(Italian) Intervista a Cristian Randieri: Parola alle aziende “Sistemi di Visione”

1)  Qual’é la sua opinione riguardo l’andamento del mercato (rallentamento, crescita, forte incremento…)?

Durante gli ultimi 15 anni, la tecnologia dei sistemi di visione è maturata notevolmente, diventando in alcuni casi un indispensabile strumento per l’automazione di fabbrica. L’evoluzione dei sistemi di visione per applicazioni industriali è costante, e nei prossimi anni si assisterà ancora a una significativa estensione dell’insieme delle soluzioni disponibili. Intellisystem Technologies opera nel campo dei sistemi di visione da più di dieci anni ed è costantemente attenta alle evoluzioni del relativo mercato. Progressi nello sviluppo di nuovi sensori, nel processamento di segnali digitali, nelle Fpga, nei microprocessori, nell’elettronica e nei sistemi calcolo embedded hanno ampliato lo spettro applicativo della tecnologia applicata di sistemi di visione. Il mercato dei sistemi di visione è relativamente giovane, i primi sistemi sono stati sviluppati e impiegati per applicazioni militari negli anni ’40-’50. Occorre attendere sino agli anni ’80-’90 prima di avere una reale commercializzazione delle soluzioni e quindi la creazione di un mercato vero e proprio. In questi anni e sino ai primi anni del 2000 il mercato muove i primi passi utilizzando la tecnologia di quegli anni, non ancora così evoluta come quella dei nostri giorni. Lo studio condotto da Frost & Sullivan dal titolo ‘Analysis of the Global Industrial Machine Vision Market’ ha rilevato che nel 2012 il mercato ha prodotto un fatturato di 4,5 miliardi di dollari e stima che lo stesso raggiunga, entro il 2016, i 6,75 miliardi. Il rapporto include gli ambiti dei sistemi di visione, delle telecamere industriali, delle schede di acquisizione video, dei sistemi ottici e di illuminazione e dei software per sistemi di visione. La nostra esperienza ci evidenzia un forte incremento di richiesta di soluzioni inerenti i mercati tradizionali basati sui processi produttivi. I nostri clienti stanno applicando la visione industriale nelle linee di produzione a volumi elevati, compatibilmente con una domanda di soluzioni flessibili e rapide da integrare in tutti i sistemi di automazione per la fabbrica. Sebbene negli ultimi due anni la crisi del debito, insieme alle politiche di austerity e taglio dei costi di produzione abbiano comportato un nuovo assestamento, i player sono ancora ottimisti riguardo al futuro e parlano di una stabilizzazione del mercato a partire dal 2014, dopo il rallentamento subito negli scorsi anni.

2)  Quali sono le principali strategie adottate dalla vostra società sul breve/medio periodo per soddisfare al meglio le richieste di questo mercato?

Il mercato della visione artificiale tipicamente è suddiviso tra due player: i produttori di dispositivi e i system integrator. Nella prima categoria rientrano i grandi produttori di telecamere industriali, smart camera, sistemi di visione embedded, ai quali si aggiungono i produttori di sistemi di sviluppo software per le applicazioni di imaging. Alla seconda categoria appartengono invece realtà aziendali, tipo la nostra, che utilizzano i prodotti disponibili sul mercato per sviluppare soluzioni, aggiungendo competenze ingegneristiche dal punto di vista dello sviluppo software, dell’integrazione dei sistemi ed esperienza in settori specifici. Le principali strategie adottate dalla nostra azienda per incidere sul mercato della visione artificiale nascono dalle seguenti considerazioni: – I prodotti presenti sul mercato hanno caratteristiche tecniche o prestazioni talvolta insufficienti a rispondere alle necessità specifiche del cliente. – I dispositivi da impiegare possono essere troppo costosi per l’applicazione, perché pensati in origine per un utilizzo generico che non tiene in considerazione l’applicazione stessa. – È sempre più sentita la necessità di disporre di un prodotto altamente performante, con a bordo una tecnologia sempre più innovativa e sofisticata, ma allo stesso tempo caratterizzato da un costo competitivo. La nostra strategia di penetrazione di mercato si basa su un approccio di tipo ‘custom’ per la creazione di un prodotto personalizzato e specifico che sia al tempo stesso ottimizzato ed economicamente vantaggioso. In altre parole più tecniche, miriamo allo sviluppo di prodotti o sistemi “ad-hoc” che siano portatili e al tempo stesso scalabili su più piattaforme hardware e software. Una sfida che non molte aziende, allo stato attuale, sono in grado di raccogliere. Per poter trarre reale vantaggio da un tale tipo di approccio è infatti necessario, per qualsiasi produttore di dispositivi, poter contare su un partner system integrator con competenze tecnico ingegneristiche e strutture adeguate, dotato di un team specializzato in R&D operante in laboratori di sperimentazione che sia in grado di fornire soluzioni su misura, economicamente vantaggiose e, allo stesso tempo, rispondenti alle specifiche richieste del cliente. La versatilità, la flessibilità nei confronti delle esigenze del cliente e la capacità di diversificazione sono i nostri punti di forza imprescindibili per interfacciarci al mercato della visione con un approccio di tipo ‘custom’. Siamo convinti che un’azienda che racchiuda al suo interno tutte queste peculiarità può fare la differenza, in termini di competitività, per il proprio cliente, offrendo maggiore elasticità che consente di proporre soluzioni integrate e personalizzate.

