Le spinte che alimentano l’evoluzione nel mondo dei sensori sono numerose ma sicuramente il punto di origine è la domanda di prodotti personalizzabili in grado di anticipare o interpretare le esigenze dell’applicazione.
È un driver che accomuna tutti i mercati. Che si tratti di comfort, di risparmio, di efficienza, di comunicazioni o di sicurezza, i sensori sono chiamati a giocare un ruolo omnicomprensivo che va ben al di là della semplice acquisizione di un parametro, estendendosi all’interazione con il mondo circostante e all’analisi locale dei dati. Secondo un’indagine Accenture Strategic, sei consumatori italiani su dieci non avrebbero problemi ad affidare a sensori presenti nell’abitazione, in grado di capire anticipatamente quando un prodotto sta per esaurirsi, il compito di ordinare in autonomia ciò che serve in casa. Più della metà si dichiara frustrato quando le aziende non riescono a offrire esperienze di acquisto personalizzate e pertinenti. Il 40% afferma di essere propenso a servizi che comprendono e apprendono in modo intuitivo le loro esigenze per personalizzare al meglio i consigli su prodotti, servizi o contenuti.
Si tratta dell’anticamera di quello che gli esperti chiamano “hyper-relevance”, una strategia con cui le aziende utilizzano enormi quantità di dati, acquisiti tramite dispositivi sensori onnipresenti, per offrire servizi altamente personalizzati e profilati su misura per il cliente. Pur con tutti i limiti di privacy e non senza qualche timore di scenari futuri dominati dalle macchine, questo approccio di iper-rilevanza può essere declinato ed esteso a tutti i grandi “movimenti” che stanno caratterizzando l’evoluzione dei vari settori applicativi: IoT, Industry 4.0, Adas, intelligenza artificiale, analytics, big data, autoapprendimento… da qualsiasi parte si consideri la questione, nulla potrebbe esistere senza qualche forma di rilevamento intelligente. Secondo la società di ricerche MarketsandMarkets, il mercato dei sensori intelligenti crescerà a 57,77 miliardi di dollari entro il 2022, con un CAGR del 18,1% tra il 2016 e il 2022. Tale crescita sarà abbinata a un incremento a doppia cifra anche in termini di unità consegnate. Lo studio conferma che nello scenario attuale, la crescita più consistente della domanda di sensori intelligenti proviene dalle applicazioni consumer, automotive, sanitarie e industriali, in particolare tessile, produzione di materiali e Food & Beverage. Ad alimentare lo sviluppo del mercato MarketsandMarkets segnala fattori come la crescente preoccupazione in relazione a sicurezza e protezione, l’aumento della necessità di dispositivi a risparmio energetico, la diffusione nel settore dell’elettronica di consumo e automotive su base globale, le iniziative pubbliche a favore del settore e la tendenza alla miniaturizzazione. Protagonisti dell’ecosistema dei sensori intelligenti sono società di chip come Analog Devices, Micron Technology e Qualcomm, produttori di componenti quali Atmel, NXP, Infineon Technologies, ABB e Texas Instruments, fornitori di tecnologia come InvenSense, STMicroelectronics e Robert Bosch e integratori di sistemi come Samsung e Sony. Sulla stessa linea di previsione di posiziona anche la società Allied Market Research, secondo la quale il mercato degli Smart Sensor dovrebbe raggiungere 61 miliardi di dollari entro il 2022, con un CAGR del 19,2% dal 2016 al 2022. Globalmente, il settore dovrebbe beneficiare di una crescita significativa grazie all’aumento della domanda di telefoni e veicoli intelligenti, allo sviluppo delle smart city e alla diffusione delle applicazioni IoT. Da non trascurare lo spetto delle attività terroristiche, il quale sottolinea ulteriormente l’importanza del rilevamento intelligente nelle applicazioni di sicurezza avanzate. Di contro, esistono alcuni fattori limitanti, quali i costi elevati di implementazione e di acquisto, i risvolti legati alla privacy, la complessità infrastrutturale e l’elevato tasso di sostituzione.
