Con l’evoluzione delle reti 5G si assisterà ad un totale cambiamento nella definizione delle infrastrutture di rete fino ad oggi progettate, portando alla creazione di un ecosistema tecnico economico in grado di adattarsi in maniera opportuna ai differenti mercati verticali (vertical). Ciò condurrà alla generazione di nuove applicazioni rispondenti alle specifiche esigenze di ciascun vertical sulla base delle caratteristiche avanzate che la nuova rete sarà in grado di offrire.
Un tale paradigma non potrà non influenzare l’ormai imminente quarta rivoluzione industriale la cui effettiva realizzazione è strettamente legata alla disponibilità di connessione ad elevate prestazioni che ne costituisce il fattore abilitante.
Industria 4.0 è il termine che più frequentemente di altri (come industria digitale, industria intelligente, l’Internet of things, manifattura avanzata) viene utilizzato per indicare una serie di rapide trasformazioni tecnologiche che non riguardano in maniera esclusiva l’evoluzione dell’automazione, ma, sulla base dell’evoluzione dei sistemi per il monitoraggio dei processi industriali, anche la possibilità di rivoluzionare il processo di gestione e controllo attraverso la definizione del concetto di “Smart Factory”: un modello di fabbrica intelligente del futuro, dove sistemi guidati dai computer e dispositivi che comunicano tra di loro sovraintendono a processi fisici e prendono decisioni decentralizzate basate su meccanismi di auto-organizzazione (Cyber Phisical Systems – CPS).
Fig.1: Diagramma radar delle prestazioni attese della rete 5G (Fonte [1])
In tale contesto, le attuali tecnologie di comunicazione appaiono carenti per quanto riguarda una serie di aspetti chiave che vanno dalle prestazioni radio alla gestione di requisiti eterogenei, dalla sicurezza all’affidabilità e gestione flessibile di rete e servizi. Lo sviluppo della rete 5G consentirà di offrire soluzioni a queste limitazioni grazie soprattutto al superamento dell’utilizzo di reti dedicate per soddisfare specifici requisiti in quanto questi potranno essere ottenuti sfruttando caratteristiche di configurabilità e di flessibilità della nuova infrastruttura. Si favorirà in questo modo l’interoperabilità tra i diversi segmenti della catena produttiva e di distribuzione e la realizzazione di applicazioni complesse e trasversali ai diversi settori.
L’infrastruttura di comunicazione 5G permetterà inoltre di realizzare nuovi sistemi di monitoraggio e controllo. Ciò grazie all’implementazione dell’IoT per l’acquisizione dei dati e la successiva elaborazione, in ottica Big Data, che consentirà di gestire da remoto complesse realtà industriali dislocate in differenti zone (capannoni di produzione, stoccaggio, logistica in generale) attraverso la realizzazione di un sistema di controllo da remoto (“Remote Diagnostics Control Room”) in cui verranno prese decisioni e inviate segnalazioni sulla base dei dati monitorati raccolti ed elaborati provenienti dalle varie strutture (catena di produzione, ecc.).
Va ricordato che, l’industria manifatturiera costituisce senza dubbio uno dei vertical più esigenti rispetto ad alcuni requisiti specifici ed in particolare a:
- valori di latenza estremamente bassi;
- valori disponibilità estremamente elevati;
- copertura radio indoor affidabile in ambienti critici;
- bassi costi di comunicazione;
- alta efficienza energetica per merci prodotte di tipo connesso.
