A mezzo secolo di distanza, i sistemi SCADA rappresentano ancora un “hot topic” dell’automazione industriale. La raccolta dati, infatti, costituisce l’essenza del paradigma Industria 4.0, che dall’acquisizione di informazioni preziose relative alla produzione parte per costruire la moderna fabbrica intelligente.
Protagonisti della Terza Rivoluzione industriale insieme alla diffusione dei primi sistemi informatici e allo sviluppo delle reti di telecomunicazione, i sistemi SCADA sono ancora oggi, a 50 anni dal loro esordio sul mercato, sulla breccia dell’onda, tanto da confermare il loro apporto indispensabile nella transizione verso l’industria 4.0. I sistemi SCADA si possono dunque considerare la spina dorsale che sorregge l’intera architettura della smart factory, caratterizzata da interconnesssione e resilienza. Eppure, nonostante questo ruolo di importanza strategica, ancora oggi sono evidenti i margini di crescita in un mercato che è tutt’altro che maturo.
Che cos’è un sistema SCADA
Supervisione, Controllo e Acquisizione Dati: come suggerisce lo stesso acronimo, si tratta di un sistema di controllo per il monitoraggio o la raccolta di dati considerati essenziali nei processi di automazione della produzione. Ecco perché gli SCADA sono diventati un fattore fondamentale nell’Industria 4.0 per quanto riguarda il monitoraggio e il controllo dei processi industriali. Questi sistemi governano il vettore digitale della fabbrica assicurando una completa integrazione tra i processi IT e quelli OT. Sono il punto nevralgico di questa unione e rappresentano la torre di controllo dati delle operazioni in stabilimento. Ne esamineremo le caratteristiche, vedremo alcuni esempi di applicazioni pratiche, e analizzeremo perché sono così importanti.
Come funziona un sistema SCADA
Un sistema SCADA è composto da dispositivi che hanno il compito di comunicare con una varietà di strumenti, come macchinari di produzione, sensori o dispositivi mobili. Queste informazioni vengono trasmesse direttamente dagli oggetti alle attrezzature dotate di software SCADA, che elaborano, distribuiscono e visualizzano i dati, aiutando gli operatori ad analizzarli e a prendere decisioni in corso d’opera.
Quali sono i componenti di un sistema SCADA
Un sistema SCADA ha bisogno di componenti per lo scambio di dati che interagiscano tra loro riportando le informazioni alle macchine. Per compiere questa operazione si utilizza in primis una ‘stazione maestra’: questa riceve i dati sulle condizioni delle apparecchiature sul campo, i quali vengono poi inviati alle ‘stazioni remote’ che fungono da trasmettitori. Le stazioni remote con cui comunica la stazione maestra controllano invece i componenti sul campo, come valvole, apparecchiature di misurazione, motori: in altre parole tutto il comparto operativo. Sono responsabili del monitoraggio in tempo reale di tutti i dispositivi sul campo e attivano stati di alert qualora ve ne sia bisogno attraverso il monitoraggio di eventuali guasti.
Vantaggi e svantaggi dei sistemi SCADA
I sistemi SCADA sono in tal senso critici nell’Industria 4.0, poiché consentono l’accesso in tempo reale ai dati del processo di produzione e il controllo remoto delle apparecchiature. Ma i loro benefici vanno oltre. Uno dei grandi vantaggi di questi sistemi è che in fase di pianificazione della produzione consentono anche la generazione di simulazioni con dati reali per costruire ipotesi e scenari nuovi. Un altro aspetto rilevante è che il monitoraggio può essere effettuato da remoto, da qualsiasi luogo, gestendo allo stesso tempo migliaia di apparecchi da diverse posizioni. L’altro grande vantaggio è che si tratta di un sistema molto sicuro che genera backup continui dei dati in modo che le informazioni non vadano perse in caso di guasto.
