IoT
Magazzino intelligente come servizio
La storia di una collaborazione di successo tra SGS, Swisscom e Microsoft
Sfondo
Secondo l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Alimentazione e l'Agricoltura (FAO), i cereali (compreso il riso) contribuiscono al 55-70% delle calorie totali della dieta dei paesi in via di sviluppo e il mais e il grano rappresentano da soli quasi i due terzi dell'apporto energetico alimentare mondiale (fonte(apre una nuova finestra)). Tuttavia, circa il 14% del cibo mondiale va perso dopo il raccolto e prima di raggiungere la vendita al dettaglio (fonte(apre una nuova finestra)). Uno dei motivi principali sono le cattive condizioni di conservazione dovute a una cattiva gestione della temperatura e alla mancanza di controllo dell'umidità relativa, che portano all'avvizzimento, all'appassimento e al deterioramento degli alimenti deperibili. Un'altra ragione risiede nelle modalità di trasporto.
SGS, in qualità di leader mondiale per l'ispezione, l'analisi, la verifica e la certificazione, si propone di monitorare e gestire i depositi di cereali in tutto il mondo e il trasporto di cereali sulle navi da carico.
Sfida commerciale
La temperatura e l'umidità sono fattori determinanti nell'accelerare o ritardare le trasformazioni biochimiche che sono all'origine della degradazione del grano durante lo stoccaggio. Hanno un'influenza diretta sulla velocità di sviluppo di insetti e microrganismi - muffe, lieviti e batteri - e sulla germinazione prematura o fuori stagione dei cereali. La temperatura non dipende solo dalle condizioni climatiche, ma anche dai cambiamenti biochimici che si producono all'interno di una massa di cereali, provocando un riscaldamento naturale indesiderato dei prodotti conservati.
Il contenuto di umidità dei cereali immagazzinati dipende dall'umidità relativa dell'aria (RAH). Durante lo stoccaggio, l'umidità all'interno del prodotto raggiunge un equilibrio con l'aria all'interno e tra le particelle del prodotto e produce un livello di umidità relativa che può essere adatto alla crescita e allo sviluppo di organismi deterioranti.
Se l'area colpita non viene trattata e isolata immediatamente, i grani verranno intaccati. Più tempo ci vuole per agire, maggiore sarà il degrado della qualità e le perdite.
SGS ha sviluppato servizi indipendenti per aiutare a ridurre questi rischi e a gestire i magazzini di cereali in modo più sostenibile. Inizialmente, un dipendente di SGS si recava in un luogo, analizzava il grano e compilava la documentazione. A causa delle risorse limitate, questo avveniva solo a giorni alterni in alcuni magazzini selezionati. Non è facile consolidare queste documentazioni in una posizione centrale, ottenere informazioni in tempo reale e condividerle con i clienti finali.
Per risolvere questo problema, è necessario affrontare diverse questioni, tra cui:
- Cosa deve essere misurato e come?
- Come vengono trasmessi a una postazione centrale i dati raccolti dai magazzini situati in località remote? E come si ottengono informazioni dai dati raccolti?
- Quali sono i costi del progetto rispetto ai benefici del monitoraggio di un prodotto a basso margine?
Una partnership di successo come fattore chiave
La figura qui sopra rappresenta la nuova soluzione IoT che SGS ha sviluppato in collaborazione con Swisscom e Microsoft, basata su dispositivi di rilevamento intelligenti. La storia di SGS sulla soluzione per i magazzini intelligenti può essere consultata qui.
Partendo da queste basi, SGS avvierà un primo progetto di Smart Warehouse as a service per rilevare le fluttuazioni di temperatura e umidità del carico all'interno del magazzino a diversi livelli e controllare le condizioni di stoccaggio monitorando l'umidità relativa, la temperatura e i livelli di anidride carbonica.
Per affrontare queste sfide sono stati scelti Microsoft Azure, una piattaforma cloud solida e affidabile, la piattaforma di connettività affidabile di Swisscom e il servizio cloud End-to-end Azure. Il progetto è stato lanciato per la prima volta in Ungheria nel 2019.
