, elemento fondante dell’Industrial Internet of Things. Per funzionare correttamente, tutti i dispositivi e gli apparati IoT devono disporre di una connessione stabile e affidabile. Interruzioni del servizio o mancanza di visibilità all’interno delle piattaforme possono compromettere l’efficienza operativa e vanificare i benefici della tecnologia. Garantire continuità e affidabilità nella trasmissione dei dati rappresenta, quindi, una sfida fondamentale per il successo dell’implementazione.

Superare queste sfide richiede investimenti strategici, soluzioni tecnologiche avanzate e una visione chiara delle priorità aziendali, ponendo le basi per un’implementazione efficace e sicura dell’Industrial IoT.

 

Industrial IoT e Transizione 5.0: verso un futuro sostenibile e connesso

L’introduzione del piano Transizione 5.0 apre, per le imprese, una grande opportunità per accelerare la crescita dell’Industrial Internet of Things e promuovere una maggiore consapevolezza riguardo ad un utilizzo strategico. Il piano, varato dal Governo nel 2024, promuove la transizione digitale e green, fornendo alle imprese gli strumenti finanziari necessari per:

  • ottimizzare i processi produttivi
  • ridurre gli sprechi
  • minimizzare l’impatto ambientale attraverso l’uso di tecnologie intelligenti.

In questo contesto i sistemi IIoT diventano essenziali per trasformare i modelli di business e supportare una gestione delle risorse più consapevole e, quindi, più responsabile nei confronti dell’ambiente. Il Piano Transizione 5.0, insieme ad altri strumenti finanziari, è parte integrante delle risorse che il Competence Center BI-REX utilizza per promuovere l’innovazione, la ricerca e la digitalizzazione delle imprese. Il nostro team offre supporto alle aziende nel processo di access to finance per le agevolazioni fiscali previste dal Piano. Prepara il tuo business a un futuro più competitivo e produttivo, contattaci per una consulenza personalizzata.