I principali settori di crescita degli smart sensor
Tornando ai fattori di impatto principali, l’integrazione di sensori intelligenti nei veicoli per fornire funzionalità aggiuntive rispetto alla concorrenza e per aumentarne comfort e sicurezza è uno dei driver più rilevanti. Una forte crescita della domanda riguarda anche smartphone, tablet e altri dispositivi elettronici. Qui, funzionalità avanzate come le fotocamere con messa a fuoco automatica e le interfacce tattili stimoleranno sicuramente l’adozione dei sensori intelligenti. Ottimistiche anche le previsioni di ResearchMoz, la quale indica che i ricavi globali del mercato dei sensori intelligenti aumenteranno da 26 miliardi di dollari stimati nel 2018 a oltre 82 miliardi di dollari entro la fine del 2026, determinando un CAGR del 15,3% sul periodo di osservazione. L’area Asia Pacifico dovrebbe dare un contributo chiave a questi numeri grazie alla crescente adozione della tecnologia da parte dell’industria automobilistica della regione. Gli Stati Uniti manterranno comunque una posizione di leadership nel mercato globale dei sensori intelligenti grazie alla presenza di grandi attori globali. Un potenziale di crescita significativo si registrerà in paesi come il Giappone, l’India e la Cina, principalmente grazie alla vivace domanda di tecnologie intelligenti provenienti dalle industrie automotive e manifatturiera. Persistence Market Reveals attribuisce la crescita di questo mercato a tre fattori chiave: la proliferazione dell’IoT, l’uso dei sensori intelligenti nei dispositivi indossabili e l’integrazione delle tecnologie di rilevamento nella gestione della supply chain. Parallelamente, anche il concetto IoT si sta rapidamente affermando in diversi settori che implementano misurazioni basate su sensori per fini di analisi e di supporto del processo decisionale. Ma questo merita un capitolo a parte. Le applicazioni di rilevamento intelligente nelle linee di assemblaggio, test e ispezione sono in rapido aumento nel settore manifatturiero e questa adozione è ulteriormente amplificata dalla costante innovazione nella tecnologia dei sensori. L’uso di sensori intelligenti nei dispositivi indossabili ha beneficiato recentemente di una crescente gradimento. Questi trovano applicazione in diversi contesti medicali, ad esempio nell’area del monitoraggio della glicemia e nel rilevamento biomedico intelligente, solo per citarne alcune. I recenti ritrovati hanno aperto nuove strade nelle tecnologie sanitarie indossabili. I dispositivi con sensori intelligenti incorporati vengono sempre più spesso utilizzati per inviare informazioni sulla salute dei pazienti a centri sanitari remoti, accelerando così il processo di gestione. Un altro importante campo di impiego dei sensori intelligenti riguarda la gestione della supply chain. In tale contesto i sensori acquisiscono i dati logistici e della catena di approvvigionamento e li convertono in analisi digitali che aiutano i produttori a prendere decisioni cruciali. Fornendo informazioni in tempo reale sull’inventario, sulle prestazioni delle macchine e sulla disponibilità di materie prime, i sensori intelligenti aiutano a tracciare la logistica e a prevenire la cattiva gestione lungo tutta la catena di approvvigionamento.