Una partnership di successo come fattore chiave
Grazie alle esigenze di SGS, alla forza innovativa di Microsoft Azure e all'esperienza e alle capacità di connettività di Swisscom, abbiamo tradotto il business case in hardware connesso e innovativo. Ecco come:
1. I magazzini di cereali sono stati dotati di diversi sensori per monitorare sia i cereali che l'aria. Il cavo collegato con più sensori lungo il suo percorso viene inserito nei cumuli di grano. Alimentati da una batteria, i sensori misurano i valori di umidità, temperatura e CO2 all'interno del magazzino, nonché i valori di umidità e temperatura del grano nelle aree superiore, centrale e inferiore del cumulo.
2. Ogni sei ore, due misure storiche e una corrente vengono trasmesse attraverso la rete globale LoRaWan di Swisscom. Una rete ad ampio raggio a bassa potenza che copre tutti i magazzini dell'area, è altamente stabile, poco costosa e consuma pochissima elettricità.
3. Considerando che i magazzini si trovano in aree con connettività limitata, i dispositivi nei magazzini inviano i loro dati prima a un Gateway Lora Edge gestito da Swisscom, che poi invia i dati a Microsoft Azure.
4. Azure IoT Hub rappresenta il cuore di una soluzione IoT in Azure. Viene utilizzato per una comunicazione affidabile e sicura tra i dispositivi e il cloud. Per integrarlo nella gestione del ciclo di vita e nei processi aziendali, Swisscom ha sviluppato un servizio di provisioning aggiuntivo dei dispositivi su misura. Attualmente le integrazioni mobili con il provisioning dei dispositivi in loco sono in fase di implementazione e il servizio sarà disponibile nel quarto trimestre del 2020.
5. Azure Stream Analytics è stato utilizzato per l'elaborazione dei messaggi in tempo reale, l'arricchimento dei dati e la decodifica del payload, per ottenere informazioni dai dati di streaming IoT e attivare azioni.
Azure Data Lake è stato utilizzato per lo storage, l'archiviazione futura e l'analisi dei dati.
Azure Analytics Services è stato utilizzato per fornire i dati nei modelli necessari.
6. Azure SQL Database non viene utilizzato solo per la gestione dei dispositivi, della posizione, dei clienti e dei progetti, ma anche per archiviare i dati del payload arricchito.
7. PowerBI viene utilizzato per la visualizzazione non solo per il centro di competenza IoT di SGS, ma anche per i clienti finali.
8. Il team Public Cloud Managed Service di Swisscom si occupa del buon funzionamento della soluzione e invia allarmi agli operatori in base ai criteri definiti.
Altri prodotti Microsoft utilizzati:
- Azure Logic App e Azure Functions per l'automazione;
- Azure Event Hub per lo streaming di dati da altre fonti o fornitori di terze parti;
- Log Analytics per il monitoraggio e gli avvisi
L'intera architettura si basa su un'architettura a microservizi e qualsiasi componente aggiuntivo può essere aggiunto in un secondo momento a seconda del caso d'uso.
A un anno dall'inizio del progetto, SGS è stata in grado di fornire un cruscotto in tempo reale, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e un monitoraggio basato sui dati e quindi un rilevamento in tempo reale delle situazioni per i clienti. L'analisi e la manutenzione predittiva consentono ai clienti di interrompere la fermentazione prima che si verifichi, con conseguente aumento della qualità e perdita minima di cereali. Inoltre, ogni giorno si risparmiano tempi di viaggio e documentazione manuale.
Pensare al futuro - La storia del futuro
La soluzione è ora perfettamente integrata con la piattaforma cloud IoT di SGS e offre cruscotti e report all'avanguardia, il tutto facilmente configurabile in base alle esigenze del cliente.
