Progetto

La rapida evoluzione dei processi di produzione, di logistica e di manutenzione impone come ruoli sempre più centrali, per le aziende, quelli di controllo dei processi e dei prodotti, attraverso la tracciabilità dei componenti (specialmente quelli ritenuti critici per la sicurezza), la tracciabilità dei processi e delle attività di manutenzione, la rintracciabilità dei componenti stessi e della documentazione a corredo. In tale contesto, sono diversi i prodotti di mercato finalizzati alla gestione delle attività di progettazione, delle attività manutentive, della registrazione dei documenti, della memorizzazione e gestione dei guasti e del monitoraggio della configurazione di prodotto.
In particolare, le caratteristiche principali dei prodotti di configuration management permettono di identificare gli oggetti installati su un veicolo e gestire tutte le modifiche e le variazioni. Inoltre, consentono di gestire un prodotto di configurazione in tutto il ciclo di vita di utilizzo per poterne verificare la corrispondenza e conformità ai requisiti funzionali e tecnici attesi.
Gli oggetti sono tracciati durante l’intero Product Life Cycle, e sono soggetti a eventi che possono anche modificare la Configurazione del Prodotto, quali:

  • modifiche alla progettazione
  • cannibalizzazioni di alcuni esemplari installati
  • obsolescenze
  • indisponibilità di scorte

Ne consegue una complessità che difficilmente è adattabile a diversi scenari e richiede, fortemente, la presenza di operatori umani in tutto il processo. In alcuni scenari particolarmente ostili, la mancanza di dispositivi di rilevamento e tracciatura di parti di oggetti installati, diventa un elemento fortemente limitante per la gestione delle configurazioni. In particolare, con riferimento alla gestione della manutenzione dei veicoli ferroviari si possono riscontrare alcuni problemi aperti.
A Veicolo fermo, il contesto operativo presenta numerose problematiche quali:

  • Presenza di materiali che potrebbero interferire nelle letture da parte dei reader RfId, ottici, NFC;
  • Difficoltà nel raggiungere il singolo oggetto di configurazione a causa della sua collocazione;
  • Problematica di dover garantire l’integrità e la correttezza del dato nel trasferimento al sistema remoto di controllo.

A Veicolo in movimento, il contesto operativo è ancora più ostico in quanto, oltre alle problematiche descritte al punto precedente, devono essere prese in considerazione:

  • Velocità di transito del veicolo,
  • Molteplicità degli oggetti da rilevare con una singola lettura,
  • Fattori ambientali e meteorologici di disturbo,
  • Presenza di campi elettromagnetici generati dai dispositivi in funzione.

Dal punto di vista funzionale, i sistemi di Configuration Management attualmente in commercio prevedono la tracciatura delle modifiche solo in caso sia sostituito un componente con un altro completamente diverso. I sistemi, anche se predisposti a tracciare una modifica di Seriale non lo fanno efficacemente poiché reperirlo è un’operazione complessa dato che il componente deve essere smontato per individuare dove è riportato il Seriale.
Di fatto, la tracciatura degli eventi relativi alla variazione di configurazione è completamente demandato all’operatore che dovrà avere la cura di segnalare, per ogni esemplare di un determinato prodotto complesso (ad esempio per ogni treno della stessa serie) e per ogni componente (tutti quelli considerati Configuration Item nel nostro treno di esempio), tutti i casi di variazione rispetto alla Distinta Base.
Quest’attività presenta notevoli punti critici:

  • E’ onerosa in termini di tempo e risorse,
  • E’ facilmente soggetta a errori umani,
  • E’ facilmente soggetta a ritardi temporali che rendono non possibile una manutenzione predittiva.