3)  In che modo state implementando queste strategie (stipula di accordi/collaborazioni, nuove acquisizioni, investimento in attività di ricerca e sviluppo, in risorse umane…)?

Il segreto del nostro successo è tutto racchiuso nel nostro nucleo di R&D e nei nostri laboratori sperimentali in cui siamo in grado di costruire prototipi che andranno installati e validati a bordo macchina del cliente. Finalizzato il prodotto ‘custom’, i nostri ingegneri studiano e progettano nel dettaglio tutte le fasi di set up producendo una documentazione professionale, semplificando così l’attività del produttore che dovrà semplicemente installare i nostri sistemi sui propri macchinari, con un evidente risparmio in termini di tempistiche e costi. Le competenze a livello hardware acquisite dalla nostra azienda partono dalla conoscenza dei sensori di immagine presenti sul mercato per arrivare alla stipula di accordi di partnership con i maggiori produttori mondiali (Sony, Flir, Aptina e così via). I punti di forza della nostra realtà si basano sullo sviluppo in-house all’interno dei nostri laboratori di R&D delle attività che spaziano dall’integrazione dei sensori di immagine allo sviluppo dell’hardware su piattaforme embedded passando dalla progettazione delle schede elettroniche, lo sviluppo di firmware, alle prove di compatibilità elettromagnetica, alla progettazione meccanica sino ad arrivare ai test ambientali, termici e di compatibilità EMC.

4)  Quali sono i settori applicativi più promettenti?

Storicamente i sistemi di visione hanno avuto più successo in applicazioni dove sono stati integrati nel processo di produzione. Ad esempio, le macchine per l’assemblaggio dei circuiti stampati. Tuttavia, continui miglioramenti in termini di costi, prestazioni, robustezza algoritmica e facilità d’uso hanno incoraggiato l’uso di sistemi di visione nell’automazione della produzione in generale. Ulteriori progressi in questi settori caratterizzeranno il futuro della visione artificiale, incoraggiando nell’arco dei prossimi anni la progettazione e realizzazione di nuovi sistemi da utilizzare in nuovi piani di produzione. Pensiamo che il futuro dei sistemi di visione in termini di diffusione in nuovi settori applicativi debba includere tre fondamentali caratteristiche: 1. Devono essere sempre più veloci, ovvero devono essere sempre capaci di tenere il passo con i più moderni tassi di produzione. 2. Devono essere sempre più intuitivi e facili da usare. La facilità di utilizzo non implica solo un livello superiore in termini di “point-and-click” nell’interfaccia grafica, ma anche una gestione multilivello e la garanzia di accesso completo a tutti gli utenti del sistema previsti con diversi livelli di autorizzazioni. 3. Devono essere sempre più flessibili, portatili e scalabili al fine di essere facilmente ricollocati in funzione delle normali variazioni dei processi di produzione in cui verranno impiegati. Fatta questa premessa pensiamo che i settori più promettenti per i sistemi di visione siano quelli che spaziano tra l’elettronica, i prodotti farmacologici, i sistemi d’imballaggio, i dispositivi medici e i prodotti automotive senza nulla togliere ai prodotti consumer.

5)  Quali sono i principali fattori che distinguono la vostra azienda rispetto ai concorrenti?

Sicuramente è il nostro approccio ‘custom’ che ci permette di ottenere un sistema di visione maggiormente integrato e compatto, con minori consumi e quindi massima affidabilità, riuscendo a garantire al produttore che lo utilizzerà sui propri macchinari un sicuro vantaggio tecnologico. Questo significa, per una realtà come Intellisystem Tecnologies, avere la capacità di fornire una tecnologia definibile ‘su misura’, con in se una grande capacità di portare innovazione grazie all’impegno di una squadra di esperti in R&D. La grande flessibilità della nostra struttura ci consente di rispondere a ogni richiesta specifica del nostro cliente fornendo, ad esempio, anche soltanto la piattaforma hardware senza quella software. Allo stesso modo, la nostra capacità di realizzare un prodotto finito (hardware e software) permette ai nostri clienti di ottenere prestazioni e affidabilità difficilmente raggiungibili in altro modo. I sistemi di visione sviluppati secondo la nostra filosofia portano un grande beneficio tecnologico consentendo ai nostri clienti OEM di ottenere macchine più performanti e sicure rispetto a quelle della propria concorrenza. Ma non solo, i nostri clienti OEM grazie alle nostre tecnologie hanno uno strumento per la creazione di applicazioni personalizzate di visione che gli permette di spingersi sino alla creazione di nuovi strumenti veri e propri garantendogli un più rapido “time-to-market”.

6)  Pur non avendo la sfera di cristallo, quali sono le previsioni sul lungo termine?

