ISObus ad alta velocità e il futuro della comunicazione agricola

Molto prima che le macchine fuoristrada potessero vedere, pensare e operare insieme, le attrezzature agricole si scambiavano già informazioni operative. Tali comunicazioni, tuttavia, erano spesso limitate e vincolate a uno specifico produttore.

L'industria agricola ha poi sviluppato ISObus attraverso uno sforzo di standardizzazione internazionale, fornendo a trattori, attrezzi e componenti un linguaggio comune in modo che potessero condividere informazioni e operare in modo compatibile tramite la comunicazione macchina-macchina (M2M).

Questo standard di comunicazione, sviluppato decenni fa nell'ambito della visione del settore agricolo per una maggiore interoperabilità delle macchine, si sta evolvendo in una nuova infrastruttura digitale ad alta velocità, inaugurando un futuro di macchinari connessi in molteplici settori.

Horsch Maschinen GmbH, azienda membro dell'AEF, ha esposto il suo irroratore Leeb 8.460 VL al Farm Progress Show 2026 di Boone, Iowa. Horsch LLC, la sede statunitense dell'azienda, si trova nel Nord Dakota. (Foto: Chad Elmore)

Oltre i confini settoriali

Nel mondo dell'agricoltura, la rete ISObus è lo standard da 25 anni, sin dalla sua prima presentazione al pubblico alla fiera Agritechnica di Hannover, in Germania, nel 2001.

Lo standard ISO 11783, che definisce il "sistema nervoso" delle macchine agricole, ha integrato in modo impeccabile i trattori con gli attrezzi e con gli optional disponibili sul mercato, come display e joystick.

"Con ISObus, le macchine lavorano insieme come un sistema migliore di quanto ciascun componente possa fare da solo, e l'attuale ISObus offre prestazioni sufficienti per le applicazioni odierne", ha affermato David Smart, responsabile del progetto High Speed ISObus dell'Agricultural Industry Electronics Foundation (AEF) e John Deere Fellow.

L'AEF, fondata nel 2008, è un'organizzazione globale senza scopo di lucro focalizzata sul miglioramento della compatibilità e dell'interoperabilità tra diversi produttori. Nel 2014 ha avviato lo sviluppo della nuova generazione di ISObus. Entro il 2021, ha organizzato una collaborazione intersettoriale tra i principali produttori mondiali di macchinari pesanti per realizzare ISO 23870, il nuovo standard ISObus ad alta velocità (HSI).

Gli incontri intersettoriali hanno permesso agli ingegneri di collaborare alle bozze iniziali del nuovo standard, in cui agricoltura, movimento terra, industria mineraria, silvicoltura e autocarri e rimorchi per il trasporto su strada convergono per risolvere un'esigenza comune per il futuro. Questo futuro si concretizzerà in una nuova serie di standard ISO, nell'ambito del Gruppo di Lavoro Congiunto (JWG) 16, sotto la co-guida di ISO TC 127 / SC 3 e ISO TC 23 SC19.

Aprire le cateratte

L'attuale protocollo ISObus è robusto e offre prestazioni sufficienti per le applicazioni odierne, ma presenta limiti sia fisici che di trasmissione dati.

"L'attuale protocollo ISObus è come cercare di far passare i dati attraverso una cannuccia sottilissima", ha affermato Smart. "L'ISObus ad alta velocità è come una manichetta antincendio."

In termini prudenti, l'HSI è circa 4.000 volte più veloce della tecnologia originale. Aprirà nuove opportunità di innovazione, offrendo un servizio prezioso al settore per molti anni a venire, man mano che la domanda di prestazioni e automazione diventerà sempre più elevata.

Ma HSI non è solo un'alternativa più veloce a ISObus; è una dorsale digitale standardizzata che consentirà a macchine, accessori, sensori, telecamere e futuri sistemi autonomi di scambiare maggiori quantità di informazioni tra produttori e potenzialmente anche tra settori diversi.

L'AEF organizza i Plugfest in tutto il mondo, eventi in cui i produttori e i fornitori di macchine agricole si incontrano per garantire la compatibilità delle nuove tecnologie e dei software. (Foto: Chad Elmore)

Dati più veloci, controllo più preciso

Grazie alle maggiori capacità di HSI, gli sviluppatori di software di tutto il mondo, operanti in diversi settori, possono incrementare significativamente le prestazioni e la velocità delle comunicazioni.

"Questo si traduce nella precisione del controllo, nella quantità di dati che possono essere controllati e nella quantità di dati che possono essere registrati", ha affermato Smart.

Ad esempio, HSI consentirà a irroratrici e seminatrici di grandi dimensioni di esercitare un controllo più preciso, fino al livello della fila e dell'ugello, cosa non possibile in precedenza con ISObus, registrando contemporaneamente le informazioni dall'attrezzo al trattore. È possibile aggiungere telecamere al sistema per monitorare il processo all'interno, intorno, sotto e dietro la macchina, e più telecamere in diverse posizioni possono trasmettere in streaming ai monitor della cabina.

