Superare i dissensi nella scelta del wireless

Il wireless è migliore o peggiore di una rete cablata? La risposta è no; è diverso. Esiste un’ infinità di tecnologie wireless adatte a diverse tipologie di utenti. E´ adatto ad ogni applicazione? No. Ma, per molti, il wireless può essere più flessibile, versatile e conveniente rispetto alle reti cablate. Tuttavia, questioni relative a sicurezza, affidabilità e capacità del wireless continuano ad impedire agli utilizzatori finali più tradizionalisti di coglierne i benefici. Queste resistenze si possono superare?

Punto primo: la sicurezza

La sicurezza è il primo argomento che viene sollevato quando si parla di wireless per la rete di un impianto e la decisione di utilizzarlo spesso non viene presa singolarmente. Gli ingegneri di un impianto devono assicurare una produzione senza interruzioni e misure di sicurezza per la protezione delle  loro apparecchiature di processo e di lavorazione. Gli ingegneri informatici vogliono garantire che i sistemi applicati nello stabilimento coesistano senza problemi con le altre reti e che nulla comprometta la sicurezza delle informazioni aziendali. Benché differenti, le preoccupazioni di un ingegnere di un impianto e di un ingegnere informatico hanno un´ importanza elevata.

Oggi, per i sistemi wireless industriali vi sono meccanismi che permettono di risolvere i problemi di entrambi i soggetti. Tuttavia, non sempre si riconosce l´importanza di capire quali caratteristiche esistono nei dispositivi di rete wireless e come utilizzarle per il miglioramento delle operazioni. Per evitare che qualcuno decodifichi  intenzionalmente i vostri dati, si possono utilizzare moderne tecniche crittografiche. Il filtraggio e la forte autenticazione permettono l’accesso sulla rete solo ai dispositivi autorizzati. Negli attuali dispositivi wireless industriali sono impiegati i meccanismi usati dal governo USA per trasferire informazioni segrete, una modalità che risolve molti dei problemi relativi alla sicurezza dell´informazioni e alla qualità ed affidabilità dei processi.

Quindi, non si deve considerare lo scambio di idee sulla sicurezza per una rete di un impianto come un dibattito in cui gli ingegneri informatici e gli ingegneri di un impianto hanno interessi opposti. Al contrario, si devono riconoscere le esperienze di entrambi. Gli ingegneri di un impianto hanno una forte competenza sull´affidabilità 24/7 e sul ruolo che gioca l´affidabilità quando si installano reti di automazione. Gli ingegneri informatici hanno una profonda esperienza sulla coesistenza di più sistemi e sulla gestione della rete. I due possono completarsi fra loro se esiste una collaborazione.

Pronti a salire a bordo?

Sarebbe meglio inghiottire il rospo ed affrontare l´IT fin dall´inizio? L´IT ha utilizzato il wireless diffusamente nell´ambito delle proprie reti e vorrà assimilare le procedure migliori, destinare le frequenze per assicurare la coesistenza con altre reti e contribuire potenzialmente a pianificare le tecnologie che verranno utilizzate. Se non è inclusa nel processo e voi procedete con il vostro sistema, l´IT prima o poi potrebbe rappresentare un ostacolo. Affidatevi al vostro fornitore di soluzioni wireless industriali, che dovrebbe capire le necessità di entrambi i reparti e colmare questo gap con una soluzione complessiva che soddisfi le esigenze di tutti. Inoltre i fornitori di soluzioni wireless industriali conoscono le limitazioni dei vostri reparti di produzione che non sono evidenti al personale IT e quest´ultimo si adeguerà rapidamente.

Confrontatevi sulle misure di precauzione che si possono adottare per raggiungere lo stesso livello di sicurezza a cui si è abituati con i sistemi cablati. Oggi, con gli standard disponibili, un sistema wireless pienamente dotato può tutelare la rete e soddisfare i requisiti aziendali. A volte, ciò implica il superamento di schemi tradizionali.

