Che cos'è un sistema cyber-fisico?

I Cyber-Physical Systems (CPS) sono piattaforme meccaniche gestite da algoritmi informatici e sono strettamente connesse a Internet e ai loro utenti. I CPS sono costituiti da hardware, software digitale ed elementi di rete che combinano capacità computazionali, di comunicazione e di controllo con operazioni ed elementi fisici. Numerosi settori utilizzano queste strutture per scopi intralogistici, come la produzione, i trasporti, l'assistenza sanitaria e l'energia. Il monitoraggio e il controllo in tempo reale dei processi fisici richiedono spesso l'integrazione di sensori, attuatori e altri dispositivi nei sistemi di controllo e nelle reti. Di conseguenza, le aziende possono semplificare i loro processi e migliorarne l'efficacia e l'affidabilità.

Esempi di CPS includono sistemi di controllo industriale, reti intelligenti e veicoli autonomi. Possono essere anche unità complesse che integrano più tecnologie e componenti. È importante disporre di opzioni di controllo per monitorare e comprendere il comportamento di questi sistemi e per identificare eventuali problemi o colli di bottiglia che potrebbero sorgere. Implementando strumenti di monitoraggio e analisi, le aziende possono ottenere informazioni dettagliate sulle proprie prestazioni e sul proprio comportamento e intraprendere azioni per migliorare.
 

Sistemi cyber-fisici: quali vantaggi offrono?

L'utilizzo di sistemi cyber-fisici offre una serie di vantaggi:

  • Aumento della produttività e della stabilità: un CPS può semplificare le operazioni e aumentare l'efficienza e l'affidabilità. Ad esempio, un sistema di controllo industriale è in grado di osservare e dirigere i processi produttivi in tempo reale, riducendo ad esempio gli sprechi.
  • Maggiore sicurezza: un sistema cyber-fisico monitora e controlla i processi in tempo reale.  In questo modo, se necessario, è possibile adottare misure di mitigazione del rischio in una fase iniziale. Un CPS, ad esempio, può proteggere un veicolo autonomo da collisioni e altri pericoli grazie a sensori e sistemi di controllo.
  • Maggiore flessibilità: i CPS forniscono riserve nella progettazione e nel funzionamento di sistemi di vario genere. Ad esempio, una rete intelligente può essere più resiliente e adattabile a richieste e condizioni energetiche volatili.
  •  Maggiore controllo: i CPS consentono il monitoraggio e il controllo in tempo reale dei processi fisici. Questo agevola le aziende nell’identificare e risolvere i problemi più velocemente. Ciò rafforza l'affidabilità e aumenta le prestazioni.
  •  Ulteriori dati: le informazioni digitali raccolte da CPS possono essere analizzate per fornire approfondimenti su modelli, tendenze e anomalie. Da questi risultati si possono trarre decisioni operative.
     

Dove e come può essere utilizzato il CPS?

Esistono molti casi d'uso industriali per i sistemi cyber-fisici. Ecco alcuni esempi.

  • Nell'intralogistica, ad esempio, accelerano l'approvvigionamento e l'ulteriore lavorazione dei pezzi fino alla preparazione degli ordini.
  • Nel settore manifatturiero, ottimizzano i processi di produzione e quindi l'efficienza di macchine e impianti.
  • Nel settore dei trasporti, sostengono lo sviluppo di veicoli autonomi che utilizzano sensori e sistemi di controllo per navigare, anche nei sistemi di trasporto pubblico come autobus e treni.
  • Nel settore sanitario, i CPS controllano dispositivi medici come ventilatori o sistemi di monitoraggio dei pazienti. Possono anche essere utilizzati per far funzionare interi ospedali e altre strutture sanitarie.
  • Nel settore energetico, ottimizzano il funzionamento dei sistemi energetici e aiutano le aziende ad adattarsi alle mutevoli esigenze e condizioni energetiche. Questo vale, ad esempio, per i sistemi di energia rinnovabile come i parchi solari ed eolici.
  • In agricoltura, organizzano sistemi di irrigazione o monitorano la crescita e lo sviluppo delle colture.

 


Come si possono integrare i sistemi cyber-fisici?

Innanzitutto, è necessario determinare i requisiti specifici per il CPS. Ciò dovrebbe includere l'analisi dei processi attuali e l'individuazione delle aree in cui esiste il potenziale per migliorare l'efficienza, l'affidabilità o la sicurezza.

Successivamente, è necessario esaminare il tipo e l'entità dell'implementazione all'interno dell'azienda. Devono essere presi in considerazione fattori quali i costi di implementazione, la disponibilità della tecnologia e delle competenze necessarie e qualsiasi considerazione normativa o legale.

Successivamente, è necessario determinare i requisiti specifici per il sistema. Ciò include, tra le altre cose, i componenti essenziali (hardware e software), nonché le prestazioni e l'affidabilità desiderate.

Sulla base di ciò, è possibile iniziare la selezione e l'integrazione dell'hardware adatto, nonché la progettazione dei sistemi di controllo e comunicazione che sovrintendono ai processi fisici.

Dopo la fase di pianificazione, il CPS deve essere impostato ed esaminato. Questo può essere fatto per mezzo di test pilota o simulazioni per convalidare le prestazioni e l'affidabilità del sistema.

Una volta che il sistema cyber-fisico è stato implementato e testato, è necessario verificare regolarmente se funziona come previsto. Gli strumenti di monitoraggio e analisi contribuiscono a valutare e ottimizzare le prestazioni del CPS.