I campi di applicazione di CPS sono in realtà sconfinati – oltre ai campi di applicazione puramente industriali (ma piuttosto orientati al futuro) come ambienti e produzione intelligenti in vari settori (“fabbriche intelligenti”), i CPS sono già utilizzati in altri campi. Questi includono reti elettriche intelligenti (“reti intelligenti”), salute elettronica, sistemi di assistenza adeguati all’età, ma anche sistemi intelligenti di monitoraggio del traffico o sistemi automatici di allarme rapido nel controllo delle catastrofi.
Alcuni esempi dovrebbero renderti consapevole dell’integrazione di CPS già in atto nel mondo:
Industria 4.0 – Smart Factory
Immagina che esista un ambiente di produzione che si controlla autonomamente, sa cosa fare in base al prodotto e al componente e rende autonomamente i suoi processi più efficienti. Sarebbe grandioso! Allo stesso tempo, questo sarebbe chiamato il “livello finale di Industria 4.0”, per così dire.
In effetti, alcune aziende sono già impegnate nel tentativo di integrare i CPS nella loro produzione industriale. L’industria automobilistica, in particolare, sta già utilizzando CPS in alcuni casi per automatizzare le fasi di lavoro. Tuttavia, l’industria è ancora lontana dalla completa interconnessione, poiché non tutte le tecnologie necessarie sono state ancora sufficientemente studiate.
Smart Factory è già un grande argomento nel settore automobilistico, come puoi vedere nella figura sopra. Quindi, se vuoi lavorare nel settore automobilistico, sai con cosa avrà a che fare la tua azienda!
Esempio
Manutenzione delle macchine
Una delle attività più costose nelle aziende industriali è la manutenzione delle macchine. I CPS aiutano già le aziende industriali a risparmiare sui costi in questo settore. Dai un’occhiata al seguente confronto:
Manutenzione senza CPS
In questo caso viene eseguita la manutenzione reattiva o preventiva.
Manutenzione reattiva: la produzione continua semplicemente fino a quando la macchina non smette di funzionare, con costi di manutenzione estremamente bassi all’inizio, ma si rischiano lunghi tempi di fermo e costi di sostituzione elevati.
Manutenzione preventiva: indipendentemente dai guasti effettivi, la manutenzione viene eseguita a intervalli regolari, ovvero parti o intere macchine vengono sostituite: questo è abbastanza sicuro, ma costoso nel lungo periodo.
Manutenzione con CPS
Le macchine stabiliscono attraverso dei sensori quando è necessaria manutenzione. Di conseguenza, è possibile rilevare le fuoriuscite molto rapidamente e la manutenzione può essere eseguita in modo più efficiente.
Inoltre, i possibili guasti possono essere “previsti” e gestiti o prevenuti di conseguenza.
Smart Grid – Internet dell’Energia
Anche una rete elettrica può diventare “intelligente” con i CPS. Perché è persino necessario? Oggi l’elettricità viene generata in maniera sempre più decentralizzata. Ciò significa che nella maggior parte dei casi (soprattutto nelle zone rurali) non esiste più un’unica fonte centrale da cui proviene l’elettricità, ma molte fonti più piccole come turbine eoliche, impianti fotovoltaici, impianti di biogas, ecc.
Questo è complesso e richiede un sistema, specialmente nell’area del controllo del carico (cioè quale dispositivo sta attualmente utilizzando quanta potenza). È una buona cosa che i CPS esistano. Consentono a tutti gli attori della rete elettrica (generazione, stoccaggio, fornitura e consumo) di scambiarsi informazioni in modo completamente automatico e in tempo reale.
Di conseguenza, i dispositivi comunicano alla rete elettrica quanta energia deve essere generata e resa disponibile. Questi dispositivi reagiscono, possono selezionare la sorgente di conseguenza e, in caso di sovraccarico, possono anche bloccare la corrente.
