Nuovi servizi abilitati dalle tecnologie 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT e LTE-M per apparecchiature di produzione | IoT Now Notizie e rapporti

Sfide e opportunità per il collegamento delle apparecchiature di produzione

Il gruppo ALMiG (o Automatic Air Pumps, Automatische Luftpumpen), un produttore di compressori d'aria industriali con sede in Germania, utilizza le tecnologie 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT e LTE-M per connettere macchine nuove e preesistenti con un investimento minimo. L’obiettivo è connettere le macchine alle piattaforme analitiche cloud nel modo più semplice possibile utilizzando una soluzione di connettività a basso costo in grado di supportare tutti i dispositivi. Integrando Modbus Cloud Connect nei propri prodotti, ALMiG è stata in grado di arricchire i propri servizi digitali COMPASS (Compressed Air Service Solution) con dati IoT reali.

La sfida 

La sfida principale era sviluppare nuove funzionalità e modelli di business per le apparecchiature già in servizio e in un breve lasso di tempo senza lunghi sviluppi hardware personalizzati. La soluzione IoT adottata doveva essere sufficientemente flessibile da poter essere adattata sia alle macchine esistenti che a quelle nuove. Nel frattempo, ALMiG ha dovuto fare i conti con la mancanza di dati reali sull’utilizzo delle proprie macchine sul campo. Un’ulteriore sfida è stata la complessità dell’ecosistema IoT, con diversi partner e fornitori che potenzialmente forniscono componenti diversi e una potenziale dipendenza dai clienti finali per l’infrastruttura di comunicazione dei dati.

Soluzione

ALMiG ha scelto il prodotto Modbus Cloud Connect offerto da grandcentrix (un'azienda Vodafone) per connettere compressori d'aria nuovi e già installati ("brownfield"). Modbus Cloud Connect crea il ponte digitale e la connessione tra i dispositivi di rilevamento e attuazione Modbus RTU (unità terminale remota) all'interno dei compressori d'aria e l'infrastruttura cloud di ALMiG.

Impatto e statistiche

La nuova soluzione consente ad ALMiG di offrire nuovi modelli di business, comprese proposte "as-a-service" utilizzando dati IoT in tempo reale. I clienti beneficiano di aggiornamenti giornalieri, notifiche istantanee di aggiornamenti di stato critici e tempi di attività migliorati attraverso la manutenzione preventiva. Un altro vantaggio chiave risiede nel potenziale di ALMiG di utilizzare i dati IoT provenienti da implementazioni nel mondo reale per migliorare lo sviluppo futuro dei prodotti.

Implicazioni più ampie

Le soluzioni productizzate connesse 5G LPWA (NB-IoT e LTE-M) ad ampia area sono adatte all'IoT che abilita le apparecchiature industriali in modo economicamente vantaggioso e in particolare possono svolgere un ruolo significativo nel contesto delle apparecchiature brownfield. Tali soluzioni possono essere facili da implementare, efficienti, sostenibili e convenienti sia per il produttore che per i suoi clienti. Le soluzioni IoT di retrofit possono consentire ai produttori di offrire nuovi servizi associati alle macchine esistenti già distribuite presso i siti dei clienti e anche di rendere queste macchine molto più efficienti. Come per molte soluzioni IoT, il retrofit delle apparecchiature aiuta a ottimizzare i processi operativi attraverso il monitoraggio remoto e riduce il rischio di guasti alle apparecchiature utilizzando la manutenzione predittiva per ottenere ulteriori risparmi sui costi.

Sfide e opportunità per il collegamento delle apparecchiature di produzione

In un ambiente altamente competitivo, i fornitori di apparecchiature devono adottare le tecnologie più recenti per abilitare servizi all'avanguardia e rimanere competitivi. Idealmente, tali servizi dovrebbero comprendere tutte le apparecchiature utilizzate dai clienti, comprese sia le nuove apparecchiature vendute, sia le apparecchiature che sono in servizio presso le sedi dei clienti potenzialmente da molti anni. Ma gli utenti di tali apparecchiature in genere non possono permettersi tempi di inattività e la sostituzione di macchine e apparecchiature esistenti con nuovi dispositivi e strumenti intelligenti è costosa. Di conseguenza, i fornitori di apparecchiature di produzione daranno un premio alle soluzioni “intelligenti” che possono essere integrate sia in asset nuovi che in quelli preesistenti (“brownfield”).

