Logistica 4.0, vincere le sfide legate a sicurezza e integrazione con altre tecnologie

I sistemi produttivi e logistici sono in rapida evoluzione grazie all’introduzione di tecnologie digitali e di automazione che stanno rivoluzionando il modo di gestire asset, materiali e forza lavoro. Il paradigma dell’Industria 4.0 ha promosso l’introduzione dei concetti di Logistica 4.0 e Smart logistic, oggi utilizzati comunemente e in modo intercambiabile per identificare l’applicazione delle tecnologie specifiche dell’Industria 4.0 nei processi, quali Realtà aumentata (AR) e virtuale (VR), robotica avanzata e Internet of Things (IoT), per aumentarne l’efficienza e la sostenibilità.

In effetti, l’introduzione di tecnologie digitali per la gestione dei flussi di materiali e informazioni ha promosso recentemente lo sviluppo di sistemi logistici e catene di fornitura più integrati. Tuttavia, per garantire una corretta gestione dei flussi di materiali e informazioni è necessaria la disponibilità di un’enorme varietà di dati provenienti da più fonti in maniera tempestiva. La raccolta e la gestione di informazioni ricoprono, infatti, un ruolo fondamentale nel campo della Logistica 4.0, richiedendo un crescente impegno tecnico e analitico. In particolare, l’introduzione dell’IoT nella gestione della logistica coincide con l’implementazione di processi altamente trasparenti, caratterizzati dal controllo dell’integrità e dalla riconfigurazione dinamica delle reti basata sulla comunicazione e sulla collaborazione in tempo reale. La combinazione dell’IoT e di altre tecnologie, come i Big data, il Cloud computing e l’Intelligenza Artificiale (AI), consente di migliorare e ottimizzare notevolmente molte attività, tra cui il trasporto merci, lo stoccaggio e la consegna.

Anche in considerazione dei recenti progressi nei sistemi di produzione e logistica, ma soprattutto in relazione alle esigenze di aumentare la capacità di scambio dati a livello globale, negli ultimi anni le reti di comunicazione mobile (Wireless communication network, WCN) hanno subito una costante evoluzione. In particolare, la formalizzazione e il rilascio di tecnologie emergenti e nuovi protocolli ha permesso di potenziare lo scambio di informazioni in molteplici settori, che vanno dall’intrattenimento, alla sicurezza pubblica, alle Smart city e, infine, all’industria. L’ultima generazione di WCN che si sta diffondendo, la rete 5G, è stata rilasciata a partire dal 2019, coprendo i principali limiti dello standard precedente, il 4G, offrendo possibilità dirompenti nello scambio di dati grazie alla banda larga migliorata (Enhanced mobile broadband, eMBB), alla connettività massiva (Massive machine type communication, mMTC) e alla bassa latenza con elevata affidabilità (Ultra reliable low latency communication, URLLC).

Sebbene alcune applicazioni 5G siano già consolidate nel mercato consumer, come il Cloud gaming e lo streaming di video per l’intrattenimento, attualmente le applicazioni nel mondo industriale restano limitate. Alcuni sviluppi e test sono stati effettuati in ambito accademico e di Ricerca e Sviluppo in un numero limitato di aziende, ma siamo ancora lontani dall’adozione delle reti 5G a livello mondiale. Sebbene quest’ultima tecnologia abbia un riconosciuto potenziale di ottimizzazione dei processi produttivi e logistici, attualmente alcune sfide rimangono aperte, quali i rischi legati alla cybersicurezza, e impediscono alle imprese di investire nell’implementazione di reti mobili industriali 5G. In questo articolo cercheremo di capire quali sono le loro potenziali applicazioni nella logistica industriale e quali le barriere che attualmente ostacolano la loro adozione.

Il 5G a supporto della Logistica 4.0

Negli ultimi anni, i progressi nello sviluppo delle tecnologie dell’informazione, della comunicazione e degli strumenti per l’industria hanno favorito la transizione dai sistemi di produzione e logistica tradizionali a quelli ‘intelligenti’, comunemente riferiti come Industria 4.0 e Logistica 4.0. Questi scenari si basano sull’interconnessione di attrezzature, materiali, veicoli, strumenti, lavoratori e, in generale, hanno forti esigenze di connessione su larga scala e di comunicazione in tempo reale. In particolare, la Logistica 4.0 si basa su tecnologie digitali come l’IoT, i sistemi cyber-fisici, l’analisi di Big data e le architetture cloud per soddisfare in modo efficiente le richieste dei clienti più esigenti in termini di prontezza e affidabilità delle consegne. Le applicazioni di questo paradigma riguardano, per esempio, l’implementazione di sistemi autonomi e robot per la movimentazione dei materiali, l’adozione di soluzioni di identificazione e tracciabilità e l’implementazione di strumenti di supporto alle decisioni per migliorare la gestione della logistica, in generale. Per questi scopi, la creazione di reti di comunicazione altamente affidabili all’interno e all’esterno delle fabbriche, a supporto delle attività in entrata e in uscita, risulta un aspetto fondamentale.

Attualmente, le reti industriali si basano sull’integrazione di sistemi eterogenei, spesso molto complessi. Circa il 90% delle comunicazioni in questo settore si basa su tecnologie cablate, come i protocolli Ethernet, Profinet e Modbus TCP, mentre le comunicazioni wireless, come quelle offerte dal wi-fi, stanno diventando sempre più interessanti negli ultimi anni per soddisfare i requisiti di riconfigurabilità e modularità delle fabbriche moderne. Il 5G costituisce l’ultima generazione di tecnologia di comunicazione mobile sviluppata (e già in parte rilasciata sul mercato) e rappresenta un significativo balzo in avanti nel mondo delle telecomunicazioni nei sistemi industriali, in quanto possiede delle caratteristiche uniche, riassunte di seguito: la velocità dei dati – quella massima teorica sarà di 10 Gigabit al secondo (Gbps) – risulta essere molto più elevata rispetto al 4G, consentendo, dunque, comunicazioni in tempo reale; la comunicazione a bassa latenza consentirà connessioni ultra reattive; si raggiungeranno latenze inferiori a 1 millisecondo e si garantirà un’altissima affidabilità (fino al 99,999%) e disponibilità della rete; il consumo energetico è inferiore rispetto alle tecnologie precedenti; le modalità stand-by possono essere utilizzate per risparmiare fino al 50% di energia, rispetto al 20% massimo con il 4G; la densità di connessione, ovvero il numero di dispositivi collegati simultaneamente e il flusso di dati che può essere gestito, è di circa 1 milione per chilometro quadrato; le frequenze del 5G sfrutteranno nuove bande di spettro allargate, cioè possibili bande di frequenza che vanno da 30 a 300 gigahertz, consentendo così di trasferire e gestire contemporaneamente un’enorme quantità di dati.

Pertanto, il 5G ha il potenziale per supportare i processi logistici intelligenti, supportando l’utilizzo di algoritmi per rendere smart la gestione e il coordinamento dei flussi di materiali, aumentando la visibilità e la trasparenza della Supply chain e, infine, contribuendo alla creazione di reti resilienti e riconfigurabili per il governo delle forniture.