Protezione civile, difesa militare e trasporti
I CPS possono salvare delle vite. I CPS, che sono in grado di rilevare e avvisare in anticipo di disastri naturali come tornado o terremoti utilizzando sensori adeguati, sono diventati indispensabili nelle situazioni di evacuazione. I CPS possono anche fornire assistenza in materia ambientale, ad esempio possono rilevare automaticamente le condizioni del suolo e trarre conclusioni su piante e animali nelle vicinanze in base ai cambiamenti di queste condizioni.
Questo non è molto diverso dalle applicazioni industriali: dopo tutto, anche qui, l’efficienza deve essere aumentata e i tempi e i costi richiesti ridotti.
Ma i CPS sono anche usati militarmente. I moderni sistemi di difesa aerea e droni militari sono collegati tra loro utilizzando tali sistemi per poter reagire rapidamente e in modo coordinato.
Anche il traffico beneficia di CPS ed è in realtà un evidente esempio di regolamentazione del sistema in tempo reale. Gli ingorghi, gli incidenti e i danni stradali vengono registrati in tempo reale e vengono implementate misure di deviazione o chiusure stradali adeguate, alleviando così il traffico e prevenendo ulteriori congestioni o incidenti. Anche i veicoli completamente autonomi sono concepibili in questo modo. Tuttavia, questo è ancora un sogno per il futuro, poiché la corrispondente infrastruttura stradale deve essere costruita per prima.
E-Health
Oltre alle applicazioni pubbliche e aziendali, ogni singola persona può anche beneficiare di CPS su base individuale. Un esempio è la parola chiave e-health (salute elettronica, ovvero elaborazione elettronica dei dati sanitari).
Prevenzione, monitoraggio, diagnosi, trattamento e gestione possono essere collegati elettronicamente. Il dossier sanitario elettronico in Austria (chiamato anche ELGA) fa parte della sanità elettronica, così come le farmacie online, gli smartwatch e i fitness tracker (dispositivi indossati al polso che rilevano dati sanitari come frequenza cardiaca o cadute di registro).
Esempio
A un paziente viene diagnosticato il diabete. Gli viene dato un dispositivo digitale per la raccolta del sangue per monitorare regolarmente la glicemia. Questo è collegato al suo smartwatch, che utilizza i dati trasmessi per formulare raccomandazioni per l’azione in materia di sport, alimentazione e farmaci.
In caso di emergenza, lo smartwatch reagisce e può avvisare autonomamente i servizi sanitari. Il paramedico viene informato tramite lo smartwatch che il paziente è diabetico. Il paramedico può quindi prendere rapidamente le misure appropriate.
Un’altra area di applicazione è la domotica per categorie deboli: Ambient Assisted Living
Si tratta essenzialmente di persone che hanno bisogno di sostegno in qualche modo per una vita autodeterminata, sia per problemi legati all’età che per limitazioni fisiche.
I CPS vengono utilizzati in questo settore per creare tecnologie in grado di rispondere alle esigenze specifiche delle persone. Il supporto non viene fornito solo a loro, ma anche al personale infermieristico e ai parenti.
Ad esempio, le case possono essere progettate in modo tale che la voce possa essere utilizzata per controllare il riscaldamento, azionare persiane o attivare l’illuminazione. Questo potrebbe anche essere fatto automaticamente, ad es. spegnendo le luci e la stufa ogni volta che la persona lascia l’appartamento. Ciò consentirebbe di risparmiare alcuni passaggi manuali per gli anziani. In caso di pericolo d’incendio, i vigili del fuoco possono essere avvisati automaticamente oltre all’allarme.
Un punto critico: tuttavia, il funzionamento di tali sistemi deve essere appreso in precedenza, ad es. quali comandi vocali devono essere usati. Questo può essere difficile per disabili o anziani. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione alla semplicità e alla facilità d’uso di questi sistemi.
Ricorda
CPS offre una serie di aree applicative, alcune delle quali sono già state implementate, altre sono programmate per il futuro.