Le tendenze hardware e software evidenziate continueranno a intensificarsi in futuro. L’hardware sempre più veloce, unitamente a strumenti più intelligenti e software applicativi e di sviluppo più perfezionati, consentirà una proliferazione più ampia e più profonda della visione artificiale nel settore manifatturiero. Tuttavia, attraverso i recenti progressi in termini di riduzione dei costi di produzione, insieme all’aumento di prestazioni, robustezza e facilità d’uso, faranno sì che il mercato dei sistemi di visione si espanda sempre più a ritmi sempre crescenti difficilmente ipotizzabili sino a pochi anni fa. Allo stesso tempo, gli ultimi 15 o 20 anni di applicazioni di sistemi di visione all’interno delle fabbriche hanno fatto maturare una grande esperienza dei produttori sugli usi ottimali di questi sistemi facendo maturare anche la consapevolezza che i confini applicativi di oggi continueranno a muoversi verso l’esterno. I produttori di macchine industriali in futuro considereranno la visione a bordo macchina non come una semplice curiosità, ma piuttosto come uno strumento maturo da impiegare sempre più nei loro processi di produzione. Anche se molti dei potenziali utenti di queste tecnologie potrebbero voler attendere nuove tecnologie del futuro – tra cui hardware più veloce e il software più intelligenti – gli sviluppi più recenti della tecnologia dei sistemi di visione implicano che “il futuro è adesso”, oggi è il momento più proficuo per investire in queste tecnologie.

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Intervista a Cristian Randieri, Presidente e CEO di Intellisystem Technologies, pubblicata sulla rivista EONews N. 578 – Settembre 2014.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/eonews-settembre-2014/

(Italian) Le reti wireless nelle industrie

La comunicazione senza fili è ormai molto diffusa in tutti i settori industriali. Abbiamo raccolto alcune previsioni sul tema

Con Cristian Randieri, presidente di Intellisystem Technologies; Matteo Bambini – National Instruments; Marco Caliari – Phoenix Contact; Massimo Vanzi – Montalbano Technology; Stefano Galimberti – Consorzio PNI-Profibus Network Italia.

Negli ultimi anni le comunicazioni wireless rappresentano una vera e propria alternativa alle reti cablate, con pari capacità di trasmissione, velocità e sicurezza. Le reti tradizionali, tutta via, si dimostrano ancora la scelta preferita in molte applicazioni, soprattutto dove le apparecchiature industriali e quelle di ufficio richiedono una piattaforma comune. Per capire meglio limiti e prospettive delle due soluzioni abbiamo rivolto alcune domande a esperti del settore.

Gli standard

Il mondo degli standard wireless è in forte evoluzione. Quali sono le tecnologie che hanno maggiori probabilità di imporsi in questo settore?

