IoT: tecnologie e applicazioni

Il termine Internet of Things (IoT) è sempre più utilizzato come sinonimo di Digital Transformation. Questo perché, grazie alle piattaforme IoT, gli oggetti possono diventare ‘intelligenti’ (smart) e comunicare usando un insieme di tecnologie abilitanti che permettono di scambiare dati e informazioni tra oggetti smart e sistemi di gestione, utilizzando reti cablate o wireless e le risorse di Internet.

Internet of Things sfrutta tecnologie e protocolli di trasmissione diversi, che vengono scelti in funzione di vari fattori, come distanze tra sensori/smart object e collettori dei segnali, quantità di dati da trasmettere nell’unità di tempo (larghezza di banda), ritardo con cui possono arrivare i dati (latenza), mezzi di trasmissione disponibili (cavi di trame, fibre ottiche, trasmissioni wireless).

Per la trasmissione dei dati, si utilizzano vari protocolli di comunicazione, tra cui TCP/IP, MQTT (Message Queue Telemetry Transport), CoAP (Constrained Application Protocol), AMQP (Advanced Message Queuing Protocol), OPC-UA, in funzione del tipo di servizio attivato.

Applicazioni delle tecnologie IOT

I principali ambiti di applicazione dell’Internet of Things sono nei contesti in cui sono presenti oggetti che possono dialogare tra loro generando informazioni utili, come la domotica (smart home), gli edifici intelligenti (smart building), il monitoraggio e controllo in ambito industriale (smart factory e smart logistics), la telemedicina (smart health), le smart city e la smart mobility, l’automazione dei lavori agricoli (smart agrifood) e gli ambiti della sorveglianza, della sicurezza e della telemetria (smart metering).

Il mercato IoT

Lo studio IDC ‘Worldwide Internet of Things Forecast, 2020-2025’ prevede che nel 2025 ci saranno oltre 55 miliardi di oggetti connessi nel mondo, che generanno circa 80 ZettaByte (80 miliardi di Terabyte) di dati per applicazioni di sicurezza, videosorveglianza e Industrial IoT. Secondo il rapporto “The Internet of Things: Mapping the value beyond the hype” di McKinsey, entro il 2025 si potrebbe arrivare a generare un valore economico pari a 11 trilioni di dollari l’anno. Il mercato italiano dell’Internet of Things nel 2019 ha raggiunto il valore di 6,2 miliardi di euro, secondo i dati degli Osservatori del Politecnico di Milano. Una notevole quota del mercato è costituita da contatori intelligenti, automobili connesse e servizi abilitati dagli oggetti connessi. La crescita più significativa è legata alla smart home, trainata in particolare dal boom degli assistenti vocali (smart speaker), seguita dalla smart factory che negli ultimi quattro anni ha beneficiato degli incentivi previsti dal Piano Nazionale Industria 4.0.

Crescono anche le smart city, con un considerevole numero di progetti avviati dai comuni italiani, e le soluzioni di smart logistics, smart asset management e smart agricolture. In Italia, oltre il 50% delle grandi aziende ha avviato nel corso dell’ultimo triennio almeno un progetto di IoT industriale, mentre solo il 13% delle PMI ha avviato delle iniziative. A limitare l’adozione sono principalmente mancanza di competenze e barriere di tipo culturale e tecnologico.

Industrial IoT (IIoT)

L’Industrial Internet of Things (IIoT) connette persone, prodotti e processi per supportare la trasformazione digitale. Utilizzando le piattaforme Industrial IoT, le aziende connettono, monitorano, analizzano e sfruttano i dati utilizzando sistemi incentrati su oggetti dotati di sensori connessi alla rete e in grado di interagire tra loro. Le informazioni raccolte vengono analizzate ed elaborate contribuendo all’ottimizzazione dei processi di business.
Con l’IIoT si realizza la convergenza tra le tecnologie operative (OT, operation technology), applicate nei controlli delle macchine e degli impianti industriali, e quelle IT.

Le categorie di applicazioni più diffuse delle tecnologie di Industrial IoT sono:

1. Smart factory: controllo avanzamento produzione, sicurezza sul lavoro, manutenzione, movimentazione materiali, controllo qualità, gestione rifiuti. Queste soluzioni sono in grado di fornire informazioni in tempo reale sulle prestazioni di attrezzature e persone per semplificare e migliorare i processi aziendali e i flussi di lavoro.

2. Smart logistics: tracciabilità/monitoraggio della filiera tramite tag RFId (Radio-Frequency Identification) e sensoristica, monitoraggio della catena del freddo, gestione della sicurezza in poli logistici complessi, gestione delle flotte, per esempio tramite GPS/GPRS.

3. Smart lifecycle: miglioramento del processo di sviluppo nuovi prodotti ed end of life management. l’IoT permette alle aziende produttrici di monitorare costantemente anche il funzionamento degli smart product venduti, individuando per tempo possibili malfunzionamenti e installando automaticamente aggiornamenti software. Inoltre, l’analisi dei dati sull’utilizzo dei prodotti può permettere ai produttori di sviluppare innovativi servizi ad hoc per i clienti.

Le principali tendenze del mercato della IIoT sono due.

Servitizzazione (servitization), ossia il passaggio dalla vendita dei prodotti connessi alla vendita dei servizi abilitati dai dati raccolti da questi prodotti. Questi servizi, oltre che dalle aziende produttrici dei dispositivi IoT, possono essere sviluppati anche da terze parti, poiché i dati prodotti dai macchinari IoT possono essere venduti ad attori, anche estranei al mondo industriale, interessati a fornire nuovi servizi basati sull’utilizzo e sfruttamento dei dati. 

In-Thing purchase, ossia la possibilità di utilizzare gli oggetti smart come un canale di vendita, arricchendo gli oggetti connessi di funzionalità a pagamento. Per esempio, videocamere che dietro pagamento di un abbonamento offrono servizi di conservazione in cloud, analisi delle immagini e allarmistica.

L’evoluzione delle tecnologie trasmissive

La crescita dell’IoT è trainata dalle nuove tecnologie di comunicazione e dai servizi abilitati dagli oggetti connessi. Nel mondo, sono già numerose le sperimentazioni di applicazioni 5G legate all’IIoT. Le reti mobili di prossima generazione migliorano sensibilmente l’efficacia dei processi di automazione delle catene di montaggio, e la qualità delle applicazioni di realtà virtuale e realtà aumentata che supportano molte attività di produzione e manutenzione.
Si espande anche la Narrow-band Internet of Things costituita da reti di comunicazione LPWA (Low Power Wide Area) basate su nuove tecnologie come SigFox, LoRa (Long Range) e NB-IoT (Narrowband-IoT), utilizzate in applicazioni di controllo del territorio, controlli di sicurezza e monitoraggio industriale e ambientale.

I Satelliti IoT potrebbero affermarsi come alternativa e complemento alle reti terrestri cellulari e wireless. Kinéis è un nuovo operatore satellitare specializzato nella fornitura di connettività IoT satellitare, creato nel 2018 dall’Agenzia spaziale francese e dal Gruppo CLS che gestisce il sistema satellitare di monitoraggio ambientale ARGOS. La connettività IoT spaziale è già operativa con 8 nano-satelliti, che diventeranno 25 entro il 2030. Attualmente hanno 20.000 terminali connessi, con l’obiettivo è di averne 2 milioni entro il 2030. La connettività è globale e può facilmente completare le reti IoT geografiche terrestri, soprattutto nelle zone di difficile copertura.