Alcuni esempi sono:
Industria 4.0
Fabbriche intelligenti e ambienti di produzione completamente automatizzati
I campi di applicazione di CPS sono in realtà sconfinati – oltre ai campi di applicazione puramente industriali (ma piuttosto orientati al futuro) come ambienti e produzione intelligenti in vari settori (“fabbriche intelligenti”), i CPS sono già utilizzati in altri campi. Questi includono reti elettriche intelligenti (“reti intelligenti”), salute elettronica, sistemi di assistenza adeguati all’età, ma anche sistemi intelligenti di monitoraggio del traffico o sistemi automatici di allarme rapido nel controllo delle catastrofi.
Alcuni esempi dovrebbero renderti consapevole dell’integrazione di CPS già in atto nel mondo:
Industria 4.0 – Smart Factory
Immagina che esista un ambiente di produzione che si controlla autonomamente, sa cosa fare in base al prodotto e al componente e rende autonomamente i suoi processi più efficienti. Sarebbe grandioso! Allo stesso tempo, questo sarebbe chiamato il “livello finale di Industria 4.0”, per così dire.
In effetti, alcune aziende sono già impegnate nel tentativo di integrare i CPS nella loro produzione industriale. L’industria automobilistica, in particolare, sta già utilizzando CPS in alcuni casi per automatizzare le fasi di lavoro. Tuttavia, l’industria è ancora lontana dalla completa interconnessione, poiché non tutte le tecnologie necessarie sono state ancora sufficientemente studiate.
Smart Factory è già un grande argomento nel settore automobilistico, come puoi vedere nella figura sopra. Quindi, se vuoi lavorare nel settore automobilistico, sai con cosa avrà a che fare la tua azienda!
Esempio
Manutenzione delle macchine
Una delle attività più costose nelle aziende industriali è la manutenzione delle macchine. I CPS aiutano già le aziende industriali a risparmiare sui costi in questo settore. Dai un’occhiata al seguente confronto:
Manutenzione senza CPS
In questo caso viene eseguita la manutenzione reattiva o preventiva.
Manutenzione reattiva: la produzione continua semplicemente fino a quando la macchina non smette di funzionare, con costi di manutenzione estremamente bassi all’inizio, ma si rischiano lunghi tempi di fermo e costi di sostituzione elevati.
Manutenzione preventiva: indipendentemente dai guasti effettivi, la manutenzione viene eseguita a intervalli regolari, ovvero parti o intere macchine vengono sostituite: questo è abbastanza sicuro, ma costoso nel lungo periodo.
Manutenzione con CPS
Le macchine stabiliscono attraverso dei sensori quando è necessaria manutenzione. Di conseguenza, è possibile rilevare le fuoriuscite molto rapidamente e la manutenzione può essere eseguita in modo più efficiente.
Inoltre, i possibili guasti possono essere “previsti” e gestiti o prevenuti di conseguenza.
Smart Grid – Internet dell’Energia
Anche una rete elettrica può diventare “intelligente” con i CPS. Perché è persino necessario? Oggi l’elettricità viene generata in maniera sempre più decentralizzata. Ciò significa che nella maggior parte dei casi (soprattutto nelle zone rurali) non esiste più un’unica fonte centrale da cui proviene l’elettricità, ma molte fonti più piccole come turbine eoliche, impianti fotovoltaici, impianti di biogas, ecc.
Questo è complesso e richiede un sistema, specialmente nell’area del controllo del carico (cioè quale dispositivo sta attualmente utilizzando quanta potenza). È una buona cosa che i CPS esistano. Consentono a tutti gli attori della rete elettrica (generazione, stoccaggio, fornitura e consumo) di scambiarsi informazioni in modo completamente automatico e in tempo reale.
Di conseguenza, i dispositivi comunicano alla rete elettrica quanta energia deve essere generata e resa disponibile. Questi dispositivi reagiscono, possono selezionare la sorgente di conseguenza e, in caso di sovraccarico, possono anche bloccare la corrente.