E qui si rivela proprio l’altra faccia della medaglia: il grande svantaggio di un sistema SCADA è proprio la sua forte dipendenza dalla tecnologia. In quanto parte di un’infrastruttura critica, il sistema è facilmente influenzato da interruzioni di corrente ed è esposto ad alto rischio informatico. L’altro svantaggio è che per la sua corretta gestione e manutenzione sono necessari professionisti qualificati, il che comporta costi di intervento e installazione significativi.
A cosa serve un sistema SCADA
Un sistema di automazione industriale SCADA è progettato apposta per migliorare e automatizzare la produttività di una fabbrica o di un altro ambiente complesso. Grazie al controllo remoto dei processi, il sistema monitora e gestisce i macchinari tramite dispositivi e connessioni wi-fi, raccogliendo ed elaborando dati in tempo reale da sensori e apparecchi IoT. Da questi li invia a software per l’analisi delle risultanze. Un sistema SCADA si adatta perfettamente a diversi tipi di aziende, sia a quelle operanti nel manifatturiero sia in altri settori, come grande distribuzione o terziario. Uno SCADA, per esempio, mantiene i sistemi di refrigerazione dei supermercati in funzione senza problemi, assicura che gli standard di qualità siano rispettati nel trattamento delle acque reflue, monitora il consumo di energia in casa e, più in generale, si incarica che tutte le automazioni di processo avvengano senza interruzioni.
Tipologie e Applicazioni dei Sistemi SCADA
Le tipologie di sistemi SCADA spaziano da configurazioni autonome a quelle distribuite, da soluzioni cloud a piattaforme web. Possono essere sistemi aperti o chiusi: possono cioè offrire una serie di funzioni di base modificabili dall’utente, oppure richiedere sistemi specifici, in cui solo il produttore può apportare modifiche o integrazioni. Tutti però consentono diversi livelli di personalizzazione e scalabilità. Come abbiamo appena visto, le applicazioni del sistema sono ampie e comprendono diversi settori quali l’energia, il trattamento delle acque, l’agricoltura e la produzione manifatturiera.
Implementazione e sicurezza dei Sistemi SCADA
In un ambiente complesso e ad alta automazione, i sistemi SCADA governano processi critici esposti ad alto rischio. Il motivo per cui questi sistemi sono così delicati è dovuto al loro potenziale impatto sulla popolazione in caso di malfunzionamento: pensiamo ad esempio alle centrali (nucleari, termiche, ecc.), al controllo delle reti energetiche, ai gasdotti, alle linee di produzione automatizzate nelle fabbriche, per passare agli impianti petrolchimici, e altro. Si tratta di strutture che, in caso di guasto o interruzione temporanea, hanno generalmente ripercussioni enormi su migliaia di persone. Motivo per cui la loro resilienza e messa in sicurezza rappresenta la preoccupazione principale.
Nonostante in passato i sistemi SCADA fossero relativamente immuni alle intrusioni e agli attacchi alle reti perché erano scollegati e inaccessibili, oggi la sicurezza deve fare i conti con intrusioni dirette dal web. Per implementare un sistema SCADA è necessario oggi allinearsi a protocolli di sicurezza e standard internazionali per una solida strategia di protezione: dei dati e dell’integrità operativa. Uno di questi è il rispetto della ISO 27000, normativa che garantisce la sicurezza sotto tre aspetti: riservatezza, integrità e disponibilità.
La storia infinita dei sistemi SCADA
I sistemi SCADA sono sistemi informatici distribuiti di complessità variabile che servono per monitorare e supervisionare (anche da remoto) i dispositivi fisici che fanno parte di uno stabilimento. SCADA è infatti l’acronimo di Supervisory Control And Data Acquisition, ad indicare un software che si occupa di raccogliere i dati centralmente recuperandoli dai PLC e dai controllori installati sulle macchine, in modo da renderli disponibili per operazioni di visualizzazione in tempo reale, consultazione (archivi di dati gestiti da software denominati Historian) e supervisione.
