Esaminando casi d'uso specifici e architetture di sicurezza, diventa chiaro come il "pensiero ambizioso" possa diventare realtà anche nell'industria di processo e perché ora sia il momento giusto per iniziare.
Cosa rappresenta la "X" in GAIA-X, Manufacturing-X e Process-X? Inizialmente, l'attenzione si è probabilmente concentrata su "eXchange", l'idea di condivisione delle informazioni. Tuttavia, dato il calo del 20% della produzione registrato dall'industria chimica tedesca dal 2021, un'altra interpretazione potrebbe essere più plausibile: la "X" potrebbe rappresentare l'industria tecnologica della Silicon Valley, in particolare la mentalità "moonshot" dell'innovazione radicale moltiplicata per "10".
Si tratta di parole altisonanti che sembrano ignorare completamente le realtà tecniche e finanziarie. Tuttavia, ci sono motivi di ottimismo: decenni di intensa collaborazione tra numerose importanti organizzazioni di utenti, produttori e standard hanno permesso l'integrazione sempre più automatizzata di dispositivi, sistemi, processi e applicazioni all'interno e all'esterno dei processi industriali principali, fornendo una solida base per una vera rivoluzione digitale nell'industria di processo.
NOA come base per uno scambio sicuro di dati OT/IT.
NAMUR Open Architecture (NOA) è un concetto introdotto nel 2016 e da allora in continuo sviluppo. Consente alle applicazioni IT di accedere in modo sicuro ai dati provenienti dai sistemi di controllo di processo – il cuore della produzione chimica, petrolchimica e farmaceutica – senza compromettere l'integrità dei sistemi di controllo. NOA separa il dominio tradizionale dell'automazione da un nuovo dominio di monitoraggio e ottimizzazione (M+O), più strettamente allineato al mondo dell'IT e dell'IoT.
Un elemento centrale è l'utilizzo di PA-DIM (Process Automation Device Information Model) come implementazione del modello informativo NOA. Ciò consente una descrizione semanticamente standardizzata dei dati più importanti provenienti dai dispositivi di campo basati su OPC UA, rappresentando un cambiamento rivoluzionario per l'interoperabilità e frutto della collaborazione tra FDT Group, FieldComm Group, ISA 100 WCI, NAMUR, ODVA, OPC Foundation, PROFIBUS e PROFINET International, VDMA e ZVEI.
NOA per impianti nuovi ed esistenti:
NOA offre due vantaggi: negli impianti nuovi (greenfield), che si basano sempre più su tecnologie moderne come l'approccio Module Type Package (MTP) e i dispositivi di campo APL basati su Ethernet, è possibile estendere lo scambio di grandi quantità di dati in modo significativamente più rapido al dominio M+O. Negli impianti esistenti (brownfield), i dati di processo possono essere estratti in modo semplice e affidabile dall'automazione centrale di processo e quindi utilizzati per applicazioni di monitoraggio e ottimizzazione al di fuori dei sistemi di controllo di processo. In un progetto pilota presso il parco industriale di Höchst, un impianto esistente è attualmente in fase di ammodernamento per essere conforme a NOA utilizzando dispositivi di campo basati su 4-20 mA in grado di trasmettere dati esternamente tramite il canale NOA con il minimo sforzo utilizzando HART, PROFIBUS e un gateway NOA. Questo fa parte del progetto di implementazione NOA in corso, una collaborazione tra NAMUR e ZVEI. I risultati saranno presentati all'Assemblea Generale di NAMUR nel novembre 2025.
Process-X: Collaborazione digitale automatizzata tra aziende.
Se NOA sta accelerando la trasformazione digitale all'interno di un'azienda manifatturiera, cosa si potrebbe ottenere se le aziende lungo tutta la catena di fornitura potessero collaborare digitalmente in modo automatizzato?
Alla fiera di Hannover di quest'anno, ZVEI ha presentato un esempio innovativo: il caso d'uso "Produzione di vapore predittiva" dell'iniziativa Process-X di NAMUR. Grazie alla connessione intelligente di aziende energetiche, del gestore del parco industriale e dei vari utilizzatori di calore di processo, è possibile conciliare in anticipo l'energia disponibile con il calore di processo richiesto. Ciò consente di ridurre le emissioni di CO2 e i costi.
Le data room offrono un ambiente affidabile e costituiscono la base per la collaborazione digitale tra aziende. In questo contesto, le imprese possono condividere informazioni in modo sicuro, riservato e standardizzato, mantenendo il pieno controllo sui propri dati. Ciò significa che i dati non vengono archiviati centralmente nel cloud, ma scambiati direttamente tra le aziende, senza che queste debbano sviluppare autonomamente l'infrastruttura necessaria. I primi fornitori di data room si sono consolidati, ad esempio, come Cofinity-X per l'iniziativa Catena-X nel settore automobilistico. Tuttavia, anche in assenza di un fornitore di data room consolidato, le aziende del settore di processo possono e devono creare internamente le condizioni per lo scambio automatizzato di dati tra le aziende. Oltre alla NOA (Network of Architecture), questo obiettivo può essere raggiunto attraverso un'infrastruttura di interfaccia di gestione con impostazione di parametri semantici.