ALMiG Group è un fornitore di compressori d'aria utilizzati come parte di numerosi processi produttivi diversi. L’azienda ha trovato un modo innovativo per connettere sia i nuovi compressori d’aria che i dispositivi esistenti con un’unica soluzione utilizzando le tecnologie 5G Low Power Wide Area (LPWA) NB-IoT e LTE-M per connettere le funzionalità di controllo e attuazione Modbus esistenti. In collaborazione con grandcentrix (un'azienda Vodafone) ALMiG è stata in grado di sviluppare rapidamente una soluzione connessa utilizzando il prodotto Modbus Cloud Connect di grandcentrix.

Integrando Modbus Cloud Connect nelle proprie apparecchiature, ALMiG ha digitalizzato i propri prodotti e abilitato meglio il nuovo servizio COMPASS (Compressed Air Service Solution) utilizzando dati IoT in tempo reale. Il software cloud centrale associato al servizio COMPASS manterrà un gemello digitale di qualsiasi macchina connessa e consentirà l'elaborazione, la valutazione e l'archiviazione delle informazioni. I dati disponibili possono essere utilizzati per migliorare i processi esistenti e anche per supportare nuove proposte come, ad esempio, modelli servitizzati migliorati. Utilizzando l'hardware Grandcentrix e l'esecuzione sulla piattaforma di comunicazione cellulare di Vodafone, sia i dispositivi esistenti che quelli legacy possono essere collegati utilizzando hardware standardizzato e adattatori cloud preconfigurati.

Il prodotto Modbus Cloud Connect di grandcentrix presenta quattro aspetti chiave:

• Hardware: Modbus Cloud Connect Gateway è un hardware certificato CE con firmware integrato sviluppato da grandcentrix, un fattore di forma per il montaggio su guida DIN e comprensivo di connessioni terminali. Il dispositivo è dotato di antenne superficiali metalliche e non metalliche per facilitare la connettività.
• Connettività: include un chipset SIM preinstallato che consente la connessione alle reti 5G LPWA (NB-IoT e LTE-M) supportate con una semplice tariffa di connettività mobile.
• Portale self-service: un portale per la gestione dei dispositivi e l'integrazione dei dati preconfigurati tramite cloud-adap.
• Supporto: supporto iniziale per l'onboarding del dispositivo, nonché supporto continuo per le operazioni in corso, incluso un service desk e un sistema di risoluzione dei problemi.

I vantaggi delle apparecchiature di produzione connesse

Nel caso di ALMiG il prodotto Modbus Cloud Connect si è rivelato particolarmente vantaggioso poiché l'azienda gestiva già una piattaforma cloud ed era in grado di aggiungere con relativa facilità nuovi servizi basati sui nuovi dati IoT. Dall'adozione di Modbus Cloud Connect, ALMiG ha lanciato una seconda piattaforma cloud per abilitare una prossima generazione di servizi digitali.

I nuovi dati IoT supportano gli aspetti chiave della proposta COMPASS appena lanciata da ALMiG, tra cui il supporto ai clienti con aggiornamenti giornalieri, la notifica istantanea degli aggiornamenti di stato critici e il miglioramento dei tempi di attività attraverso la manutenzione preventiva. Nel complesso, l’inclusione dei dati IoT ha consentito ad ALMiG di migrare dalla fornitura di supporto reattivo alla fornitura di supporto proattivo.

Questo approccio include aspetti come la gestione dei dati in cui i clienti spesso non dispongono di capacità di data science e possono beneficiare del supporto per definire le strutture dei dati richieste, le frequenze di aggiornamento e quali feed di dati e correlazioni dovrebbero essere monitorati per ottenere il massimo delle informazioni. Inoltre, ALMiG è stata in grado di semplificare le attività di servizio e fornire nuovi servizi che si estendono a coprire tutte le attività legate agli impianti.