Pertanto, le caratteristiche dell’infrastruttura 5G consentiranno di realizzare soluzioni (con differenti requisiti in termini di time-critical) rispondenti alle esigenze necessarie per la gestione dei processi produttivi. In questo contesto il 5GPPP, organismo composto da industrie, operatori e centri di ricerca per la maggior parte europei che elabora normative per la rete 5G, ha identificato cinque classi di casi d’uso, ciascuna delle quali rappresenta un differente sottoinsieme di requisiti per le reti produttive e per la catena di distribuzione, [2]. Nello specifico:
- ottimizzazione dei processi time-critical al fine di minimizzare i difetti di produzione con maggiore efficienza e sicurezza dei lavoratori, attraverso l’integrazione di tecnologie di rilevamento massivo, tra le quali la scansione 3D, l’adozione di tecnologie indossabili e l’impiego di robot collaborativi in sistemi di controllo ad anello chiuso. Questa famiglia dei casi d’uso è caratterizzata da latenze di comunicazione che possono scendere anche al di sotto di 1ms;
- ottimizzazioni dei processi non time-critical al fine di ottenere una maggiore flessibilità ed ecosostenibilità e per aumentare l’efficienza operativa, per esempio attraverso la gestione di livelli di stock minimi. Per questi casi d’uso, la copertura radio indoor e l’alta disponibilità dei sistemi costituiscono requisiti chiave, viste la criticità tipiche degli ambienti industriali quali la presenza di elementi metallici in percentuale elevata che causano un forte degrado del segnale di propagazione radio;
- manutenzione e controllo da remoto al fine di ottimizzare i costi operativi, incrementando i tempi di attività. Questa famiglia di casi d’uso prevede l’integrazione di tecnologie di realtà virtuale in 3D e richiede larghezze di banda elevate per rendere possibile, ad esempio, la manutenzione a distanza su scala mondiale, con l’ausilio di video di alta qualità;
- comunicazione continua all’interno dell’impresa e tra imprese al fine di consentire il monitoraggio di attività distribuite in aree molto estese, l’efficiente coordinamento delle attività attraverso la catena del valore e l’ottimizzazione dei flussi logistici. La connettività richiesta per supportare questi casi d’uso, deve garantire elevati requisiti di flessibilità, affidabilità e continuità di servizio per le diverse tecnologie di accesso, così come il supporto della mobilità;
- definizione prodotti connessi, per facilitare la creazione di nuovi servizi attraverso la disponibilità di dati raccolti, in tempo reale, durante il ciclo di vita completo del prodotto. Per questi casi d’uso vi è la necessità di sistemi con consumi energetici estremamente bassi (per garantire elevata autonomia) ed altrettanto bassi costi delle piattaforme di comunicazione.
In pratica, la realizzazione della “Factory of the Future” è basata sulla possibilità, grazie al 5G, di digitalizzare il settore industriale, attraverso la disponibilità di connessione a vari livelli: “Connected Factory” per la gestione da remoto delle unità manifatturiere intelligenti, “Connected Value Chain” per ottimizzare i processi industriali e “Connected products” per il monitoraggio dei prodotti finali realizzando una connessione anche con l’utente finale. In particolare, per quest’ultimo livello, la realizzazione di prodotti “parlanti” promuoverà il diritto dei consumatori all’informazione, contribuendo a tutelarne la salute, la sicurezza e gli interessi economici in ottemperanza a quanto previsto dall’articolo 169 del Trattato di funzionamento dell’Unione Europea. Il monitoraggio continuo dei prodotti faciliterà altresì la realizzazione di sistemi anticontraffazione con ovvi vantaggi sia per gli utenti finali, sia per i produttori.
In definitiva, da quanto riportato, è possibile prevedere facilmente come questa evoluzione conduca anche ad una trasformazione delle attuali catene del valore con la conseguente definizione di modelli di business innovativi.
Come molti osservatori e studiosi, anche la Commissione Europea è convinta che la digitalizzazione dell’industria possa incrementare la produttività ed il valore aggiunto delle imprese europee stimolando la crescita economica e individuando nello sviluppo dell’infrastruttura di comunicazione 5G uno dei fattori chiave per raggiungere tale obiettivo. In tal senso, nello scorso mese di aprile la Commissione Europea ha pubblicato una Comunicazione specifica sulla normazione delle TLC per il mercato unico digitale, [3] nella quale è dichiarata la priorità di garantire che il processo di normazione della rete 5G, guidato dall’industria, supporti fin dall’inizio i modelli di business digitali innovativi dei mercati verticali.
In ambito italiano, come preannunciato dal MiSE, [4], il Governo sta predisponendo un piano d’azione su Industria 4.0, che sarà sottoposto alle parti sociali, eventualmente emendato, e poi inserito nella legge di Stabilità, nel quale saranno identificate alcune aree su cui sarà concentrata l’azione di policy. Tra queste, quelle che fanno riferimento ai “fattori abilitanti” e agli “standard di interoperabilità, sicurezza e comunicazione IoT”, non possono prescindere dallo sviluppo di reti di futura generazione di cui il 5G è l’espressione, la cui definizione richiede una sempre più marcata sinergia tra il mondo ICT e il settore industriale.
Riferimenti
[1] 5 GPP, “5G Vision, The 5G Infrastructure Public Private Partnership: the next generation of communication networks and services”, 2015
[2] 5 GPP White Paper, “5G and the Factories of the Future”, 2015
[3] COMUNICAZIONE DELLA COMMISSIONE AL PARLAMENTO EUROPEO, AL CONSIGLIO, AL COMITATO ECONOMICO E SOCIALE EUROPEO E AL COMITATO DELLE REGIONI, Priorità per la normazione delle TIc per il mercato unico digitale, COM(2016) 176 final, Bruxelles, 19.4.2016
[4] Audizione presso la Camera dei Deputati del Ministro dello Sviluppo Economico Carlo Calenda sul tema Industria 4.0, Roma, 15.6.2016