Wireless industriale, un altro pilastro del magazzino

Il wireless industriale ha acquisito un ruolo preponderante nel funzionamento dei magazzini e dei centri di produzione: i sistemi di controllo, i programmi di gestione, ma anche dispositivi come i terminali a radiofrequenza o i mezzi di produzione comunicano tra loro tramite una rete wireless.

Sempre più aziende decidono di robotizzare il magazzino mediante sistemi di stoccaggio o trasporto automatici come i trasloelevatori, i robot mobili o i veicoli a guida automatica. Il wireless industriale, a differenza della rete wireless domestica, nasce per coordinare i PLC, sistemi di controllo o computer che partecipano nelle operazioni del magazzino 4.0.

Cos’è il wireless industriale?

Il Wi-Fi industriale, noto anche con l'acronimo di IWC (Industrial Wireless Communication) è la tecnologia ethernet wireless che si utilizza nei magazzini, nei centri di produzione o in qualsiasi installazione dove siano stati implementati dei software di gestione magazzino e dei sistemi di controllo di macchine industriali o altre attrezzature automatiche.

Ethernet è uno standard che definisce le caratteristiche e i requisiti per collegare differenti computer e dispositivi abilitati su una stessa rete locale (LAN). La rete ethernet wireless usa le onde radio per trasmettere e ricevere dati. Funziona in questo modo: un dispositivo router, con connessione Internet e wireless, scambia dati con altri dispositivi abilitati con la tecnologia di rete wireless come i computer, i televisori o gli smartphone.

La rete ethernet industriale impiega la stessa tecnologia del wireless domestico, ma adattata alle particolarità dei centri logistici e di produzione. Il punto di connessione (che può essere installato in armadi industriali, computer o altri dispositivi) funziona in un intervallo di temperature molto più ampio e ha una maggiore resistenza agli urti, alle vibrazioni o al rumore.

L'ingresso di nuove tecnologie nel magazzino, come l'Internet delle Cose Industriali (IIoT) o la realtà aumentata, rafforzano il ruolo del wireless industriale. “Con l'uso di telecamere wireless intelligenti e tecnologie di visione, è possibile applicare tecniche come il controllo visivo remoto, il monitoraggio intelligente dei prodotti e il rilevamento dei guasti”, afferma Michael Cheffena, professore del Dipartimento di Ingegneria dell'Università Norvegese di Scienza e Tecnologia, nella sua pubblicazione Industrial wireless communications over the millimeter wave spectrum: opportunities and challenges. Secondo l'autore: “Le capacità visive consentono ai robot, alle macchine e ad altri sistemi di automazione industriale di interagire in modo significativo con gli oggetti e di muoversi in sicurezza nel loro ambiente”.

Differenze tra wireless domestico e wireless industriale

La rete ethernet domestica e quella industriale condividono tecnologia e funzionamento. Tuttavia, ci sono grandi differenze tra le due come, ad esempio:

• Volume dei dati: il Wi-Fi utilizzato nelle case, negli spazi pubblici o negli uffici è una connessione predefinita che impiega grandi volumi di dati tra pochi dispositivi. Il Wi-Fi industriale, invece, viene configurato per inviare costantemente piccoli pacchetti di dati ad alta velocità.
• Livello della batteria: l'hardware e il software usati dalla rete industriale sono progettati per funzionare durante lunghi periodi di tempo senza bisogno di caricare la batteria. Come mai? I sistemi di controllo si trovano spesso in luoghi di difficile accesso, non sono quindi così facili da alimentare come uno smartphone.
• Affidabilità: in una rete industriale, attributi come affidabilità e precisione sono fondamentali per garantire il coordinamento e il corretto funzionamento dell'impianto.

In definitiva, a differenza dell’Internet domestico, il wireless industriale non è stato progettato per inviare grandi volumi di dati come immagini o file video. La connessione industriale richiede minori volumi di dati, ma una maggiore interazione tra i dispositivi e una latenza minore per evitare interruzioni che potrebbero compromettere il funzionamento dell'impianto.

Vantaggi del wireless industriale

Nell’implementazione di un wireless industriale in un’installazione, lo scopo principale è collegare in modo affidabile e veloce il software di controllo, di gestione e produzione con sensori e strumenti per rendere più efficienti i processi logistici e produttivi dell'azienda.

