L'incremento della trasformazione digitale sta comportando la crescita della domanda di dati provenienti dai sistemi di automazione, una tendenza trainata da innovazioni digitali come l'analisi avanzata dei dati, l'intelligenza artificiale e una connettività sempre più estesa. È in questo scenario che mantenere l'integrità dei sistemi diventa una vera sfida. Luis Duran di ABB spiega come il concetto di "separazione delle competenze" protegga il cuore del sistema di automazione in modo cyber-sicuro, sbloccando al contempo nuovo valore digitale senza scendere a compromessi con le prestazioni operative.
Innovazioni digitali
Una delle sfide principali che le industrie si trovano ad affrontare oggi è come introdurre le innovazioni digitali nei tradizionali sistemi di controllo distribuito (DCS) in modo agile ed economicamente vantaggioso, preservando i delicati processi produttivi. Nelle architetture tradizionali, le funzioni di controllo centrali e le funzionalità digitali, come la gestione e l'ottimizzazione degli asset, sono spesso strettamente intrecciate tra loro. Si tratta di una progettazione che per lungo tempo ha garantito un comportamento deterministico, affidabilità e operazioni sicure.
Attenta valutazione
L'introduzione di novità sul fronte digitale richiede un'attenta valutazione, poiché ogni modifica deve essere validata per garantire che non rischi di interrompere le attività sul lato del controllo. Per gli operatori d'impianti che gestiscono processi a ciclo continuo, apportare modifiche o sperimentare innovazioni su sistemi già in produzione non è una scelta da prendere alla leggera: se una modifica in un'area ha effetti imprevisti altrove, essa rischia di causare tempi di fermo e di compromettere la resilienza dell'intero impianto. Di conseguenza, la validazione di qualsiasi intervento può richiedere tempi e costi enormi.
Domini separati ma connessi
Per questa ragione l'attenzione si sta rivolgendo sempre più al concetto di "separazione delle competenze", un'espressione ampiamente diffusa nell'IT, nelle telecomunicazioni e nella finanza, ma meno nota nell'ambito dell'automazione industriale, che consiste nel suddividere i sistemi in ambienti distinti, ciascuno ottimizzato per uno scopo specifico. Invece di alterare l'ambiente di controllo già collaudato, le attività di controllo critiche, le applicazioni digitali e i compiti di ottimizzazione possono operare in domini separati, ma connessi, all'interno dell'ecosistema di automazione.
Sicurezza operativa
Un sistema di automazione moderno e ben progettato, basato su una reale separazione delle competenze, offre un ambiente digitale in cui l'ottimizzazione e la regolazione di ciascun ambito possono essere eseguite più facilmente, senza aumento dei rischi per le operazioni centrali. I vantaggi sono cicli di innovazione più rapidi, una sicurezza operativa e una cybersecurity più robuste, e una maggiore flessibilità con uno spazio maggiore per l'ottimizzazione e il mantenimento della robustezza e dell'affidabilità per cui le architetture DCS tradizionali sono state progettate.
Ambiente operativo definito
Le architetture di automazione tradizionali erano tipicamente progettate per operare all'interno di un ambiente operativo definito, dove le funzioni di controllo centrali, gli strumenti di engineering, le applicazioni di ottimizzazione e i servizi digitali erano strettamente integrati in un unico sistema. Questo approccio si è dimostrato altamente efficace nel garantire robustezza, affidabilità e prestazioni deterministiche in contesti industriali esigenti.
Attività di validazione
Tuttavia, con l'evoluzione degli impianti e l'introduzione di ulteriori funzionalità digitali, all'interno di questi sistemi già complessi emergono naturalmente nuovi requisiti e dipendenze. Introdurre nuove applicazioni digitali, applicare aggiornamenti software o distribuire patch di cybersecurity può avere effetti a catena su sistemi più ampi. Ciò significa che spesso è necessaria un'estesa attività di validazione per garantire che l'integrità operativa non venga compromessa.
Manutenzione pianificata
A complicare la situazione c'è il fatto che molti impianti sono in funzione costante, 24 ore su 24, 365 giorni all'anno. Va da sé che le interruzioni al di fuori dei periodi di manutenzione pianificata sono semplicemente irrealistiche. In aggiunta, le applicazioni digitali si evolvono costantemente e richiedono aggiornamenti sempre più frequenti. Trattare allo stesso modo l'ambiente di controllo centrale e il livello digitale può rallentare l'innovazione, poiché gli operatori cercano di ridurre al minimo il rischio di interrompere inavvertitamente i sistemi più ampi.