Per esempio, settori industriali pesantemente normati, come quello farmaceutico, devono aderire a strette specifiche di raccolta dei dati, pertanto i loro reparti IT sono più sensibili agli aspetti connessi alla sicurezza. E´ importante essere chiari sulle vostre esigenze e su ciò che l´informatica vi richiederà, in modo che l´informatica aderisca alle esigenze che la vostra decisione tecnologica necessita.

Mi occupo di controllo e ora ho portato l´informatica sul mio sistema. A questo punto, chi possiede la mia rete nel caso di un´interruzione del sistema? Con quale rapidità può essere gestita l´interruzione? Con quanta prontezza può essere diagnosticata

E´ qui che le cose possono diventare complicate. Siamo personale di controllo. Rinunciare a decisioni sui nostri processi è agli antipodi rispetto alla nostra natura. Chi controlla la rete spesso si rifà a linee di condotta esistenti o usualmente applicate. Con il wireless, dovrebbero valere le stesse regole di demarcazione che varrebbero con l’Ethernet. In alcuni casi, l´informatica ha il controllo di tutto ciò che è connesso ad Ethernet. In altri, il reparto di produzione ha il controllo di tutto ciò che produce in uscita. A volte, l´informatica viene coinvolta nel processo decisionale e nella scelta della frequenza, ma l´impianto ha la responsabilità dell´installazione e della manutenzione del sistema. In ogni caso, l’importante è che la linea di demarcazione venga stabilita in anticipo e che la tecnologia wireless selezionata fornisca gli strumenti diagnostici necessari per soddisfare entrambe le parti in causa.

La ricerca di guasti nei reparti di produzione

I dispositivi per l´IT e i reparti di produzione possono essere diversi fra loro. Avere gli strumenti appropriati per entrambi è fondamentale per una pronta risoluzione. Nel mondo IT, gli strumenti si basano sul Simple Network Management Protocol (SNMP), supportato da alcune radio industriali. I livelli diagnostici più elevati possono comprendere dati a livello OPC utilizzabili per integrare la diagnostica nel sistema di controllo.

Benché le modalità si differenzino da un´impostazione a un´altra, il trend sembra essere quello di utilizzare l´Ethernet cablato nei reparti di produzione. Ma, che sia cablata o wireless, se una linea si interrompe alle due del mattino, è il telefono del responsabile di stabilimento che squilla.

Indipendentemente da chi ha il controllo della rete, è corretto affermare che la ricerca guasti in una rete wireless segue un processo differente rispetto a un sistema Ethernet cablato. Prima di tutto, una rete wireless non è tangibile. Non potete tenerla in mano. Può essere influenzata da una contaminazione esterna, cosa che può ampliare le possibilità quando si cerca di isolare la causa alla radice di un problema. Per questo è essenziale avere a disposizione gli strumenti per monitorare e diagnosticare il vostro sistema. Come per ogni altro componente essenziale nel vostro sistema, identificate chiaramente qualcuno che sappia come usare questi strumenti e capisca le apparecchiature.  Selezionate un fornitore che possa supportarvi durante la vostra implementazione e nella fase successiva, con strumenti e addestramento adeguati, selezione della tecnologia e un programma di supporto tecnico. Definiti questi elementi, qualcuno che abbia familiarità con la diagnostica su una rete cablata sarà in grado di diagnosticare anche la rete wireless.

Punto secondo: la capacità

Come posso essere sicuro che un sistema wireless risponda alle mie esigenze di banda, soprattutto in futuro?

Innanzitutto, effettuate le vostre verifiche in anticipo. Determinate le vostre esigenze di rete, i vostri obiettivi e l´ambiente con cui avete a che fare. Quali sono le distanze e le velocità che vi servono? Avete bisogno di un accesso mobile per gli operai? La vostra applicazione è all´interno o all´esterno? Ci sono superfici riflettenti? Macchinari in movimento, rotanti o vibranti? Cercate di determinare il traffico di dati che la vostra rete dovrà supportare. Vi possono essere molte sfumature nel wireless, ciascuna adatta  ad applicazioni differenti.

