Sistemi ciberfisici e Supply Chain

L’Industria 4.0 ha portato con sé progressi come i sistemi ciberfisici per promuovere la comunicazione di oggetti fisici attraverso Internet.

Cosa sono i sistemi ciberfisici?

I sistemi ciberfisici (o CPS, dalla sua sigla in inglese) sono meccanismi costruiti a partire da una perfetta integrazione della computazione e di componenti fisici guidati da algoritmi. Hanno la capacità di copiare, automatizzare e controllare elementi fisici in un ambiente digitale e, secondo la National Science Foundation degli Stati Uniti, integrare la computazione, il controllo e le reti in oggetti e infrastrutture fisiche, collegandoli a Internet e tra loro.

Sebbene i sistemi ciberfisici siano molto simili al concetto di Internet of Things (IoT) o di Internet Industriale delle Cose (IIoT), non sono la stessa cosa. Secondo la Vanderbilt University, l’IoT è la tecnologia che consente l’interconnessione di tutti i tipi di dispositivi per il monitoraggio e lo scambio di dati. I sistemi ciberfisici, invece, sono strettamente legati ai processi fisici. Forniscono le basi per uno IoT che, a sua volta, può generare efficienza e connettività avanzate per dispositivi e servizi in molteplici domini dello spazio ciberfisico.

Caratteristiche dei sistemi ciberfisici

I CPS o sistemi ciberfisici e la robotica possono essere collegati, poiché questa tecnologia può essere coinvolta in nanodispositivi o robot dedicati alla fabbricazione di meccanismi di precisione:

• Guidati dai dati. I sistemi ciberfisici raccolgono informazioni da sensori e dispositivi IoT. 
• Sensori mobili per la fusione dei dati. Innanzitutto, piccoli sensori mobili vengono integrati in oggetti fisici. Dopo di che, i dati raccolti da distinti punti di una rete vengono uniti per creare nuove informazioni con il contesto sufficiente e la conoscenza derivata da tutte le fonti.
• Formatori di modelli. Una volta contestualizzati i dati, i sistemi ciberfisici possono essere utilizzati per addestrare modelli di intelligenza artificiale.
• Con progettazioni basate su simulazioni. La sua progettazione viene effettuata mediante simulazioni esaustive che producono un feedback in tempo reale sulle caratteristiche fisiche.
• Autonomi. Sia l’hardware che il software dei sistemi ciberfisici sono intelligenti, precisi e reattivi. Questi possono tenere conto del comportamento dei sistemi fisici senza direzione manuale o intervento umano.
• Con comunicazione in tempo reale. I sensori IoT e altri dispositivi collegati in rete raccolgono continuamente informazioni e possono analizzare l'esperienza. Pertanto, possono apportare miglioramenti, applicarli e incrementare la propria efficacia.
• Sicuri e privati. I sistemi ciberfisici possono incorporare meccanismi che occultano l’identità degli utenti e rendono anonimi i dati prima di usarli per modellare e controllare qualsiasi attributo della loro progettazione fisica.

Come si compone un sistema ciberfisico?

In questi sistemi controllati da applicazioni informatiche, i sensori sono la porta d’ingresso per gli algoritmi di intelligenza artificiale che si eseguono su cloud. Questi elementi costituiscono i CPS e permettono loro di lavorare in uno spazio ciberfisico:

• Hardware. Sensori e tutti i tipi di sistemi elettrici, elettronici, idraulici, meccanici, meccatronici o pneumatici.
• Software. Algoritmi che prendono decisioni intelligenti sulla base delle informazioni raccolte.
• Componenti di connettività. Stabiliscono comunicazioni con altri sistemi per generare e scambiare dati utili.

Esempi di sistemi ciberfisici

L’integrazione delle capacità di computazione, archiviazione dei dati e comunicazione con il controllo degli oggetti nel mondo fisico rende possibile sviluppare nuove soluzioni in scenari come i seguenti:

• Controllo delle macchine per migliorarne le prestazioni.
• Monitoraggio dello stato dei sistemi e la loro ottimizzazione attraverso la manutenzione predittiva.
• Collaborazione e apprendimento tra robot. I sistemi ciberfisici e la robotica coesistono, ad esempio, quando gli AMR condividono tra loro le mappe dei magazzini attraverso un software di gestione delle flotte.
• Veicoli che distribuiscono informazioni con l'infrastruttura o tra di loro per scegliere il percorso o la velocità ottimali.

Differenze tra i sistemi ciberfisici e l’IoT

I sistemi ciberfisici si caratterizzano per offrire un controllo di retroazione del mondo fisico mediante la computazione in tempo reale. Inoltre, ci sono molti altri aspetti che li differenziano dall’Internet of Things:

Aree di applicazione dei sistemi ciberfisici

 motivo per cui vengono impiegati in molteplici settori industriali e vengono applicati anche nella supply chain:

• Fabbriche intelligenti. Questi luoghi di lavoro sfruttano i CPS per controllare i processi produttivi o monitorare i loro consumi energetici. I sistemi ciberfisici e la robotica formano un tandem.
• Medicina assistita. Un esempio sono gli strumenti medici assistiti usati negli interventi chirurgici e, un altro, le protesi bioniche.
• Veicoli autonomi, droni e domotica.

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