Overview Prodotto
Gefran, in cooperazione con 40Factory ha lanciato sul mercato MAX, la nuova soluzione di Industrial IoT dedicata ai costruttori di macchine e alle aziende manifatturiere.
MAX è una soluzione basata su un insieme di microservizi Docker che coprono tutti gli aspetti della filiera del dato. Dall’acquisizione dati dai PLC (data layer) fino alla visualizzazione dei risultati di analytics sul web (web layer).
A livello di “data layer”, i principali servizi includono l’acquisizione di dati dal PLC, la loro aggregazione e memorizzazione, la trasmissione verso cloud, la rilevazione di anomalie e la scrittura di dati sul PLC.
A livello di “web layer”, i principali servizi includono l’autenticazione degli utenti, la gestione dei dati, la creazione di alert in base a regole, l’analisi di immagini e la trasmissione di dati al front end (ovvero all’interfaccia di visualizzazione).
Questi microservizi costituiscono la base di tutti i moduli base di MAX e anche delle funzionalità aggiuntive.
Inoltre, a partire dal data manager implementato nel web layer, è possibile esporre delle API (application programming interfaces) per integrare i dati provenienti da MAX in applicazioni di terzi
Architetture di sistema MAX
Le architetture di sistema MAX si distinguono in primo luogo in base a come viene gestita la realizzazione e visualizzazione delle dashboard.
Quando la creazione e visualizzazione delle dashboard è gestita interamente in locale, si parla di architetture edge
– l’architettura più semplice prevede un singolo edge device, che implementa localmente tutti i servizi, senza collegarsi al cloud; la visualizzazione avviene tramite pannello della macchina o PC locale
– un’evoluzione della precedente architettura prevede un collegamento al cloud, consentendo l’installazione di docker sull’edge device attraverso il servizio Portainer gestito dal MAX Control Center
– un’ulteriore generalizzazione dell’architettura edge prevede l’installazione di molteplici edge device (per esempio, uno per macchina; le funzioni di autenticazione, storicizzazione, back-end e front-end possono essere centralizzate su un singolo device a livello di plant.
Le architetture edge sono particolarmente adatte in caso di applicazioni “mission critical” ed elevati volume di dati scambiati. Per contro, richiedono maggiore hardware a livello locale e sono un po’ più complesse da configurare.
Si parla di architettura ibrida con una componente cloud quando la realizzazione e visualizzazione delle dahsboard avviene a livello web. I dati vengono raccolti da uno o più edge device e trasferiti a livello di cloud.
Esistono sempre due layer cloud: uno di proprietà del cliente, dove vengono immagazzinati i dati, e uno gestito da 40Factory per conto di Gefran, dove vengono implementati i moduli MAX. In questo modo, i dati rimangono sempre sotto il controllo del cliente, mentre la gestione delle applicazioni MAX è centralizzata, in modo da garantire la massima disponibilità e il continuo aggiornamento. Poiché entrambi i layer sono implementati su Microsoft Azure, la comunicazione cloud-to-cloud risulta rapida e facile da configurare.
La modalità di accesso cloud è particolarmente indicata per parchi macchine distribuiti geograficamente e consente di alleggerire l’infrastruttura hardware implementata nel plant.
Integrazione di MAX con G-Mation
La piattaforma G-Mation si presta particolarmente bene per supportare l’implementazione di MAX sia in modalità full edge che ibrida
Innanzitutto, l’architettura docker consente di implementare e aggiornare con facilità le app dockerizzate di MAX, anche su macchine già presenti in campo.
Inoltre, l’architettura webserver di G-Mation, grazie alla tecnologia NGINX, consente di gestire backend addizionali, oltre a quello integrato nel PLC per il controllo e la configurazione della macchina.
In particolare, il backend contenuto nei docker MAX consente di richiamare l’applicazione e i suoi moduli direttamente sul pannello operatore G-Mation, basato su tecnologia web.
E’ altrettanto semplice che aprire una nuova finestra nel browser del vostro personal computer.
Un altro dei vantaggi principali dell’integrazione di MAX con G-Mation è l’accesso diretto ai dati del PLC: è stato predisposto un docker “data collector” che mappa direttamente le variabili del PLC sul database interno di MAX, aumentando la velocità di accesso ai dati ed eliminando la necessità di programmare la comunicazione su protocolli esterni al PLC.
Per quanto riguarda l’implementazione ibrida, con accesso al cloud, la disponibilità di una VPN dockerizzatta direttamente sul PLC G-Mation consente di raggiungere la piattaforma cloud di MAX in tutta sicurezza, senza dover passare attraverso gateway addizionali.
Ai fini di un implementazione full edge, gli 8 GB di memoria e l’architettura multicore della CPU consentono di implementare localmente molte funzionalità di MAX senza rallentare in alcun modo il controllo della macchina.
Utilizzo di un singolo edge device per gestire più macchine
In alcune configurazioni di linee di produzione, può essere utile configurare un singolo edge device per gestire più macchine.
Questo edge device può essere implementato con PLC a bordo di una delle macchine, oppure come industrial PC indipendente.
In questa configurazione, è necessario configurare dei flussi di comunicazione tra le tutte le macchine e l’edge device.
In particolare, gli edge device MAX si interfacciano con i PLC utilizzando una suite di protocolli standard di automazione. Questi protocolli, inclusi Modbus, OPC Unified Architecture (OPC UA) ed EtherNet/IP, sono progettati per garantire uno scambio di dati senza interruzioni tra diverse piattaforme hardware e software.
La base della comunicazione tra edge device MAX e PLC è prevalentemente monodirezionale. Questo approccio si concentra principalmente sulla lettura dei dati dai PLC ai dispositivi MAX Edge. L’importanza della comunicazione in sola lettura risiede nella sua capacità di minimizzare i rischi di interruzioni non intenzionali delle operazioni dei PLC.
Esistono anche scenari applicativi che richiedono che gli edge device MAX si impegnino in una comunicazione bidirezionale con i PLC. Un’applicazione critica della comunicazione bidirezionale è la gestione degli ordini di produzione. Questo tipo di comunicazione bidirezionale viene eseguito solo se il modulo job executor è configurato nella configurazione di MAX