In secondo luogo, scegliete attentamente il vostro fornitore di servizi. Lavorate con una tecnologia di livello industriale di un fornitore che possa determinare con sicurezza che cosa occorra nella vostra specifica applicazione e possa selezionare una soluzione scalabile per seguire la vostra crescita. Selezionate dei fornitori che abbiano una conoscenza approfondita delle vostre apparecchiature e del vostro processo. Cercate la corretta combinazione di strumenti diagnostici. Alcuni fornitori offrono strumenti d´integrazione HMI usando OPC per darvi una copertura visiva della vostra rete. Verificate se l´azienda offre servizi a valore aggiunto come studi di percorso e verifiche del sito. Queste sono le cose da considerare in fase di definizione del progetto.

Alcune applicazioni, tuttavia, non possono essere supportate dal wireless. Per esempio, le linee di produzione che utilizzano 1000 punti I/O con velocità di scansione in millisecondi. Al momento le tecnologie wireless non possono far fronte a queste esigenze.

Come posso proteggere la mia rete dalle interferenze se un impianto vicino installa la sua rete wireless?

Siate consapevoli di che cosa altro è in gioco. Considerate l´informatica come una risorsa. Utilizzate l’esperienza IT e costruite un programma di manutenzione per monitorizzare lo stato del sistema. Un’ effettiva comprensione dei criteri necessari può fornire la possibilità di prevedere le prestazioni wireless nel tempo. L´IT può esplorare periodicamente la rete, monitorare la presenza di nuovi partecipanti o di altri cambiamenti nell´ambiente wireless, misurare le interferenze esterne ed assicurare che non si riducano le prestazioni.

Tuttavia, anche una rete perfettamente implementata con un piano ben programmato di isolamento delle interferenze risulta vulnerabile in un ambiente RF in continuo cambiamento. Non potete prevedere se un vicino interferirà con la vostra rete, ma potete prendere delle precauzioni o regolare successivamente le vostre applicazioni per limitarne gli effetti.

Esistono numerose opzioni precauzionali. Per iniziare, è saggio scegliere una soluzione con frequenze flessibili che possano essere modificate se necessario (l´802.11n ha 24 canali nella banda 5GHz). Un altro metodo efficace è l´uso di antenne direzionali per rafforzare il collegamento fra le radio e ridurre la sensibilità alle interferenze. L´allineamento delle antenne direzionali, tuttavia, soprattutto nel caso di distanze elevate, può essere difficile. Tecniche di installazione avanzate come queste vengono spesso verificate durante i sopralluoghi sul posto, eseguiti da fornitori che abbiano contenuti tecnologici di massimo livello.

Punto terzo: l´affidabilità

Il wireless è meno affidabile di un sistema cablato? La risposta è no, è diverso. Così come un utente non installerebbe un cavo vicino ad azionamenti a causa dei disturbi che potrebbero provocare, è necessario verificare l´interferenza wireless. Il wireless richiede semplicemente accorgimenti differenti. Fattori come la visibilità e la selezione di radio, antenna e cavo diventano importanti. Considerate le specifiche caratteristiche prestazionali di questi dispositivi rispetto alla vostra applicazione.

In molti casi, un sistema cablato può essere meno affidabile, soprattutto con dispositivi  in movimento in cui si usano anelli a scorrimento per la comunicazione. La natura di queste applicazioni sottopone il cavo a continue flessioni, rotture o degradazioni nel tempo.

Il wireless è da tempo impiegato nella supervisione, ma nel controllo?