In ogni caso, la maggiore efficienza non è l'unico vantaggio dell'implementazione di questo tipo di rete wireless:

• Gestione senza errori: l'installazione di sensori e software che operano con wireless industriale permette di identificare sovraccosti ed errori nei processi logistici e di produzione. L'utilizzo della rete wireless industriale garantisce un invio veloce e affidabile dei dati che vengono continuamente elaborati dai sistemi collegati alla rete.
• Produttività delle attrezzature: la connessione tra gli elementi automatizzati che operano nel centro consente al software di misurare esattamente le prestazioni, massimizzando la capacità di lavoro di tutta la strumentazione.
• Manutenzione e anticipazione dei guasti: i sensori incorporati negli strumenti inviano costantemente informazioni sullo stato e le prestazioni delle attrezzature. Un software collegato alla rete industriale ha il compito di avvertire il responsabile sullo stato delle apparecchiature.

La rete wireless industriale, pertanto, fornisce una connessione continua e roaming ai mezzi automatici, nonché la necessaria connettività ai terminali a radiofrequenza e ai computer ubicati nel magazzino.

Come potenziare il wireless industriale nel magazzino?

Un Wi-Fi industriale potente è basilare per adattarsi alle nuove tecnologie e avere così un magazzino coordinato ed efficiente. Una connessione wireless debole in alcuni punti dell'installazione, infatti, può portare ad una mancanza di coordinamento tra i vari mezzi automatici o può accadere che i sensori si scolleghino e, di conseguenza, che la produttività e la sicurezza vengano compromesse.

Per garantire la massima efficienza in un magazzino, è essenziale calibrare sia la potenza del wireless industriale sia la portata: è imprescindibile che un segnale wireless sia sufficiente a raggiungere tutte le aree dove operano i dispositivi che funzionano tramite connessione a Internet come, ad esempio, i sensori di ossigeno o di temperatura negli impianti di produzione o le pistole per picking e i veicoli a guida automatica nei magazzini.

Nel rapporto Guide to industrial wireless systems deployments, promosso dal National Institute of Standards and Technology (NIST) degli Stati Uniti, gli autori descrivono i vantaggi dell'utilizzo del Wi-Fi nell'industria: “La tecnologia wireless presenta molti vantaggi rispetto alle installazioni via cavo, ma anche molti inconvenienti. Le applicazioni della tecnologia wireless nelle fabbriche possono includere il monitoraggio dei processi, l'avviso sullo stato delle attrezzature, il monitoraggio dei prodotti e delle risorse e il controllo dei sistemi automatizzati.” Il rapporto dell'agenzia nordamericana sottolinea anche gli aspetti da tenere in considerazione quando si opta per il Wi-Fi industriale: “La scelta di una tecnologia wireless dipenderà dal risparmio sui costi previsti rispetto alle opzioni via cavo e dai requisiti tecnici richiesti dall'azienda. Questi ultimi sono di solito legati alla mobilità, alla latenza o a eventuali perdite di connessione”.

Questi requisiti tecnici rendono necessario studiare e pianificare l'implementazione della rete wireless nell'installazione. Quando si installa un Wi-Fi industriale in un magazzino o in un impianto di produzione, bisogna valutare la complessità dei suoi cicli operativi: questi centri sono solitamente grandi spazi aperti, il che rende difficile avere una buona connessione in tutte le zone. Per questo motivo, è primordiale considerare l'installazione della rete wireless industriale durante la progettazione del magazzino e la pianificazione logistica, poiché si deve decidere dove collocare i punti di accesso in base ai cicli operativi, alle postazioni di lavoro o ai mezzi di movimentazione automatici.

La stessa cosa accade in un impianto di produzione. Uno studio previo all'implementazione del Wi-Fi industriale consente di misurare in anticipo la propagazione del segnale radio, il che aiuta a rilevare il numero ideale di punti di accesso e dove dovrebbero essere posizionati.

Wireless industriale, un componente chiave in un magazzino produttivo

È necessario disporre di un Wi-Fi industriale che possieda una potenza sufficiente così come che sia affidabile e abbia una portata sufficiente per connettersi a tutti i dispositivi del centro. Per questo motivo, risulta essenziale pianificare in anticipo l'installazione del Wi-Fi industriale nell'impianto di produzione o nel magazzino, tenendo conto di fattori quali il grado di automazione, l'implementazione di un software di gestione o il numero di postazioni di lavoro.

Nonostante le difficoltà nell'installazione del wireless industriale, questo tipo di rete permette di raggiungere la massima produttività delle attrezzature e crea, inoltre, un ambiente di lavoro sicuro, efficiente e senza errori.