“Per diversi anni si è vissuta una certa incertezza su quali standard potessero veramente imporsi e avere successo” afferma Matteo Bambini (National lnstruments). “Oggi tuttavia, anche nel mondo industriale, grazie alla spinta dei mercati dei PC e delle tecnologie senza fili, vediamo almeno due standard con buone probabilità: WiFi (Ieee 802.11 x) da una parte, grazie all’onnipresenza su PC e notebook, sta avendo una fortissima adozione e diffusione anche per reti wireless di misura e automazione, dove i requisiti fondamentali siano larghezza di banda disponibile alla trasmissione dei dati acquisiti e sicurezza dei protocolli di codifica dei dati. Dall’altra parte molte iniziative e diversi successi già consolidati si vedono attorno a Zigbee (Ieee 802.15.4), soprattutto dove si manifesti l’esigenza di coprire ampie distanze tra nodi ricetrasmettitori con bassi consumi energetici, per installa zioni alimentate anche solo a batterie”. Secondo Bambini c’è poi molto fermento attorno al wireless UBS, ma parlare di standard in questo settore è prematuro, anche se l’interesse potenziale è elevato. Alcuni standard più di nicchia, invece, come WirelessHart, rischiano di essere un po’ confinati al mondo del processo, senza riuscire ad allargarsi ad altri ambi ti per la mancanza di diffusione in mercati ‘consumer’ di mas sa, che provoca volumi elevati e abbattimento dei costi dei componenti. “La tecnologia wireless ha iniziato ad affermarsi nel mercato delle telecomunicazioni negli ultimi 20 anni, espandendosi a partire da settori di nicchia per arrivare nelle case di tutti” afferma Cristian Randieri (lntellisystem Technologies). “Il motore propulsore di tale affermazione è stato lo sviluppo incalzante di Internet, che ha fatto in modo che la domanda di accesso ai servizi di connettività wireless si sia evoluta in modo quasi incontrollabile”. Per fare fronte alle esigenze di connettività e mobilità degli utenti sono nate talmente tante tecnologie, da creare un po’ di confusione nel mercato. Tale confusione nasce dalle problematiche legate alla creazione e diffusione di uno standard ben preciso per ogni tecnologia. Secondo Randieri l’opera zione di standardizzazione non è semplice, poiché influenzata da diversi fattori, come quelli politici e di mercato.  Il risultato è che oggi esistono diversi standard e tecnologie che, per esempio, spaziano dal consolidato protocollo 802.11 sino alle reti Zigbee. “Chi lavora nel settore dovrebbe conoscerle bene, ma di fat to ben pochi sanno le peculiarità che contraddistinguono tali tecnologie, poiché mascherate da ragioni commerciali e di vendita del prodotto” sottolinea Randieri. Quindi, ciascuna tecnologia potrebbe essere vista come predominante o migliore rispetto ad altre. “Non è possibile affermare che una tecnologia avrà maggiore possibilità di imporsi sul mercato rispetto a un’altra, poiché la vera forza di queste ultime è rappresentata dalla loro integrazione” egli conclude. “Solo così è possibile superare tutte le limitazioni che ciascuna tecno logia presenta nei confronti dell’altra”.  Gli standard wireless che si stanno affermando a livello industriale sono derivati dal mondo dell’information technology” interviene Marco Caliari (Phoenix Contact). “Esistono diverse tecnologie wireless, ognuna con caratteristiche peculiari, che le rendono più o meno adatte ai diversi tipi di applicazione. Una prima distinzione deve essere fatta in termini di macro ambito applicativo. Nel caso di applicazioni di processo si parla tipicamente di processi ‘lenti ‘, in cui il dispositivo deve magari trasmettere alcuni segnali (tipicamente digitali o analogici), per poi tornare nello stato di stand by. Nel caso invece dell’automazione industriale si parla di applicazioni in cui i tempi di trasmissione sono decisamente più bassi e si può avere necessità di trasmissioni più frequenti e a intervalli regolari”. Egli prosegue: “Certamente, avranno più possibilità di imporsi tecnologie basate su standard riconosciuti e affermati (come WirelessHart per il processo e Bluetooh e Wlan per la factory automation), che offrono maggiori vantaggi e garanzie, soprattutto in termini di affidabilità e reperibilità dei componenti. Ciò non significa che le tecnologie proprietarie non siano valide, anzi. Per determinati ambiti applicativi può essere vantaggioso, se non addirittura necessario, ricorrere a soluzioni proprietarie, come accade per sistemi wired”. In quest’ottica, Phoenix Contact supporta oggi quattro diverse tecnologie wireless: Bluetooth (standard Ieee 802.15.1 per trasmissioni di segnali di 1/0, seriali o di protocolli Ethernet based su brevi e medie distanze), Wlan (standard Ieee 802.11 per la trasmissione di segnali seriali o di protocolli Ethernet based, con maggiore banda e su medie distanze), Trusted Wireless (tecnologia proprietaria per la trasmissione di segnali di 1/0 su distanze di alcuni chilometri) e GSM/Gprs (per la comunicazione dati su grandi distanze tramite rete cellulare) . “Il mondo delle tecnologie wireless dovrebbe poi seguire lo stesso trend già visto per i bus di campo e ora in atto per i protocolli realtime Ethernet: non si arriverà all’affermazione di un unico standard, ma coesisteranno diverse tecnologie, quelle che incontreranno maggiore riscontro da parte del mercato” conclude Caliari. ‘”Reti wireless’ è un termine abbastanza generico” afferma Massimo Vanzi (Montalbano Technology). “Distinguerei innanzitutto le reti di comunicazione, o ‘a larga banda’, e le reti di sensori, tipicamente a banda molto minore, low power e sicuramente per applicazioni diverse. Per quanto riguarda le reti di sensori, tecnologia emergente nella quale Montalbano Technology è specializzata e che giocherà un ruolo fortissimo nei prossimi 5-1 O anni, sia come business, sia come impatto su lla vita di tutti noi, non vedo la necessità di ricercare uno standard. Cosa che è invece fondamentale nelle applicazioni più tipiche di comunicazione a larga banda”. Nelle WSN si è fatto un gran parlare negli ultimi 1 O anni dello standard Zigbee, come se lo standard fosse un ‘must’ anche per questo tipo di applicazioni. “La realtà oggi è che le prime soluzioni realizzate su queste tecnologie sono praticamente tutte basate su standard proprietari e anche chi parte da uno stack Zigbee, finisce presto con aggiungere sue componenti software, che lo differenziano dalla concorrenza e lo allontanano di fatto dallo standard” aggiunge Vanzi. “Il modello di business nelle WSN tende dunque necessariamente ad allontanarsi dallo standard proprio, per difendere e differenziare e questo perché la soluzione finale deve essere molto di più dello standard di comunicazione e di realizzazione della rete e deve aggiungere funzionalità e servizi che ne saranno poi la carta d’identità”. “Lo standard 802.15.4 (banda ISM a 2,4 GHz) dovrebbe imporsi come soluzione di base dominate, grazie agli indubbi vantaggi a livello di consumo, costo, flessibilità e supporto hardware/software da parte di svariati fornitori” interviene Stefano Galimberti (Consorzio PNl-Profibus Network Italia). “A livello applicativo, la tecnologia WirelessHart sembra quella attualmente più avanzata per l’ambito del controllo di processo; la tecnologia SP 100 si pone, invece, in un’ottica più ampia, con possibilità di supportare protocolli applicativi differenti. Per l’automazione di fabbrica, gli standard di riferimento e le relative tecnologie sono ancora in fase di definizione, anche se la banda ISM a 2,4 GHz rimane il punto di partenza”.

Le scelte corrette

In attesa che le comunicazioni wireless si stabilizzino attorno a pochi standard di riferimento quali scelte dovrebbero fare gli utilizzatori per non sbagliare?