In molti casi, può essere utilizzato anche per queste applicazioni. Nella produzione manifatturiera, l’Ethernet è oggi largamente utilizzato nel controllo; e dove c´è l’Ethernet, spesso il wireless può essere la scelta conseguente. Alcuni dispositivi wireless sono abbastanza sofisticati da operare come managed switch, con un filtraggio intelligente dei pacchetti. Alcuni supportano applicazioni deterministiche e possono fornire un elevato livello di flessibilità, velocità, precisione e prevedibilità. In questi progetti, è fondamentale che la progettazione e la tecnologia del sistema siano attentamente programmate ed eseguite, con un lavoro di stretta collaborazione fra  i tecnici del vostro distributore e i vostri integratori e fornitori di soluzioni.

Un´altra disputa da affrontare riguarda il classico cliché ´la percezione è affidabilità´. Chiunque abbia un computer e un servizio Internet ha un’esperienza con il wireless generalmente affollata di ricordi legati a router bloccati e a modem da resettare. Chi vuole rischiare una cosa simile nel proprio stabilimento? Oggi, esistono prodotti wireless che sono di gran lunga più resistenti ed affidabili in ambienti industriali  rispetto alle tecnologie tradizionali consumer o aziendali. Vi sono nuove tecniche e nuovi strumenti di riscontro a disposizione per determinare se nella rete si sta per verificare un guasto e interfacce utente che forniscono informazioni in tempo reale sul funzionamento della rete. Vi sono inoltre sistemi di gestione tecnologica ripetibile e sistemi di gestione procedurale che possono essere utilizzati per aumentare l´affidabilità.

Molte applicazioni wireless sono effettivamente migliorate in efficienza ed affidabilità grazie alla sostituzione dei cavi con le antenne. Il Wireless può nettamente ridurre i costi, i tempi di interruzione e la manutenzione nel caso di applicazioni con apparecchiature in movimento.

Per esempio, Proctor & Gamble è passata al wireless soprattutto per migliorare l´affidabilità. Nel suo stabilimento, l´azienda ha sostituito gli anelli a scorrimento con una rete wireless che è stata progettata per ottimizzare la rete EtherNet/IP esistente. E´ stata usata una soluzione 802.11 su una frequenza di 5GHz per la coesistenza con una banda di 2,4GHz già satura. In questo modo, l´azienda ha soddisfatto i requisiti prestazionali di determinismo, ha sperimentato la perdita di un numero inferiore di pacchetti, non ha subito interruzioni a causa di errori di comunicazione e, infine, ha ricevuto una forte approvazione da parte dei tecnici di stabilimento.

Liberty Airport Systems di Ontario, in Canada, progetta sistemi customizzati di illuminazione delle piste per aeroporti commerciali e governativi. L´affidabilità di questi sistemi di illuminazione è fondamentale per facilitare il movimento degli aeromobili, pertanto la mancanza di comunicazione nella rete può tradursi in ritardi, cancellazioni, dirottamenti o, nel peggiore dei casi, in incursioni dei voli. Le linee di comunicazione principali in fibra ottica sono collocate sotto le piste degli aeroporti e, nel caso di loro danneggiamento, possono interrompere il funzionamento dell´intera pista. Liberty utilizza oggi il wireless come sistema di comunicazione di backup indipendente per molti dei suoi impianti, al fine di incrementarne l’operatività e tagliare i costi di manutenzione. Nel corso di un’ installazione, la linea in fibra è stata danneggiata durante la messa in opera e il sistema di backup wireless ha sostenuto senza problemi le comunicazioni per una settimana mentre la linea in fibra veniva riparata.

Conclusione

In conclusione, le soluzioni agli ostacoli che si presenteranno ora e in un prossimo futuro cominciano dalla corretta comprensione, pianificazione ed esecuzione della vostra rete wireless.

Il wireless non è una soluzione da installare e dimenticare. Fate un test della vostra rete. Collaborate da subito con l´IT. Date loro ciò di cui hanno bisogno per sentirsi tranquilli con il progetto e saranno di aiuto nella gestione della rete.

Quando questi elementi saranno definiti, gli utenti potranno trarre vantaggio dalla flessibilità e versatilità innate del wireless e, in molti casi, ridurre i costi.

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