Le informazioni a livello macro fornite ai clienti includono un dashboard che include sia i dati dei singoli dispositivi sia i dati sul patrimonio mondiale dei dispositivi ALMiG dei clienti.

Un altro vantaggio chiave risiede nel potenziale di ALMiG di utilizzare i dati IoT provenienti da implementazioni nel mondo reale per migliorare lo sviluppo futuro dei prodotti. Storicamente, ALMiG ha fornito compressori a diversi settori, ma con pochi dati o feedback riguardanti[1] esattamente il modo in cui i dispositivi venivano utilizzati dai diversi segmenti di clienti. A medio termine, l'azienda prevede di essere in grado di ottimizzare le specifiche del prodotto per diversi tipi di clienti in modo che le funzionalità non richieste possano essere omesse e le capacità del compressore possano essere meglio adattate alle esigenze del cliente. Un simile approccio consentirà ad ALMiG di rendere il proprio portafoglio complessivo di compressori più competitivo in un mercato in evoluzione.

Dal punto di vista operativo, ALMiG trae vantaggio dalla capacità di intraprendere una manutenzione preventiva e di aggiornare il proprio approccio generale all’assistenza sul campo. Attualmente, quando i compressori di grandi dimensioni si rompono, i tecnici sul campo devono spesso recarsi presso la sede del cliente per intraprendere le riparazioni necessarie. Di conseguenza, laddove le riparazioni possono essere intraprese preventivamente come parte della manutenzione ordinaria, si ottengono vantaggi significativi in ​​termini di tempi e costi di viaggio. Inoltre, ci sono significativi vantaggi in termini di sostenibilità associati alla riduzione dei viaggi aerei.

Potenziale riduzione dei costi e del coinvolgimento di più risorse di terze parti

Una delle sfide affrontate da ALMiG è che i suoi clienti in genere acquistano macchine per grandi fabbriche e impianti industriali che comportano investimenti significativi e corrispondenti periodi di ammortamento di molti anni.

Di conseguenza, è importante che ALMiG soddisfi la domanda dei clienti per un accesso trasparente e tempestivo ai dati di utilizzo provenienti da macchine intelligenti e connesse, consentendo allo stesso tempo a tali clienti di massimizzare il ritorno sugli investimenti precedenti abilitando servizi simili su macchine già installate.

Per ALMiG, l'implementazione di Modbus Cloud Connect è stata un modo efficace per connettere sia le macchine nuove che quelle esistenti e per ottimizzare i servizi associati ad entrambe. Utilizzando Modbus Cloud Connect, i compressori possono essere monitorati e controllati da remoto per ridurre lo sforzo operativo in loco utilizzando sensori e attuatori esistenti. La soluzione può essere facilmente adattata alle macchine esistenti e ai sistemi legacy e può essere connessa tramite adattatori cloud preconfigurati e l’utilizzo delle comunicazioni mobili 5G.

Le tecnologie 5G LPWA NB-IoT e LTE-M combinate con i protocolli Modbus consolidati consentono flessibilità, semplicità e facilità di implementazione

Le tecnologie 5G LPWA NB-IoT e LTE-M sono state particolarmente importanti per ALMiG poiché i compressori sono generalmente posizionati all'interno e spesso in aree difficili da raggiungere con tecnologie di connettività cellulare ad ampia area diverse da NB-IoT e LTE-M. Nel frattempo, i vantaggi di fornire connessioni dirette ai compressori sono molteplici, poiché tali connessioni non si basano su alcuna infrastruttura di terze parti diversa da una rete cellulare (che a sua volta è appaltata e sotto il controllo di ALMiG). Al contrario, se ALMiG avesse adottato una soluzione di connettività a corto raggio, la connettività per ciascun compressore si sarebbe basata sulla rete locale del cliente e anche ALMiG avrebbe ottenuto l'accesso a tale rete in modo che i compressori potessero essere controllati a distanza. Di conseguenza, l’uso delle tecnologie 5G consente ad ALMiG di controllare le connessioni dirette ai dispositivi finali, mentre una soluzione basata su tecnologie a corto raggio dovrebbe fare affidamento su un patrimonio estremamente frammentato di reti di clienti locali. A sua volta, l’uso del 5G consente ad ALMiG di impegnarsi a fornire determinati livelli di servizio, poiché l’azienda controlla tutte le infrastrutture rilevanti end-to-end.