Smart sensor e IoT
In questo scenario il concetto IoT è un driver formidabile e dominante. In un mondo sempre più orientato alla rete, i sensori intelligenti costituiscono la spina dorsale dell’interfaccia tra l’utente e la moltitudine di dispositivi che ci circondano, come smartphone, indossabili, robot e droni. Tuttavia, mettere un dispositivo in grado di rilevare una grandezza e di gestire una connessione spesso non è sufficiente per concretizzare i grandi vantaggi dell’IoT, incentrati soprattutto sulla soluzione delle sfide quotidiane per semplificare e migliorare la qualità della vita. A differenza dei sensori utilizzati nei mercati massa come quello degli smartphone, un rilevamento onnipresente su vari tipi di dispositivi utilizzati in un contesto di ambienti complessi sempre più diversificati impone ai fornitori una serie di sfide. La principale riguarda la tecnologia core. In un contesto in costante evoluzione i fornitori sono spinti a sfruttare i sensori fino al limite delle loro capacità in termini di prestazioni, consumi e dimensioni fisiche. Oltre a questo, il mercato determina l’esigenza di incorporare nei sensori sempre più intelligenza e “consapevolezza” di quanto accade nell’ambiente circostante. Per sostenere queste sollecitazioni, la tecnologia base non può essere eccessivamente mirata ma deve essere replicata su più piattaforme tecnologiche, spesso concorrenti tra loro. Per tale motivo, nello spazio IoT irequisiti imposti al sottosistema di rilevamento comprendente sensori, microcontrollori e attuatori variano notevolmente. Qui, i fornitori sono chiamati a creare soluzioni multipiattaforma che integrino hardware e software comuni con codici tagliati per l’applicazione. Tale approccio sfrutta il software e il know-how applicativo dei fornitori per aiutare i clienti a risolvere problemi specifici senza dover sviluppare una soluzione hardware personalizzata per ogni singolo contesto. Un’ulteriore sfida riguarda l’espansione geometrica della complessità. I sistemi IoT sono intrinsecamente complessi e gli OEM spesso richiedono soluzioni chiavi in mano o progetti di riferimento. In conclusione, proporre solo componenti non è più sufficiente. Oggi, i fornitori leader soddisfano questi requisiti con soluzioni di rilevamento intelligenti integrate, che riducono notevolmente la complessità incorporando sempre più potenza di elaborazione in singoli dispositivi modulari.
Oggi, i sensori intelligenti sono il cuore di numerose piattaforme che guardano a un futuro che è sempre più incombente.
Fattori in comune tra smart sensor
Benché i requisiti varino grandemente, e al di là della grandezza rilevata, generalizzando è possibile individuare per gli smart sensor alcuni aspetti comuni. Un primo aspetto riguarda l’intelligenza a bordo. I sensori intelligenti sono in grado di immagazzinare ed elaborare autonomamente, senza alcun elemento di calcolo esterno, il dato grezzo acquisito, aumentando il throughput e riducendo il carico di elaborazione del processore centrale o locale. Un secondo aspetto è la flessibilità, un vantaggio vitale nell’ambiente competitivo di oggi. La flessibilità è un concetto che riguarda sia l’architettura “core” che le funzioni aggiuntive. Ad esempio le comunicazioni, le quali permettono di programmare a distanza il sensore con parametri adeguati ogni volta che viene richiesto un cambio di prodotto. Grazie alla flessibilità architetturale, produzione, ispezione, e spedizione possono essere impostate anche su lotti di poche unità a prezzi di produzione di massa, in modo che ogni applicazione possa disporre di un prodotto vantaggioso e personalizzato. Un terzo aspetto riguarda le funzioni di auto-calibrazione e diagnosi, le quali estendono la durata del prodotto e riducono tempi di fermo e problemi di manutenzione, soprattutto nei sistemi remoti o difficilmente accessibili, per esempio in contesto industriale o aerospaziale. Un quarto aspetto è l’affidabilità. I sensori intelligenti vengono spesso utilizzati in applicazioni critiche. Tali applicazioni non possono tollerare interruzioni, perciò un’elevata affidabilità è fondamentale. Questo aspetto riguarda tutto il sistema-sensore, dall’elemento di rilevamento, all’elettronica di bordo, fino all’alimentazione. Questa serie di considerazioni delinea chiaramente come la moltitudine di applicazioni e di contesti spalanchi agli smart sensor una serie di territori inesplorati ricchi di sfide, imponendo ai fornitori di prepararsi per affrontare non solo nuove soluzioni tecnologiche e architetturali ma anche un mondo di servizi concepiti per rendere l’esperienza d’uso sempre più specifica e personalizzata. •••
Automotive, industria, medicale, prodotti di consumo… non c’è settore in cui ai sensori non sia stato aggiunto quel tanto d’intelligenza che basta per trasformare un elemento passivo in un protagonista indiscusso del mercato
