Edge computing e IoT: tecnologie emergenti per l'industria 4.0 | Trueverit
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Edge Computing IoT

Edge computing e IoT: una coppia, neanche troppo strana, di tecnologie che aiuteranno a rendere prodotti e processi sempre più intelligenti ed interconnessi. L’edge computing, infatti, è strutturato per consentire, sfruttare e valorizzare esperienze digitali nel punto di convergenza tra persone, app e cose. Vediamo perché.

EDGE COMPUTING E IOT: DUE SETTORI IN RAPIDA CRESCITA

La tecnologia cloud è ormai al centro delle architetture IT della maggior parte delle aziende. Il cloud ha trasformato il modo di gestire e conservare i dati, garantendo più affidabilità, più agilità e rapida scalabilità. D’altro canto, porta con sé alcune limitazioni, a partire dal lag, la latenza. Per quanto le connessioni a Internet siano sempre più veloci, in certi casi, soprattutto in ambito industriale, anche pochi millisecondi di latenza possono essere inaccettabili quando i dati devono essere gestiti in tempo reale, senza ritardo. Come nel caso di una serie di muletti che girano autonomamente in un magazzino.

In queste situazioni entra in gioco l’edge computing, una risposta tecnologica all’esplosione di Internet of Things. L’edge segue una filosofia diversa. In contrapposizione alla centralizzazione dei dati e alla loro elaborazione su uno o più data center tipica del cloud computing, con l’edge i dati vengono elaborati dove vengono acquisiti, per esempio all’interno di un carroponte, su una nave, su un’auto a guida autonoma, in una coltivazione estensiva di grano, riducendo al minimo la latenza. In tandem con la diffusione del 5G, che facilita nuovi scenari per l’industria 4.0, le smart city, gli smart building e le smart farm, l’edge sta acquisendo sempre più importanza e si rivelerà una tecnologia di importanza critica per i prossimi anni.

EDGE COMPUTING: MERCATO, TREND E APPLICAZIONI

I numeri di un mercato in crescita

Secondo il rapporto Edge Computing Market by Application – Global Forecast to 2027, pubblicato da Meticulous Research, il mercato dell’edge computing crescerà con un tasso del 39,4%, arrivando a valere 28,07 miliardi di dollari entro il 2027. Nel 2018, valeva appena 8.5 miliardi di dollari. Non è un caso che Gartner lo includa fra i 10 trend che saranno strategici per il 2020. Noi stessi lo abbiamo inserito nelle previsioni IoT 2020. L’ “edge computing diventerà un fattore dominante praticamente per ogni settore e use case man mano che l’edge verrà potenziato con nuove e più sofisticate risorse di calcolo e di archiviazione” – ha spiegato Brian Burke, VP of research di Gartner – “Dispositivi edge come robot, droni e auto a guida autonoma accelereranno questa transizione”.

Le applicazioni tipiche di edge computing e IoT

  • Le banche e gli istituti finanziari sono stati fra i primi a comprendere l’importanza dell’edge computing, ancora prima che si chiamasse così. Non è un caso se le infrastrutture dedicate alle operazioni di HFT (High Frequency Trading) sono posizionate il più vicino possibile agli stock exchange, così da ridurre al minimo la latenza, che in questo tipo di operazioni è fondamentale.
  • Ora però si stanno aprendo nuovi scenari in diversi settori, a partire dalla guida autonoma o assistita: le strade delle smart city saranno riempite di sensori, droni di sorveglianza, telecamere, lidar – così come queste automobili – e il modo migliore di gestire questa enorme massa di informazioni è dove i dati vengono generati: i pochi millisecondi necessari a comunicare con un server remoto possono fare la differenza fra un sistema di frenata automatica efficace e uno che agisce in ritardo.

Tre elementi tipici del paradigma edge

  • Guardando alla variabile “tempo”, elaborare i dati ai “bordi” logici della rete, l’edge appunto, è un fattore chiave anche per il mondo dell’industria, dove accelerare al massimo il passaggio azione – retroazione tra oggetti e macchinari che interagiscono è vitale. L’elaborazione dati in locale in tempo reale abilita nuovi scenari di video processing, real time analytics e automation e permette di ottimizzare il ciclo produttivo.
  • Edge computing ed IoT vanno bene in tandem anche per un motivo di costi. Man mano che aumenteranno, inevitabilmente, gli oggetti connessi (Gartner stima che saranno più di 20 miliardi entro la fine del 2020), sarà generata una montagna di dati. Impossibile pensare di inviarli in continuazione avanti e indietro sulla “nuvola”, sarebbe ben poco efficiente. Meglio elaborarli in locale, subito, e inviare successivamente sul cloud solo le informazioni che ha senso spostare, risparmiando sui costi di trasporto.
  • Il terzo fattore che giustifica il fit tra edge computing ed IoT è proprio la disponibilità di connettività. Il riferimento è a tutti gli scenari dove il cloud sarebbe un ostacolo a causa dell’assenza di connettività ultraveloce: le piattaforme petrolifere, ad esempio, ma anche le navi da crociera, i mezzi di trasporto quando attraversano aree con bassa copertura. Un edge gateway, ad esempio, può elaborare i dati e inviare al cloud solo i dati rilevanti, riducendo le esigenze di larghezza di banda, oppure li può inviare al dispositivo di partenza in caso di esigenze applicative semplici, in tempo reale. In sostanza – requisito fondamentale per l’Industrial IoT – l’edge computing garantisce una data continuity “cloud like” che ne ha fatto un abilitatore fondamentale delle applicazioni di Industria 4.0.