Fanno la loro comparsa negli anni Sessanta con l’intento di informatizzare e automatizzare il controllo industriale, trovando particolare fortuna nella supervisione di impianti di utility nel settore energetico.
Il rapido sviluppo di nuove tecnologie come la telemetria, le reti LAN e il personal computer fanno da impulso alla sua diffusione capillare nell’industria manifatturiera, che si affida agli SCADA per comprendere a fondo lo stato di salute degli stabilimenti produttivi e per migliorarne l’efficienza produttiva, aumentandone la redditività. L’obiettivo dei sistemi SCADA, infatti, è quello di fornire ai decisori dati oggettivi che supportino i Responsabili di Produzione nella configurazione e riconfigurazione del miglior assetto industriale per il raggiungimento di determinati risultati (ad esempio, numero e qualità dei pezzi prodotti, riduzione tempo ciclo).
I sistemi SCADA ieri, oggi e domani
Per loro stessa natura, i sistemi SCADA sono in continua evoluzione. La diffusione di nuove tecnologie e trend ne guida lo sviluppo e la trasformazione da sempre. Se una volta i dati venivano raccolti e immessi manualmente nel sistema da operatori e addetti alla produzione, ora sono i sensori installati sui macchinari ad occuparsi direttamente dell’acquisizione dati.
Mentre fino a qualche anno fa era normale installare fisicamente su un computer centrale il programma software che faceva girare lo SCADA, oggi si va sempre più diffondendo la modalità SaaS (Software as a Service), dove il programma di supervisione si trova nel cloud e non in fabbrica.
Allo stesso modo, se tradizionalmente gli SCADA erano commercializzati con licenze server/client contate e a pagamento e presentavano un’architettura proprietaria, nell’epoca attuale si prediligono soluzioni con licenze illimitate e basate su sistemi aperti che consentono agli sviluppatori di personalizzarne liberamente le funzioni.
Le stesse interfacce (HMI, Human Machine Interface) hanno subito nel corso del tempo diverse trasformazioni e ottimizzazioni verso schermate sempre più user-friendly e intuitive, rielaborando i dati grezzi in tabelle e grafici di immediata comprensione.
Il ruolo attuale dei sistemi SCADA: attori protagonisti o comprimari di livello?
Negli ultimi 10 anni, il sistema fabbrica è enormemente avanzato dal punto di vista tecnologico, introducendo nuove abitudini e nuovi tool volti a semplificare e massimizzare sempre più il lavoro di efficientamento della produzione. Eppure lo SCADA è sempre presente, potenziato nelle sue funzioni, “liberato” dalle gabbie di codici e protocolli proprietari, e interconnesso con sistemi superiori (come MES e ERP) che segnano la rivoluzione digitale in corso con Industria 4.0.
I sistemi SCADA non tradiscono il compito per cui sono stati inventati: raccogliere dati. Lo fanno in modo più affidabile, intelligente e veloce rispetto ad un tempo, ma proseguono dritti verso l’obiettivo di acquisire informazioni preziose dalla produzione. E, nell’era del 4.0, la principale ricchezza di un’azienda sta nel ricavare quanti più dati possibili dai diversi punti di raccolta dislocati in fabbrica, aggregarli secondo criteri funzionali e trovare il modo migliore di leggerli e interpretarli. Senza questa operazione preliminare, non c’è alcuna rivoluzione né trasformazione digitale. Ma si tratta, per l’appunto, di una fase propedeutica all’attuazione di traguardi più ambiziosi – come l’ottimizzazione dei flussi delle merci o la manutenzione predittiva, per citarne solo alcuni.
Attualmente, l’implementazione degli SCADA non rappresenta più la meta da raggiungere per essere competitivi, bensì diventa parte di una visione corale – per la precisione, olistica – del sistema produttivo come una sinfonia di ottimi solisti capaci di suonare in concerto senza prevaricare gli uni sugli altri.