Afferma Bambini: “Credo che WiFi, per le applicazioni con i requisiti precedentemente citati, non possa temere l’instabilità’; sicuramente è affermato e ha già dimostrato longevità. Sta inoltre evolvendo per coprire anche esigenze più pressanti, come maggiori distanze coperte e banda dati ancora più elevata”. Sul versante invece del monitoraggio remoto, in ambienti non raggiungibili, senza disponibilità di alimentazione o molto distribuiti, con distanze tra nodi significative (anche qualche centinaio di metri), la scommessa di National lnstruments è su Zigbee: non è più uno standard emergente, è ormai riconosciuto e applicato, garantisce stabilità con configurazione di ridondanza di rete quali topologie ‘mesh’ e ottimi risultati in termini di efficienza della gestione dell’ali-mentazione, grazie al supporto di modalità tipo ‘sleep’ per massimizzare la durata delle batterie. Dichiara Randieri: “Il problema più grosso dei comuni utilizzatori di tali tecnologie è che sanno bene che tipo di servizio vorrebbero ottenere, ma conoscono tecnicamente poco le soluzioni a loro disposizione “. Purtroppo l’utente medio di tali soluzioni spesso proviene dal mondo dell’informatica, che alla sua nascita si distingueva nettamente da quello delle comunicazioni. Considerando che oggi il confine tra le due tende a sbiadire e che le tecnologie di comunicazione wireless variano di continuo, egli non riesce a stare al passo con l’evoluzione tecnica e, di conseguenza, gli è molto facile incorrere in errori progettuali. “Non esiste una vera e propria regola ‘per non sbagliare’, bensì quella più generale di ‘studiare tenendosi aggiornati sulle nuove soluzioni proposte dal mercato”‘ egli conclude. Secondo Caliari un primo elemento che si dovrebbe prendere in considerazione nella scelta della tecnologia wireless è dato dal macro ambito applicativo (processo o automazione industriale), seguito dalla specifica applicazione. “Phoenix Contact propone diverse tecnologie di comunicazione wireless, perché non esiste la soluzione ideale per ogni tipo di applicazione “. Un altro elemento da considerare è la coesistenza: con il proliferare di sistemi wireless diventa sempre più importante verificare come i diversi sistemi possano coesistere nei casi, sempre più frequenti, in cui questi si trovino a operare nello stesso spazio, nello stesso tempo e sul la stessa frequenza, con possibili interferenze reciproche. Per questo Phoenix Contact ha implementato nei propri dispositivi Bluetooth dei meccanismi di coesistenza con reti Wlan che si affiancano ad AFH (Adaptive Frequency Hopping, salto di frequenza adattativo). Si tratta di LEM (Low Emission Mode, modalità a bassa emissione nelle fasi di ‘pairing ‘) e di Black Channel Listing (possibilità di definire, in fase di configurazione, i canali occupati da eventuali reti Wlan, in modo da poterli escludere a priori dalla tabella di salto di Bluetooth). “Non va infine trascurata la capacità del fornitore di supportare adeguatamente l’utilizzatore, a partire dalla fase di scelta della tecnologia” conclude Caliari. Sostiene invece Vanzi: “Per quanto riguarda le WSN credo che l’utilizzatore debba preoccuparsi del fatto che la tecnologia hardware di base sia quella che garantisce massime prospettive per il futuro, quella che sarà sicuramente vincente per queste applicazioni, e cioè radio a 2,4 GHz o, anzi meglio ‘e’, a 868/915 MHz e stack software non necessariamente ‘standard’, ma che funzionino e facciano quello che gli utilizzatori vogliono; reti mesh, estremamente low power, low cast, con ampia copertura spaziale, gran numero di sensori gestibili, bassa dipendenza dalle condizioni atmosferiche e ambientali, ampia disponibilità di tipologie di sensori, funzionalità aggiuntive quali quelle della localizzazione del nodo all’interno della rete, funzionalità di datalogger automatica ecc. Cioè, a mio parere, nelle WSN conterà solo il normale connubio tra credibilità dell’azienda e qualità/livello delle funzionalità proposte, mentre la tecnologia sarà secondaria per l’utente finale”. Afferma Galimberti: “Per minimizzare i rischi di rapida obsolescenza e curve di apprendimento troppo lunghe, sarebbe preferibile per gli utenti selezionare soluzioni ‘evolutive ‘ rispetto a tecnologie applicative già esistenti (vedi l’esempio WirelessHart)”. Inoltre, andrebbero forse preferiti prodotti supportati da grossi costruttori che garantiscano un corretto supporto del cliente nella fase di ‘stabilizzazione’ ed evoluzione degli standard. “Va però notato” egli prosegue “che, come spesso avviene nel caso di tecnologie nuove, soluzioni più ‘chiuse’ e meno standardizzate possono garantire migliori prestazioni, implicando però più rischi a livello di supporto ed evoluzione una volta installate”.

 Capacità d’interconnessione

Esiste oggi una buona capacità d’interconnessione fra mondo wireless e mondo wired o i due ambiti tendono a rimanere separati fra loro?