L’edge computing non è un’alternativa al cloud

Per qualche tempo si è dibattuto se edge e cloud fossero due tecnologie alternative. L’opinione comune, dopo un primo periodo di discussione, è che edge e cloud non siano in competizione, tutt’altro. Sono due tecnologie che convivono e si completano a vicenda. Le aziende continueranno ad appoggiarsi a data center e altre strutture cloud, ma le integreranno con strumenti edge per potenziarle, per poter sfruttare al meglio i dati in ogni situazione, adattandosi ai differenti scenari.

Alla fine, è quello che facciamo tutti i giorni, nella vita: lo smartphone non è altro che un semplice dispositivo di edge computing, che usiamo per telefonare, ma anche per controllare la smart home, per accedere alle auto a noleggio, per svagarci. Eppure, nessuno lo vede come un sostituto del desktop.

Lo stesso vale per le soluzioni edge. Ad esempio, una azienda di servizi con diverse sedi non dovrà abbandonare i suoi sistemi cloud tramite i quali gestisce l’attività quotidiana e sincronizzare le operazioni fra le varie sedi. Ciascun building, però, potrebbe essere dotato di sistemi edge, che si occuperanno di automatizzare illuminazione, HVAC, presenze nelle varie aree dell’edificio, ottimizzando i consumi, aumentando la sicurezza e semplificando le procedure. Parte dei dati potrà essere poi inviata a strumenti cloud di advanced analytics, con cui identificare dei pattern, rendere il sistema di illuminazione capace di apprendere e di assumere comportamenti sempre più customizzati ed efficienti.

Edge computing e IoT

EDGE COMPUTING ED INDUSTRIAL IOT: IL NOSTRO PUNTO DI VISTA

Nella nostra esperienza, di fronte ad una applicazione IoT industriale, l’edge computing è un elemento costitutivo fondamentale delle applicazioni che devono, come è tipico di questo ambito, reggere dei pesanti workload distribuiti.
In particolare, ci sono tre focus point da approcciare quando si parla di edge computing IIoT.

Aspetti architetturali

Le applicazioni IIoT devono poter scalare e l’architettura delle applicazioni deve prevederlo. Trueverit propone una architettura edge in grado di scalare e crescere di pari passo con le esigenze progettuali del cliente, grazie ad un’approccio Swarm, basato su microservizi. Ogni singolo gateway racchiude gli elementi base fondamentali per l’accesso alle risorse fisiche del campo, ne esegue la lettura, l’interfacciamento e la gestione, permettendo così in modo semplice e trasparente la distribuzione anche sulle singole periferiche edge del workload in fase di processing e data collecting. Per concludere il tutto, l’intero stack dei servizi, dal cloud all’ultimo gateway edge di campo,è gestito in modo sapiente dal nostro orchestrator cloud, eliminando quindi tutti i problemi legati a versioni obsolete, security e interruzione dei servizi.

Sicurezza

È vero che trattenere i dati in locale li espone a meno rischi, ma dall’altro lato si pone il problema della sicurezza a livello field. Abbiamo affrontato il problema utilizzando diversi layer di sicurezza, partendo dalla sicurezza a livello di trasporto e aggiungendo un secondo strato di crittazione del dato tramite tunnel di comunicazione cifrati tramite algoritmi di cifratura ellittica, sia lato gateway che sui dispositivi sensor-to-cloud della serie Easy-Iot, sulla quale, viene inoltre deployata la completa chain dei certificati TLS.

Protocolli

Il terzo aspetto è riferito ai protocolli necessari per garantire comunicazioni a livello edge. Abbiamo coperto i più importanti protocolli in uso nell’industria tramite l’implementazione di connettori edge e hybrid cloud/edge tra cui: Modbus RTU/TCP, MQTT/MQTTS, RS485, RS232, I2C, BacNet, LoRa, OPC-UA, SNMP, Connettori API, Digital I/O, Relays, CAN-BUS ed altri, che progressivamente rilasciamo.

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