Modernizzazione incrementale
La separazione delle competenze si basa sui punti di forza dell'architettura di automazione tradizionale, preservando il nucleo robusto e strettamente integrato, ma estendendo l'architettura per accogliere al meglio le funzionalità digitali in rapida evoluzione. Attraverso una linea di demarcazione più netta tra l'ambiente di controllo centrale e l'ambiente digitale, aiuta a gestire la complessità e migliora la manutenibilità grazie al disaccoppiamento del monitoraggio e dell'ottimizzazione dal sistema centrale. Ciò consente una modernizzazione incrementale per accelerare le iniziative di trasformazione digitale, sfruttare i sistemi aperti e rendere le operazioni a prova di futuro, mantenendo la continuità operativa del controllo centrale critico.
Controllo centrale e digitale
Questo è il principio applicato in Automation Extended ABB. Disporre di due ambienti software interconnessi – controllo centrale e digitale – stabilisce una reale separazione delle competenze, pur formando un unico ecosistema di automazione. Il dominio di controllo rimane ottimizzato per le prestazioni, la resilienza e la cybersecurity, mentre il dominio digitale offre uno spazio più flessibile per il rapido sviluppo di innovazioni e concetti. Questo semplifica la complessità e crea un ecosistema in cui gli operatori possono mantenere le operazioni costantemente ottimizzate.
Servizi indipendenti
Nell'architettura di sistema ABB, un'applicazione è suddivisa in piccoli servizi indipendenti (microservizi), ciascuno responsabile di una funzione specifica. Attraverso l'isolamento delle diverse competenze, le modifiche in una parte del sistema hanno meno probabilità di impattare sulle altre. Ciò rende ogni funzione più facile per manutenzione e aggiornamento, senza che sia compromessa l'integrità del controllo centrale.
Risoluzione dei problemi
Le funzioni possono anche essere testate in modo indipendente: in questo modo l'identificazione e la risoluzione dei problemi sono facilitate, prima che rischino di compromettere sistemi più ampi. Inoltre, le funzioni che rispondono a specifiche esigenze possono essere duplicate o riutilizzate più facilmente altrove nell'applicazione.
Condition monitoring
Combinando un backbone OPC UA con un'architettura cloud-native basata su container, il sistema porta nuove e potenti funzionalità alle operazioni industriali. Ciò agevola un'ampia gamma di miglioramenti, dal rilevamento proattivo e la correzione delle anomalie di processo all'ottimizzazione delle strategie di manutenzione tramite il monitoraggio continuo dello stato (condition monitoring) degli asset critici, snellendo al contempo l'engineering con soluzioni modulari che girano su hardware diversi. Il risultato è un'architettura scalabile e agile che mantiene prestazioni solide e affidabili.
Ottimizzazione delle parti
L'architettura Automation Extended ABB offre diversi vantaggi per gli utenti finali. Separando i diversi elementi di un'applicazione, gli sviluppatori possono concentrarsi sull'ottimizzazione di ogni singola parte, per flussi di lavoro di sviluppo più fluidi e rapidi. Ottimizzare i singoli componenti separatamente e perfezionare ogni elemento per verificarne l'efficienza può anche portare a migliori prestazioni complessive dell'impianto. I problemi in un modulo hanno meno probabilità di influenzare il funzionamento di altri moduli: ciò si traduce in operazioni generalmente più stabili, mentre le vulnerabilità di sicurezza possono essere contenute più facilmente.
Ambiente digitale
L'indipendenza funzionale di questo spazio digitale dall'ambiente di controllo adiacente preserva l'integrità dei processi centrali e delle strutture di controllo collaudate. All'interno di questo ambiente digitale, i nuovi strumenti possono essere valutati, implementati o aggiornati in qualsiasi momento senza mettere a rischio la continuità delle funzioni di controllo centrali.
Operazioni industriali
Per gli operatori industriali si tratta di un significativo passo avanti. La modularità da sola non è più sufficiente. La prossima evoluzione del DCS è la separazione intelligente. Automation Extended ABB fornisce il quadro di riferimento per l'introduzione progressiva delle future funzionalità di automazione, preservando ciò che già funziona e offrendo al contempo la flessibilità, la scalabilità e l'efficienza necessarie per la prossima era delle operazioni industriali. In sostanza, aiuta i sistemi di automazione a diventare più intelligenti, veloci e resilienti, senza stravolgere ciò che già funziona perfettamente.