“Un elemento fondamentale riguardo a questa problematica essenziale è legato alla parte di driver e software per la gestione dell’hardware wireless” risponde Bambini. Nel caso di National lnstruments i driver per dispositivi di acquisizione dati WiFi sono trasparenti rispetto al bus utilizzato, così che sia possibile spostarsi da reti Ethernet, WiFi o addirittura bus USB o plug in (PCI, PClexpress ecc.) senza modifiche al codice. Nel caso di reti WSN i driver si integrano strettamente nel software NI Labview e rendono immediato il collegamento con sistemi di misura e controllo già esistenti, tipicamente cablati, basati ad esempio su PAC e dotati d’intelligenza a bordo, realtime, oppure con dispositivi touch panel di tipo HMI o PC industriali. Secondo Randieri la capacità d’interconnessione dei sistemi wireless e wired è alla base della loro esistenza, poiché la loro affermazione è nata grazie a Internet. Quando due entità si connettono tra di loro mediante Internet poco importa se i loro dati viaggiano in parte per reti wired e in parte per reti wireless, l’importante è raggiungere l’obiettivo, ovvero la capacità di trasferire i dati. “Dato che Internet rappresenta oggi il canale di trasmissione dell ‘informazione più usato, i due ambiti non possono rimanere separati tra loro se non per casi specifici dettati da particolari esigenze” egli conclude. Afferma Caliari: “Oggi si può dire che esiste una buona interconnessione tra mondo wireless e wired. Questo è dovuto essenzialmente alla crescente diffusione delle reti Ethernet, che si prestano in modo ‘nativo’ all’integrazione tra i due mondi “. L’integrazione andrà ancora migliorando e aumentando con la diffusione di protocolli realtime Ethernet come Profinet, che consente di realizzare comunicazioni wireless sia via Bluetooth, sia via Wlan. “Le tecnologie wireless offrono diversi vantaggi, anche in termini di flessibilità di applicazione, in tutti i casi in cui il cavo dati rappresenti un problema” prosegue Caliari. “Si pensi ad esempio ad applicazioni con parti in movimento (contatti striscianti, robot, AGV ecc.), alla presenza di ostacoli che comportino problemi per la stesura dei cavi o ad applicazioni di manutenzione o datalogging locale”. Esistono però applicazioni in cui gli ostacoli presenti possono rendere molto difficile, se non impossibile, l’utilizzo delle tecnologie wireless. “In altre parole, le reti wireless non vanno viste come una sostituzione delle reti cablate, ma nemmeno in contrapposizione ad esse. Wireless e wired tendono a completarsi a vicenda, avendo caratteristiche peculiari che, opportunamente combinate, consentono di realizzare sistemi di automazione efficaci ed efficienti” conclude Caliari. Secondo Vanzi, poi, per quanto riguarda le WSN, la connessione oggi esiste, funziona perfettamente e non si vedono problemi all ‘orizzonte. Infine, a parere di Galimberti, specialmente in ambito di controllo di processo, la compatibilità con la base installata è molto importante: “Questo aspetto è stato tenuto presente nella definizione delle nuove soluzioni wireless specialmente a livello di gateway, ossia di connessione tra reti wireless e wired, e adapter, tali da fornire capacità di comunicazione wireless a dispositivi wired tradizionali. Inoltre, la disponibilità di gateway wireless multiprotocollo a livello wired renderà via via sempre più facile l’integrazione fra i due mondi. In conclusione, si può rilevare una chiara tendenza verso una sempre maggiore integrazione degli ambiti wired e wireless “.

Wireless o wired?

Le comunicazioni wireless tenderanno a sostituire le comunicazioni wired, perché più convenienti, o le comunicazioni wired manterranno un proprio dominio?

“Secondo me coesisteranno per molti anni, a meno che qualche grossa innovazione stravolga gli scenari, perché è vero che in termini economici alcuni di questi standard si stanno dimostrando estremamente convenienti, ma in molte applicazioni la sicurezza, la minore latenza o la banda disponibile impongono l’utilizzo di reti cablate ad oggi non sostituibili ‘tout-court’ con tecnologie senza fili ” afferma Bambini. “Considerando lo stato dell’arte di entrambe le tecnologie è impensabile che una possa sostituire l’altra” risponde Randieri. “Il mondo wireless e quello wired non possono prescindere l’uno dall’altro per motivazioni che riguardano la morfologia della superficie terrestre. Semmai sarebbe più naturale contraddistinguere gli ambiti di applicazione di una tecnologia verso l’altra “. Tali ambiti non sono solo di tipo morfologico, ma coinvolgono anche ragioni di mercato. Ad esempio, sarebbe impensabile coprire l’intero traffico dati transoceanico mediante reti wireless e, parimenti, sarebbe troppo dispendioso cablare via cavo piccole comunità di montagna. “Nel primo caso esistono le tecnologie basate su fibra ottica, nel secondo quelle basate su connessione WiFi, Wimax, Gprs/Edge/Umts e satellitare” aggiunge Randieri. “È difficile prevedere cosa possa accadere nel futuro” interviene Caliari. “Al di là dell’ambito applicativo, un elemento da tenere in considerazione è quello dell’alimentazione “. Ad esempio, in ambito di processo tecnologie come WirelessHart garantiscono un funzionamento tramite batteria per alcuni anni. Tipicamente, infatti, un dispositivo trasmette alcuni segnali per tornare nello stato di stand by, con conseguente riduzione dei consumi. Nell’automazione industriale, dove trovano applicazione tecnologie come Bluetooth e Wlan, si devono invece trasmettere dati con una maggiore frequenza e, per questo, si prevede un’alimentazione locale classica. Inoltre, perché le comunicazioni wireless possano sostituire ‘in toto’ le comunicazioni wired, sarà necessario ridurre i tempi di comunicazione. Se le tecnologie wireless consentono di raggiungere tempi di trasmissione dell’ordine di alcuni ms, le comunicazioni realtime Ethernet wired consentono di raggiungere tempi di trasmissione dell’ordine di decine o centinaia di microsecondi e in modo assolutamente deterministico. “Sarà necessario trovare una risposta ad alcuni quesiti, come quelli legati all’alimentazione tramite batteria, alla coesistenza (problema che dovrà trovare risposte anche dal punto di vista normativo), al superamento di ostacoli, a tempi di trasmissione deterministici e in tempo reale” prosegue Caliari. “In conclusione, le reti wireless non vanno viste come una sostituzione di quelle cablate, ma nemmeno in contrapposizione ad esse: wireless e wired si completano a vicenda”. “Rispondo come utilizzatore di queste tecnologie e non come fornitore” interviene Vanzi . “Posso solo dire che se da un lato, quando posso, preferisco avere un cavo con banda massima, è ovvio che ‘Internet ovunque’ sia un servizio che utilizzeremo tutti. Non credo comunque che il wireless rimpiazzerà mai il cavo o meglio la fibra nella creazione dell’architettura primaria di rete, quindi le due tecnologie coesisteranno, una fornendo la qualità del segnale e la banda e l’altra fornendo la flessibilità”. Secondo Galimberti nel breve/medio termine le comunicazioni wireless renderanno convenienti soluzioni altrimenti troppo complesse o costose in ambito cablato, creando nuove applicazioni piuttosto che sostituire le configurazioni applicative wired esistenti. A più lungo termine, alcune applicazioni wired verranno probabilmente sostituite, ma le applicazioni wired rimarranno sicuramente presenti e numerose. “Risulta ad esempio difficile prevedere una penetrazione rilevante delle tecnologie wireless in applicazioni critiche di controllo e regolazione” egli sottolinea. “Si noti tuttavia che le applicazioni ‘safety critical’ non sono necessariamente precluse alle applicazioni wireless, almeno in contesti specifici”.

