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EMBEDDED 88 • MAGGIO • 2023 49 INDUSTRIAL WIRELESS | HARDWARE costosi cablaggi. Inoltre, il wireless industriale consente una più facile espansione della rete di comunicazione per miglio- rare la produttività e l’efficienza. La tecnologia wireless è stata utilizzata nell’industria per molti anni nelle bande dello spettro di frequenze concesse in licenza per le trasmissioni wireless prive di interferenze che garantiscono un collegamento in rete flessibile e comu- nicazioni di dati over-the-air affidabili per il monitoraggio e il controllo dei processi degli impianti. Negli ultimi anni, le bande di frequenza senza licenza, come le bande industria- li, scientifiche e mediche (ISM), sono proliferate e hanno fornito all’industria più opzioni per la creazione di sistemi wireless, come le reti wireless con operatori mobili e reti di sensori wireless per l’ottimizzazione dei processi e gestione patrimoniale. Tuttavia, la crescita esplosiva di tali tecnologie ha incontrato molte sfide, come interferenze, congestione e pianificazione dello spettro, specialmente nelle grandi fabbri- che con dispiegamenti densi e ambienti difficili. L’adozione e l’uso delle tecnologie wireless è stato spesso ostacolato da una nozione percepita, ovvero la mancanza di affidabilità, integrità e sicurezza nei collegamenti wireless. La fabbrica è solitamente ricca di superfici metalliche e ostruzioni, che si traducono in un ambiente di propagazione delle onde ra- dio ostile. Date queste criticità, vengono spesso poste molte domande, ad esempio, quale tecnologia wireless è più adatta per un’applicazione industriale e quale approccio dovrebbe essere adottato per garantire un funzionamento affidabi- le. Avere una comprensione adeguata delle capacità e delle applicazioni delle tecnologie wireless consente ai potenziali utenti di riconoscerne i vantaggi evitando i problemi di un’ap- plicazione errata in ambienti industriali difficili in cui esisto- no molti potenziali ostacoli fisici e fonti di interferenza. I professionisti e i ricercatori del wireless industriale ricono- scono la necessità di linee guida che aiuteranno i produttori, gli utenti e i loro fornitori a progettare, valutare, selezionare e implementare in modo efficace i sistemi wireless. Le organizzazioni di produzione utilizzano spesso metodolo- gie ad hoc per implementare e gestire le proprie reti wireless senza prima comprendere il proprio spazio problematico, se- lezionando il candidato appropriato tecnologico e lo svilup- po di un piano per la gestione e la crescita dello spettro. I metodi ad hoc sono generalmente adatti per organizzazioni più piccole, dove le risorse ingegneristiche sono limitate. Ol- tre alle pratiche ingegneristiche “agili”, è importante prima comprendere lo spazio problematico e tenere traccia delle allocazioni dello spettro di frequenze di fabbrica durante le implementazioni. I sistemi industriali wireless sono imple- mentati e gestiti al meglio quando le organizzazioni applica- no un approccio incrementale, sistematico e indipendente dal fornitore alla selezione e all’implementazione delle loro reti wireless utilizzando le migliori pratiche e politiche ingegne- ristiche. Avere una comprensione completa dei problemi e delle po- tenziali soluzioni delle reti wireless nelle industrie manifattu- riere semplifica notevolmente le sfide legate alla selezione e all’implementazione di soluzioni wireless. L’identificazione di casi d’uso industriali non affrontati dalle tecnologie wireless esistenti può portare a una crescita mira- ta attraverso l’innovazione tecnologica che utilizza standard wireless nuovi o esistenti. Le applicazioni wireless industriali Le applicazioni per il wireless industriale sono molto diverse e, nella maggior parte dei casi, gli studi di ricerca non sono completi per coprire l’intero spazio problematico del wireless industriale. Per mappare una specifica tecnologia wireless in un’area ap- plicativa, si divide prima lo spazio problematico in un insie- me gestibile di classi basate sulle funzioni eseguite all’interno di una fabbrica. Qui, il termine fabbrica si riferisce sia alla fabbrica che è spesso identificata con la produzione discreta basata sul lavoro, sia all’impianto che è più spesso identificato con i processi basati sul flusso. Limitiamo la prospettiva all’a- spetto operativo della fabbrica dal terreno fisico della fab- brica fino all’interfaccia aziendale. Le possibili applicazioni wireless industriali all’interno della fabbrica possono quindi essere descritte come segue: 1. Strumentazione di produzione: questa classe include la trasmissione di variabili misurate da sensori e variabili manipolate da attuatori. Quest’area funzionale richiede spesso latenza e affidabilità deterministiche, nonché la compatibilità dell’interfaccia con i protocolli di comunica- zione. I requisiti di latenza e affidabilità variano a seconda dei consumatori delle informazioni di fabbrica, come il si- stema di automazione e le applicazioni di ottimizzazione. La latenza è definita come il ritardo del livello dell’applicazione in una direzione, ad esempio tra un sensore e un controller. L’affidabilità è defini- ta come la probabilità che un blocco di informazio- ni del livello dell’applicazione venga perso a causa di un ritardo o di un livello di rumore inaccettabili. I sistemi di fabbrica a flusso includono quelli in cui le ma- terie prime sono in continuo movimento come raffinerie di petrolio, impianti di trattamento delle acque e reattori chimici. I sistemi di fabbrica basati sul lavoro sono quel- li che producono o assemblano prodotti in fasi discrete come una catena di montaggio automobilistica. Poiché le applicazioni industriali sono tutte uniche e come tali