Progettare reti solide di sistemi di sistemi ciberfisici
L’Industria 4.0 sta cambiando le modalità convenzionali con cui i sistemi di automazione vengono concepiti, progettati e distribuiti, abbattendo le barriere esistenti tra tecnologie operative (TO) e tecnologie dell’informazione (TI). Il progetto 1-SWARM, finanziato dall’UE, è stato istituito proprio allo scopo di colmare questo divario TO-TI emergente. «Ci siamo proposti di sviluppare un quadro modulare per la progettazione di solide reti di sistemi di sistemi ciberfisici (CPSoS, cyber-physical systems-of-systems) caratterizzate da un’intelligenza di sciame in grado di garantire conformità agli standard aperti accettati dall’industria», spiega Tommaso Colombo, responsabile del dipartimento di ricerca sull’intelligenza artificiale presso Spindox, l’impresa che, congiuntamente alle sue due unità di ricerca e sviluppo, ovvero Spindox Labs e aHead Research, ha coordinato il progetto. I CPSoS sono reti che consentono di interconnettere sistemi ciberfisici e persone, mentre l’intelligenza di sciame è il comportamento collettivo dei sistemi decentralizzati e auto-organizzati.
I progressi nei CPSoS
Riunendo fornitori di tecnologia di diversi settori, paesi e aree di competenza, il progetto si è prefisso di incrementare l’intelligenza dei sistemi ciberfisici al margine delle reti allo scopo di permettere loro di manifestare un comportamento di tipo cognitivo e di esercitare un elevato livello di autonomia. Il progresso dei CPSoS ha reso possibili grandi reti di sistemi intelligenti in grado di interagire sia a livello fisico, per risolvere compiti coordinati, sia a livello digitale, scambiando informazioni che garantiscono solidità e affidabilità intrinseca nei propri comportamenti emergenti. «I rapidi progressi che si compiono nell’onnipresente potenza di calcolo congiuntamente alle opportunità di delocalizzare le funzionalità edge basate sull’intelligenza artificiale dispongono del potenziale di dare origine a una nuova generazione di sistemi di automazione industriale basati sui servizi, la cui intelligenza locale può essere collegata in modo dinamico a funzionalità di tipo “runtime” che risiedono nel fog o nel cloud», spiega Colombo.
La struttura DevOps per l’intelligenza dello sciame
Per sostenere il progressivo sfumare dei confini tra il mondo fisico e quello cibernetico, queste reti CPSoS devono fare affidamento sull’adozione di nuove soluzioni metodologiche e tecnologiche, ed è qui che entra in gioco il progetto 1-SWARM. «1-SWARM ha affrontato le problematiche legate ai CPSoS prendendo in considerazione le specificità delle reti logistiche e di distribuzione su larga scala, dove l’intreccio delle funzionalità dei sistemi ciberfisici avviene a diversi livelli e potenzialmente in diverse fasi della corrispondente catena del valore», osserva Colombo. A tal fine, l’approccio adottato da 1-SWARM si è basato sulla struttura modulare e scalabile DevOps per l’intelligenza dello sciame. Questo framework è un insieme di moduli funzionali interoperabili che consentono di affrontare in modo peculiare le questioni più impegnative che costituiscono attualmente un ostacolo ad un’adozione diffusa dei CPSoS. «La struttura può anche essere integrata in un approccio globale che copre l’intera gestione del ciclo di vita di questa complessa rete di agenti intelligenti», aggiunge Colombo.
Colmare il divario tra TO e TI
Il progetto ha testato il suo framework in diverse applicazioni industriali, dalla produzione all’immagazzinamento, fino alla vendita al dettaglio. Ad esempio, nel corso di una dimostrazione, 1-SWARM ha messo in evidenza come sia possibile ricorrere all’integrazione dell’intelligenza decisionale con l’automazione per gestire i CPSoS con uno scambio di dati in tempo reale. «Affrontando sia il livello di implementazione dell’automazione distribuita in tempo reale integrata in una piattaforma di fog/edge computing, sia l’ingegneria dell’intelligenza artificiale avanzata che regola il comportamento incorporato e la gestione dei sistemi ciberfisici, i nostri concetti fondamentali possono essere ulteriormente sviluppati nell’ambito di un approccio ben strutturato per raggiungere tutti gli elementi abilitanti per la R&S mancanti», conclude Colombo.
Parole chiave
1-SWARM, sistemi di sistemi ciberfisici, Industria 4.0, automazione, tecnologia operativa, tecnologia dell’informazione, intelligenza dello sciame, intelligenza artificiale