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Tavola Rotonda – Fieldbus & Networks – Gennaio 2010, a cura di Valerio Alessandroni 

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista seguire il link riportato di seguito  http://www.intellisystem.it/portfolio/fn-gennaio-2010/

(Italian) RECS Modem a new Modem Bridge & Gateway

Recs Modem, progettato e realizzato da Intellisystem Technologies, è un gateway TCP/IP universale per l’accesso via Ethemet/Internet a qualsiasi tipo di modem dotato d’interfaccia seriale.

Le sue capacità permettono di gestire questi dispositivi tramite sistemi interconnessi in un’infrastruttura di rete dati. L’unità, embedded, supporta le comunicazioni di tipo seriale basate sullo standard RS-232, permettendo la virtualizzazione del canale di comunicazione mediante il protocollo TCP/IP. In tal modo, qualsiasi modem GSM, Gprs o Edge può essere gestito in ambiente Lan, trasformandosi di fatto in un vero e proprio gateway.

Ad esempio, connettendo un modem Gprs al sistema si ottiene un gateway GprsTCP/ IP; qualsiasi PC in rete sarà dunque in grado di navigare e trasmettere dati su Internet sfruttando il canale Gprs offerto dal modem stesso. Indipendente da qualsiasi server, Rrcs Modem non richiede hardware o software aggiuntivi; basta configurare correttamente il dispositivo e in pochi secondi è possibile ottenere un ‘interfaccia network ready.

Poiché supporta la suite di protocolli TCP/IP, l’unità può essere utilizzata in ambienti eterogenei quali Windows, Unix, Macintosh e OS/2. La configurazione può essere attuata via seriale o TCP/IP, rispettivamente mediante i software Hyperterminal e Telnet. I parametri configurabili riguardano le specifiche della porta seriale e della rete.

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A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Fieldbus & Networks – Giugno 2004.

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(Italiano) Sistemi di Telecontrollo Satellitare

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Intellisystem Technologies in collaborazione con Elsacom ha realizzato un sistema satellitare per il telecontrollo e la trasmissione di immagini mediante micro embedded Web server avvalendosi della tecnologia Globalstar. La soluzione proposta, basandosi sulla tecnologia packet PPP di Elsacom/ Globalstar, oltre ad acquisire e trasmettere immagini in formato Jpeg, permette la gestione software di attuatori per il telecontrollo dell’apparato in uso. Grazie alle potenzialità del micro Web server integrato nel sistema l’utente interagisce con il dispositivo remoto da controllare semplicemente attraverso interfacce Web personalizzabili. Le caratteristiche del sistema permettono di trasferire immagini in video-live supportando tutte le funzionalità della suite di protocolli TCP/lP, quali http, email ed ftp, e al contempo rappresenta un apparato di accesso al sistema che permette all’utente di interagire con esso in remoto agendo su opportuni attuatori telecontrollati via Web. La facilità di programmazione della soluzione permette la gestione dell’invio dei fotogrammi, risolvendo molte delle problematiche inerenti il videocontrollo e il telecontrollo ‘over IP’ di macchinari o siti remoti. Il sistema trova ampie applicazioni nel telesoccorso, il monitoraggio ambientale, la protezione civile e militare. 

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Fieldbus & Networks – Settembre 2003.