I vantaggi della soluzione Modbus Cloud Connect adottata da ALMiG includono:

• Flessibilità: Incluso il potenziale per supportare sia il retrofit delle unità esistenti sul campo sia l'equipaggiamento di nuove unità con l'elettronica esistente, indipendentemente dal tipo o dalla serie di unità. Ciò consente ad ALMiG di trasformare l'intera gamma di compressori di un cliente in prodotti intelligenti.
• Semplicità: Utilizzando le tecnologie 5G LPWA NB-IoT e LTE-M, la comunicazione dei dati diventa indipendente dall'infrastruttura di terzi e esistono interfacce chiaramente definite. Ciò consente una facile connessione alle funzionalità esistenti abilitate per Modbus dei dispositivi e supporta la raccolta di dati in tempo reale come ore e condizioni di funzionamento e consente il controllo remoto dei dispositivi (ad esempio regolando le impostazioni della pressione dell'aria). La connessione all'infrastruttura cloud consente di scalare rapidamente i progetti.
• Facilità di distribuzione: Un'altra caratteristica fondamentale è che, poiché la soluzione Modbus Cloud Connect è prodottizzata, può essere implementata senza alcun requisito o dipendenza da fornitori esterni di terze parti oltre a Grandcentrix. Gli sforzi, i rischi e i costi che potrebbero derivare dal coordinamento e dall’integrazione di soggetti esterni vengono così notevolmente ridotti.

Estendere il lancio e abilitare una nuova proposta commerciale

La partnership tra ALMiG e grandcentrix verrà portata avanti e addirittura ampliata. Attualmente si discute sullo sviluppo di un'ulteriore piattaforma cloud per integrare la piattaforma cloud esistente. Nel medio e lungo termine l'obiettivo è sviluppare nuove applicazioni e nuovi servizi per i clienti.

La partnership tra ALMiG e grandcentrix verrà portata avanti e addirittura ampliata. Attualmente si discute sullo sviluppo di un'ulteriore piattaforma cloud per integrare la piattaforma cloud esistente. Nel medio e lungo termine l'obiettivo è sviluppare nuove applicazioni e nuovi servizi per i clienti.

Utilizzando il gran numero di punti dati che ora provengono dai compressori, ALMiG sta collaborando con gli esperti di data science di Grandcentrix per ottenere nuove informazioni sull'utilizzo delle apparecchiature da parte dei clienti, con conseguente sviluppo di nuove applicazioni o funzionalità. Ad esempio, è possibile fornire ai clienti notifiche personalizzate e basate sull'utilizzo. Inoltre, queste intuizioni si rifletteranno nello sviluppo del portafoglio prodotti e nella ricerca e sviluppo di AMiG.

Modbus Cloud Connect di Vodafone/grandcentrix rende l'IoT semplicemente semplice.

Modbus Cloud Connect è il prodotto IoT “all-in-one” per la connessione diretta di dispositivi Modbus RTU tramite LPWA (Narrowband-IoT e LTE-M) al cloud. Per ulteriori informazioni, visitare: https://grandcentrix.net/en/products/modbus/

grandcentrix è una controllata al 100% di Vodafone Germania e supporta le imprese nell'implementazione di successo di progetti IoT. Ciò include soluzioni IoT personalizzate (servizi professionali) e prodotti IoT plug&play come Modbus Cloud Connect. In entrambi i pilastri aziendali l'attenzione è posta sulla connessione dei dispositivi all'Internet delle cose con competenze in tutte le discipline IoT, dall'ingegneria integrata, produzione e certificazione, backend e frontend cloud, app, sicurezza e scienza dei dati.

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• Fonte: https://www.iot-now.com/2024/01/12/141829-gsma-5g-transformation-hub/