Protezione civile, difesa militare e trasporti
I CPS possono salvare delle vite. I CPS, che sono in grado di rilevare e avvisare in anticipo di disastri naturali come tornado o terremoti utilizzando sensori adeguati, sono diventati indispensabili nelle situazioni di evacuazione. I CPS possono anche fornire assistenza in materia ambientale, ad esempio possono rilevare automaticamente le condizioni del suolo e trarre conclusioni su piante e animali nelle vicinanze in base ai cambiamenti di queste condizioni.
Questo non è molto diverso dalle applicazioni industriali: dopo tutto, anche qui, l’efficienza deve essere aumentata e i tempi e i costi richiesti ridotti.
Ma i CPS sono anche usati militarmente. I moderni sistemi di difesa aerea e droni militari sono collegati tra loro utilizzando tali sistemi per poter reagire rapidamente e in modo coordinato.
Anche il traffico beneficia di CPS ed è in realtà un evidente esempio di regolamentazione del sistema in tempo reale. Gli ingorghi, gli incidenti e i danni stradali vengono registrati in tempo reale e vengono implementate misure di deviazione o chiusure stradali adeguate, alleviando così il traffico e prevenendo ulteriori congestioni o incidenti. Anche i veicoli completamente autonomi sono concepibili in questo modo. Tuttavia, questo è ancora un sogno per il futuro, poiché la corrispondente infrastruttura stradale deve essere costruita per prima.
E-Health
Oltre alle applicazioni pubbliche e aziendali, ogni singola persona può anche beneficiare di CPS su base individuale. Un esempio è la parola chiave e-health (salute elettronica, ovvero elaborazione elettronica dei dati sanitari).
Prevenzione, monitoraggio, diagnosi, trattamento e gestione possono essere collegati elettronicamente. Il dossier sanitario elettronico in Austria (chiamato anche ELGA) fa parte della sanità elettronica, così come le farmacie online, gli smartwatch e i fitness tracker (dispositivi indossati al polso che rilevano dati sanitari come frequenza cardiaca o cadute di registro).
Esempio
A un paziente viene diagnosticato il diabete. Gli viene dato un dispositivo digitale per la raccolta del sangue per monitorare regolarmente la glicemia. Questo è collegato al suo smartwatch, che utilizza i dati trasmessi per formulare raccomandazioni per l’azione in materia di sport, alimentazione e farmaci.
In caso di emergenza, lo smartwatch reagisce e può avvisare autonomamente i servizi sanitari. Il paramedico viene informato tramite lo smartwatch che il paziente è diabetico. Il paramedico può quindi prendere rapidamente le misure appropriate.
Un’altra area di applicazione è la domotica per categorie deboli: Ambient Assisted Living
Si tratta essenzialmente di persone che hanno bisogno di sostegno in qualche modo per una vita autodeterminata, sia per problemi legati all’età che per limitazioni fisiche.
I CPS vengono utilizzati in questo settore per creare tecnologie in grado di rispondere alle esigenze specifiche delle persone. Il supporto non viene fornito solo a loro, ma anche al personale infermieristico e ai parenti.
Ad esempio, le case possono essere progettate in modo tale che la voce possa essere utilizzata per controllare il riscaldamento, azionare persiane o attivare l’illuminazione. Questo potrebbe anche essere fatto automaticamente, ad es. spegnendo le luci e la stufa ogni volta che la persona lascia l’appartamento. Ciò consentirebbe di risparmiare alcuni passaggi manuali per gli anziani. In caso di pericolo d’incendio, i vigili del fuoco possono essere avvisati automaticamente oltre all’allarme.
Un punto critico: tuttavia, il funzionamento di tali sistemi deve essere appreso in precedenza, ad es. quali comandi vocali devono essere usati. Questo può essere difficile per disabili o anziani. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione alla semplicità e alla facilità d’uso di questi sistemi.
Ricorda
CPS offre una serie di aree applicative, alcune delle quali sono già state implementate, altre sono programmate per il futuro.
Alcuni esempi sono:
Industria 4.0
Aree sociali di applicazione
Individuale
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