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(Italiano) The Diamond Experiment “Esperimento Diamante” – National Nuclear Physics Institute INFN

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Con il telecontrollo si possono ridurre i rischi di contaminazione da radiazione durante gli esperimenti di fisica nucleare 

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A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Fieldbus & Networks – Giugno 2003. 

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Situati a Catania, i Laboratori nazionali del sud dell’Istituto nazionale di fisica nucleare rappresentano da anni un centro mondiale di ricerca per la fisica nucleare sperimentale. Recentemente qui è stato condotto l’esperimento di fisica nucleare denominato ‘Esperimento Diamante’, che prevedeva il test di un rivelatore sperimentale al diamante (composto da un film di diamante depositato mediante la tecnica ‘Microwave plasma enhanced chemical vapor deposition’ su un substrato al silicio) per lo studio sistematico di un fascio di protoni ottenuto mediante un acceleratore di tipo tandem da 15 MV. Nelle applicazioni in cui è previsto un elevato livello di radiazioni l’utilizzo di un rivelatore al diamante ha dimostrato, meglio di ogni altro materiale, la capacità di caratterizzare la regione interna di un fascio di particelle emesse da un acceleratore.

Misure di questo tipo rivestono particolare importanza per le applicazioni derivabili in ambito medico che utilizzino fasci di radiazioni. Solitamente tali misure vengono effettuate mediante dei rivelatori denominati ‘tazze di Faraday’, il cui limite sta nel fatto che il segnale da essi emesso è troppo basso perché se ne possa ottenere una risoluzione spaziale, il che limita la misura del profilo del fascio in esame.

Scopo dell’esperimento era porre a confronto le misure ottenute ottenute con tre diversi tipi di rivelatori, ossia al silicio, al diamante e basati sulle tazze di Faraday.

Spesso durante gli esperimenti di fisica nucleare si pone maggiore attenzione ai sistemi di acquisizione dei dati che non agli apparati di gestione dell’esperimento, trascurando a volte tutta una serie di complicazioni puramente operazionali che possono limitare la corretta esecuzione dell’esperimento stesso.

L’insorgere di questo tipo di problematiche, infatti, può ridurre drasticamente l’effettivo tempo di acquisizione dei dati sperimentali, poiché ogni qualvolta occorre accedere alla sala sperimentale, è necessario sospendere il fascio ed eseguire un nuovo set-up.

Facciamo qualche osservazione

Attualmente la maggior parte dei sistemi di supporto agli esperimenti di fisica nucleare sono attivati manualmente all’interno delle sale sperimentali. Durante ogni esperimento la presenza di radiazioni, pericolose sia per gli essere umani, sia per la strumentazione, richiede di porre le sale sperimentali in un cosiddetto stato di ‘Safety contro!’; perciò occorre sospendere il fascio ogni qualvolta un operatore deve intervenire all’interno delle sale.

Tra le sale sperimentali e quelle di acquisizione vengono approntate connessioni dedicate di tipo punto-punto; ciò significa che un gran numero di conduttori collegano le due zone, rappresentando di fatto un potenziale punto di diffusione delle radiazioni. I sistemi di telecontrollo e teleassistenza di ultima generazione proposti da Intellisystem Technologies, utilizzando la suite di protocolli TCP/IP permettono di ottimizzare le risorse logistiche, riducendo il numero delle connessioni necessarie, e riducono i costi di gestione. Consentono inoltre agli addetti di concentrarsi con maggiore libertà sul lavoro primario di acquisizione di dati e misure sperimentali. 

A prova di radiazione

Prendendo parte all’esperimento Diamante, Intellisystem Technologies ha testato un valido strumento per il monitoraggio delle sale sperimentali utilizzando le moderne tecnologie di telecontrollo e teleassistenza. Il micro embedded Web server Recs 1O1 prodotto dall’azienda, in grado di controllare 16 ingessi e 16 uscite, è stato impiegato in combinazione con una videocamera Axis 2120, a sua volta collegata a un modulo audio Axis 2191. E’ stato possibile disporre di una postazione di telecontrollo capace non solo di gestire immagini, ma anche di controllare lo stato di dispositivi esterni quali i sensori, e di manovrarne altri, quali gli attuatori. In particolare, il dispositivo Recs 101 è stato testato per la prima volta come sistema di supervisione e controllo per il posizionamento di un bersaglio mobile oggetto del test dell’esperimento, posto all’interno della camera a vuoto sperimentale ove ha avuto luogo il test. I risultati hanno mostrato l’ottima immunità della soluzione ai disturbi dovuti a radiazioni di tipo nucleare, nella fatti specie neutroni. L’integrazione del sistema Recs 101 con i dispositivi Axis e il sistema di movimentazione hanno dimostrato come sia possibile controllare da remoto tramite Internet un impianto sperimentale per la ricerca nel campo della fisica nucleare, ottimizzando costi e tempi d’esecuzione. Sono stati anche ridotti i tempi d’intervento degli operatori durante le varie fasi dell’esperimento, con conseguente diminuzione dei rischi da esposizione a radiazioni nucleari per gli addetti. Inoltre, per la prima volta più ricercatori da ogni parte del mondo hanno potuto connettersi alla sala sperimentale via Internet, tramite un canale video e uno audio bidirezionale, e controllare la movimentazione del bersaglio.