I sistemi analitici avanzati di Smart Warehouse as a Service consentono risposte rapide, aiutando a prevenire la contaminazione. Oltre a limitare gli sprechi alimentari, riduce significativamente i tempi di ispezione in loco e i costi operativi. L'ottimizzazione dei risultati in combinazione con le notevoli riduzioni dei costi della soluzione offre a SGS un forte vantaggio competitivo sul mercato: consente un rapido time-to-market, un maggiore valore per il cliente e opportunità di vendita aggiuntive come il monitoraggio 24/7, servizi di ispezione predittivi intelligenti e in abbonamento, oltre a una maggiore produttività.
SGS estenderà le applicazioni della soluzione dai magazzini statici alle navi da carico che trasportano cereali e altre materie prime. La soluzione sarà ampliata.
- per i prodotti granulari, ad esempio il cemento
- con altri sensori e diversi tipi di elaborazione dei dati per altri settori e casi d'uso, come il rilevamento di perdite di gas nel processo di produzione e la tracciabilità dei prodotti nella catena di approvvigionamento
- nel suo monitoraggio remoto
come base per l'IoT in generale. È possibile aggiungere altri componenti back-end e front-end a seconda dei casi d'uso e dei requisiti aziendali.
Inoltre, una grande opportunità futura è rappresentata dall'utilizzo trasversale dei dati raccolti sui cereali. Ad esempio, ci si può aspettare un grande interesse per i dati da parte delle compagnie di assicurazione per la stesura delle polizze. Lo sviluppo costante di soluzioni ci permette anche di studiare le nuove tecnologie emergenti legate all'utilizzo del 5G e delle tecnologie Azure edge.
La sicurezza per il design
Quando si progetta un sistema, è importante capire quali sono le potenziali minacce per quel sistema e aggiungere le difese appropriate di conseguenza. È vantaggioso incorporare la sicurezza nel progetto già nella fase di progettazione. È fondamentale progettare il prodotto tenendo conto della sicurezza fin dall'inizio. Capire come un aggressore potrebbe compromettere un sistema aiuta a garantire l'implementazione di difese efficaci e che non superino il loro costo.
Microsoft, Swisscom e SGS hanno una lunga storia di collaborazione con la modellazione delle minacce e la sicurezza. Fin dall'inizio, la sicurezza è stata presente a tutti i livelli, compresi i seguenti:
- Luoghi fisici;
- Dispositivo con hardware e firmware;
- connettività;
- Servizi cloud con infrastruttura Azure orientata alla sicurezza, controlli sulla privacy e strumenti di conformità
- Team di distribuzione con strumenti SIEM (Security Information Event Management), protezione dalle minacce e gestione della sicurezza
Il concetto di condivisione delle responsabilità per il cloud computing è di grande importanza in questo progetto. È necessario capire e definire chiaramente in ogni momento chi è responsabile di quale parte del sistema. Il concetto di responsabilità condivisa fornisce un contributo decisivo in questo senso.
Creare opportunità con Microsoft Azure - la storia di Swisscom
Il Viaggio nel cloud con Swisscom accompagna i clienti da un'idea iniziale a un prototipo funzionante fino a un cloud Azure completamente gestito e aiuta i clienti a sfruttare tutte le opportunità di Microsoft Azure. La storia di Swisscom unisce i servizi tradizionali delle telco, come la connettività e la gestione dei dispositivi, a un profondo know-how di Microsoft Azure, che comprende analisi e previsioni.
La standardizzazione raggiunta con il caso SGS ci permette ora di applicare la soluzione ad alcuni casi individuati, e molti altri ne verranno, man mano che il nostro viaggio nell'IoT continua.
Al momento, Swisscom e SGS stanno lavorando a un altro progetto di monitoraggio della qualità dell'aria interna ed esterna per servire meglio i loro clienti con servizi di gestione degli edifici.
Per saperne di più sull'argomento:
https://www.swisscom.ch/de/business/enterprise/angebot/iot/smart-warehouse.html
Abdurixit Abduxukur
Cloud Solution Architect
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