Administration
Shell (AAS) è stato sviluppato e continua ad essere sviluppato come gemello digitale o interfaccia di gestione digitale per le risorse industriali, nell'ambito di una collaborazione tra la piattaforma Industria 4.0 e numerosi istituti di ricerca, partner industriali e organismi di normazione. L'Industrial Digital Twin Association (IDTA) coordina la descrizione dell'AAS stesso e la creazione dei cosiddetti sottomodelli per l'AAS, che garantiscono l'interoperabilità dei dati per casi d'uso specifici. Un buon esempio è il sottomodello ZVEI "Digital Nameplate for Industrial Equipment", utilizzato anche nel progetto KI-sy Twin.
Il sistema di gestione degli asset (Asset Asset Management, AAS) è un archivio digitale di tutte le informazioni rilevanti relative a un asset, suddivise in sottomodelli. È modulare, leggibile automaticamente e basato su sottomodelli standardizzati. Come il modello informativo NOA PA-DIM, utilizza identificatori semantici come IEC CDD (Common Data Dictionary) o eCl@ss per descrivere i dati in modo univoco e può utilizzare formati consolidati come JSON, XML e OPC UA. Questo lo rende ideale per estrarre in modo sicuro dati precedentemente presenti nei sistemi di controllo di processo ma inaccessibili esternamente senza notevoli sforzi, come ad esempio i dati della piramide di automazione NOA, e per scambiarli tra aziende tramite l'AAS senza traduzioni o mappature manuali dei dati.
Il progetto KI-sy Twin: comunicazione completa dal dispositivo di campo al cloud.
Nel progetto KI-sy Twin, Fraunhofer IFF e IOSB-INA, insieme a partner industriali, stanno creando un nuovo dimostratore mobile per la digitalizzazione. L'hardware industriale reale di un dimostratore mobile (vedi foto) è combinato con modelli di apprendimento automatico, AAS e tecnologie di spazio dati in un sistema simile a quello di produzione. AAS è l'interfaccia chiave.
Le informazioni provenienti da sensori industriali e dispositivi di campo che fanno parte del sistema di controllo, così come da sensori di nuova acquisizione, vengono trasferite in formato PA-DIM e assegnate all'AAS tramite un gateway NOA. Per i componenti per i quali questa operazione non può essere eseguita automaticamente, o per ulteriori confronti, vengono creati AAS di componente utilizzando modelli in linguaggio naturale (LLM). Questi vengono utilizzati anche per assegnare la struttura dell'impianto come AAS. Tutti i componenti sono integrati in modo sicuro con un firewall Moxa certificato secondo la norma IEC 62443. L'architettura dell'impianto dimostrativo si basa sul concetto di sicurezza NOA.
I sistemi relativi alla produzione, come CAE, ERP e Datahub, sono collegati a questa immagine digitale. Se vengono apportate modifiche all'AAS, ad esempio a causa della sostituzione di un dispositivo, questi sistemi vengono notificati. I sistemi decidono quindi autonomamente in che misura è necessario l'intervento dell'utente o se le modifiche possono essere applicate automaticamente. Sven Schiffner, del Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation (IFF) di Magdeburgo, spiega: "Grazie alle implementazioni previste dal progetto, è facile utilizzare strumenti digitali anche negli impianti esistenti. Gli operatori degli impianti possono impiegare risorse umane preziose in modo più efficiente e raccogliere facilmente dati aggiuntivi integrando nuovi sensori. Stiamo creando un linguaggio che tutti i sistemi parlano: AAS". In occasione dell'assemblea generale del NAMUR nel novembre 2025, i partecipanti al progetto presenteranno le sfide e le migliori pratiche, fornendo preziosi consigli per progetti simili. Il dimostratore sarà presentato in quell'occasione e i partecipanti avranno l'opportunità di provarlo di persona.
La sicurezza come fattore abilitante:
un concetto di sicurezza ben ponderato è assolutamente necessario per la trasformazione digitale dell'industria di processo. Prima di NOA, l'apertura della piramide dell'automazione era impensabile. Con un solido concetto di sicurezza per NOA e l'integrazione di AAS, la cooperazione digitale tra aziende attraverso gli spazi dati può diventare realtà, senza rischi incalcolabili per la produzione.
Conclusioni e prospettive:
La combinazione di tecnologie come NOA, AAS e modelli informativi standardizzati costituisce la base tecnica e semantica per la digitalizzazione scalabile dell'industria di processo. Consente di ridurre le emissioni di CO2, diminuire il consumo energetico e preservare le risorse, soddisfacendo al contempo in modo intelligente i requisiti normativi. Offre inoltre ai dipendenti una piattaforma per lo scambio automatizzato di dati, conoscenze e innovazioni, che può aumentare significativamente la produttività.
Ciò rappresenta un'opportunità storica per l'industria di processo tedesca, dai prodotti chimici e petrolchimici a quelli farmaceutici e alimentari. In Europa, e in particolare in Germania, esiste un ecosistema di associazioni, istituti di ricerca e aziende, nonché una rete di esperti, che si impegnano con notevole dedizione nello sviluppo congiunto di nuovi standard e tecnologie che diventeranno punti di riferimento a livello globale. La standardizzazione e l'implementazione richiedono ancora un po' di pensiero innovativo. Ciò significa che tutti possono attendere con grande interesse il rapporto economico VCI per il 2030.