"Con l'ISObus attuale, una seminatrice molto grande e complessa potrebbe impiegare quattro, cinque o otto secondi per aggiornare completamente tutte le informazioni visualizzate sullo schermo", ha affermato Smart. "Con l'ISObus ad alta velocità, possiamo farlo in una frazione di secondo."

“Questo è solo il punto di partenza. Il lavoro di altri team dell'AEF sulle comunicazioni wireless sul campo (WIC), così come quello del team Autonomia (AUT) del gruppo, si concentrerà sul miglioramento ulteriore delle prestazioni e dell'automazione dei sistemi.”

Struttura portante comune, mercato più ampio

Con HSI, viene creata l'infrastruttura di base per lo sviluppo e l'implementazione del successivo livello di applicazioni future.

“Questo nuovo standard non è destinato solo all'agricoltura. L'HSI è in fase di sviluppo come standard comune condiviso dai settori delle costruzioni, del movimento terra, dell'industria mineraria, forestale e dei camion e rimorchi per il trasporto su strada. Dovrebbe soddisfare le esigenze di tutti”, ha affermato Smart. “Certamente, questo è l'intento.”

Mentre il settore agricolo modernizza il suo sistema di collegamento standardizzato tra trattore e attrezzo, altri settori potrebbero partire da basi molto più remote.

Gli accessori per l'edilizia spesso si basano su sistemi specifici del produttore, mentre la comunicazione tra camion e rimorchio rimane limitata. HSI introdurrebbe un'architettura comune basata su switch di rete che collegano controller, display, telecamere e altri dispositivi su ogni macchina e accessorio.

Per questi settori, l'HSI potrebbe rappresentare non solo una rete più veloce, ma anche la prima connessione digitale ampiamente standardizzata sull'intera interfaccia macchina-accessorio.

Per i produttori di apparecchiature originali (OEM) e i fornitori, questa connessione comune potrebbe ridefinire il prezzo dell'innovazione. Invece di sviluppare un'interfaccia diversa per ogni marca di macchina o accessorio, le aziende potrebbero potenzialmente progettare telecamere, sensori, controller e software attorno a un'architettura condivisa, riducendo i costi di integrazione, accorciando i cicli di sviluppo e potenzialmente dando alle startup e ai fornitori di componenti accesso a mercati più ampi.

Dare forma al futuro

La tecnologia HSI è stata presentata per la prima volta dall'AEF al suo North American Plugfest durante la fiera Commodity Classic 2022 a New Orleans.

"La mia parte ottimistica mi dice che HSI verrà ufficialmente introdotto nel 2028-2029", ha affermato Smart. "Stiamo facendo del nostro meglio per andare avanti e mantenere la versione iniziale focalizzata su due casi d'uso: migrare il controllo e le funzioni ISObus esistenti su questa rete ultraveloce e rendere le fotocamere digitali integrabili tra macchine e accessori."

Con le priorità iniziali di HSI ormai imminenti, le aziende che partecipano ora avranno la migliore comprensione possibile dello standard futuro e l'opportunità di contribuire a definirlo.

"Questo è un buon momento per le aziende per coinvolgere i propri ingegneri nel progetto HSI", ha affermato Smart.

"Che la loro specializzazione riguardi i connettori per cavi, l'elettronica degli switch di rete, o l'elettronica di telecamere, monitor ed centraline, coinvolgendoli nel progetto potranno imparare e mettere a disposizione la loro esperienza."

Smart ha suggerito a ingegneri e aziende di contattare l'AEF e di unirsi al team del progetto HSI dell'AEF.

Progettare il passo successivo

"Riusciremo a produrre documenti standard internazionali per tutti i componenti dell'HSI entro il 2028? Probabilmente no", ha affermato Smart, "ma speriamo che siano sufficientemente maturi da permettere alle aziende di realizzare i primi prodotti. Questo dipende dalle aziende coinvolte, dalla loro esperienza e dalla loro comprensione di ciò che abbiamo e di dove stiamo andando."

"Anche se lo standard non è ancora stato pubblicato come standard internazionale, coloro che sono coinvolti nel processo di sviluppo possono comprenderlo", ha aggiunto. "C'è un rischio nel lavorare in anticipo e produrre un prodotto? Credo che alcune cose saranno standardizzate a livello internazionale entro il 2028."

Solo il tempo dirà se HSI sarà pronta nei prossimi anni a lanciare a velocità supersonica l'industria dei veicoli fuoristrada. Nel frattempo, i membri del JWG-16 si impegnano a condividere le proprie conoscenze e competenze tecniche per portare le macchine movimento terra e il settore automobilistico di tutto il mondo verso il livello successivo: la completa automazione.

Informazioni sull'autrice: Melinda Zimmerman-Boehler è presidente di Lighthouse Communications, un'azienda con sede nel Wisconsin specializzata nei settori delle costruzioni, delle infrastrutture e dell'agritech.