Tutti questi fattori limitano fortemente le capacità dei prodotti in commercio nell’impostare una corretta manutenzione predittiva. Di fatto, gli attuali sistemi di Configuration Management non sfruttano a pieno le potenzialità dell’IOT. In particolare si ritiene che le innumerevoli e potenziali sorgenti di dati (data source) che, volendo rilevare la reale configurazione del prodotto, possono essere installati direttamente sui componenti, possono essere di supporto agli operatori e al processo di monitoraggio delle configurazioni, evitando numerose situazioni critiche appena descritte, nei diversi scenari di utilizzo dei prodotti.
Per tale motivo, si vuole proporre un sistema innovativo in grado di sfruttare al massimo le numerose sorgenti di dati e l’elevata connessione delle stesse per migliorare il ciclo di vita di un prodotto, fornendo grande supporto alla gestione delle configurazioni.
Obiettivo di questo progetto è la realizzazione di una PIattaforma per il Configuration Management basata su IoT (PICOMIOT), suddivisa in diversi livelli architetturali hardware/software, che si avvale di una struttura eterogenea in grado di essere facilmente adattabile e ri-modulabile in base alle esigenze di rilevazione del dato e agli scenari di applicazione.
In particolare la piattaforma includerà i seguenti livelli architetturali:

  • Data Source
    Il livello data source dovrà consentire la gestione delle tante fonti di informazione disponibili. Le informazioni eterogenee possono provenire da più fonti che ci permettono di serializzare e tracciare i singoli oggetti per molteplici finalità, tra cui il Configuration Management.
    L’utilizzo dei diversi tipi di Data Source è determinato dallo studio delle caratteristiche fisiche e funzionali, in rispondenza ai criteri di FFF (Form, Fit & Function).
  • Data Collector
    Il livello data collector sarà costituito da tutte quelle apparecchiature e sistemi informatici che permettono l’acquisizione delle informazioni fornite dai Data Source, ovvero i Reader ed i Gateway, ovvero nodi di pre-elaborazione. La scelta dei Reader può essere fatta in funzione dello scenario in cui si intende operare, ad esempio:

    • Veicolo fermo: handheld reader
    • Veicolo in movimento: Postazioni fisse dotate di Reader connessi ad antenne posizionate per ottenere la miglior copertura possibile
  • Central Unit
    Questo livello conterrà funzioni innovative per supportare le logiche proprie di un sistema di configuration management, tra queste, il Change Control, Configuration Status e Configuration Audits, potenziate dall’utilizzo dell’IOT.

    • Il Change Control sarà più efficace poiché si avvarrà di uno strumento in grado di fornire informazioni in tempo reale. Il sistema, avendo feedback dal dato reale, è in grado di generare i presupposti per l’apertura di change request (es. necessità di re-ingegnerizzare o sostituire partite di materiali difettosi). Negli attuali sistemi, l’apertura di C.R. è prerogativa di scelte progettuali e la loro gestione si limita alla tracciatura. Il sistema PICOMIOT, invece, sarà in grado di allertare l’operatore nel momento in cui si creano le condizioni per l’apertura di una Change Request, supportandolo, nella fase decisionale, con informazioni rilevate dal’IoT che in altri sistemi non sono disponibili.
    • Il Configuration Status traccerà tutte le modifiche alla configurazione che provengono da Change Request o altri fattori. Grazie all’IOT l’history book è alimentato da un dato reale e le rilevazioni massive irrobustiscono il dato sopperendo ad eventuali inadempienze degli operatori.
      Negli attuali prodotti di Configuration Management la registrazione di una modifica è affidata all’operatività manuale. PICOMIOT, invece, sia nelle rilevazioni dell’operatore che in quelle massive, garantisce sia la rilevazione della variazione che la correttezza del dato reale.
    • Il Configuration Audits ha lo scopo di analizzare la rispondenza del veicolo ferroviario ai requisiti compositivi espressi dalla distinta base. L’ausilio dell’IOT ci permetterà di indagare più approfonditamente su ogni singolo item poiché possiamo incrociare le informazioni con quelle provenienti dai sistemi di manutenzione e di Control Room, individuando puntualmente il componente che manifesta difettosità. Grazie alla continua acquisizione di questi dati è possibile creare modelli di comportamento che consentiranno l’attuazione di un’efficace manutenzione predittiva.
    • Il System Configuration è quella funzionalità che permette di cambiare le impostazioni del sistema in base alle esigenze applicative. L’adattabilità di PICOMIOT ai diversi prodotti industriali (ferroviario, navale aereonautico, aerospaziale, etc.) è possibile grazie all’organizzazione in layer architetturali che, grazie alla funzionalità di System Configuration, potrà essere opportunamente configurata per diversi scenari di utilizzo.
      Parallelamente, i layer Data Source e Data Collector sono utilizzabili per la maggior parte dei prodotti industriali anche grazie alla molteplicità delle tipologie a disposizione.