Industriile de proces și alte industrii de producție introduc tehnologii digitale pentru a îmbunătăți în continuare eficiența producției. Ca tehnologie de bază, comunicarea wireless care oferă conectivitate oriunde este implementată devine din ce în ce mai importantă. În același timp, comunicarea wireless trebuie să răspundă nevoilor unei varietăți de aplicații, care devine din ce în ce mai dificilă.
01 Prezentare generală a caracteristicilor de comunicare 5G
După 3G și 4G\/LTE, „5G” este a cincea generație de sisteme de comunicații mobile. În timp ce aceste generații de sisteme au fost dezvoltate mai mult pentru serviciile de comunicare personală, 5G poate fi utilizat și pentru infrastructura de rețea Internet of Things (IoT), care va conecta toate dispozitivele și obiectele din viața de zi cu zi, producția și alte industrii.
Trei caracteristici de comunicare 5G și aplicații practice ale acestora.
● Banda largă mobilă îmbunătățită
5G este axat pe creșterea debitului de date a comunicațiilor wireless în bandă largă, care a fost îmbunătățită în generațiile anterioare. Serviciile de bandă largă pentru smartphone -uri și alte dispozitive mobile sunt un exemplu primordial de a profita de această caracteristică.
● Comunicare ultra-legată de întârziere scăzută
5G este proiectat pentru a permite o comunicare wireless în timp real și cu latență scăzută și în timp real.
● Comunicare la scară largă a mașinii
Această caracteristică înseamnă că multe terminale cu trafic scăzut sunt conectate simultan.
02 Spectru dedicat în 5G
Cu majoritatea tehnologiilor de comunicare wireless existente, acest spectru fără licență poate fi utilizat pentru o varietate de scenarii cu un număr nelimitat de utilizatori. Cu toate acestea, există un risc de interferență între diferite sisteme wireless pe aceeași bandă de frecvență.
03 Operare Rețea privată (Local 5G)
Sistemele de comunicare mobilă existente sunt de obicei concepute pentru a oferi o gamă largă de servicii de comunicare într -o rețea la nivel național stabilită de un operator de rețea mobilă.
04 Standardizarea internațională a 5G
În unele țări, companiile și administrațiile locale sunt așteptate să -și construiască și să își opereze propriile rețele 5G dedicate. După obținerea unei licențe, operatorii locali pot utiliza în exclusivitate aceste benzi în regiunea lor.
5G este de așteptat să fie utilizat în industria tradițională a comunicațiilor mobile și în multe alte industrii. Includerea noilor cerințe pentru aplicațiile industriale este un factor important în dezvoltarea cu succes a standardelor. Companiile majore din industria de producție și telecomunicații participă și explorează activ aplicarea tehnologiei 5G în industria producției.
05 Cinci aplicații potențiale în industria proceselor
În sectorul de fabricație, cerințele de comunicare pentru diferite aplicații de câmp variază și, după cum am menționat anterior, 5G este de așteptat să fie utilizate ca o infrastructură wireless capabilă să introducă o varietate de aplicații din fabrică wireless. În plus, sunt dezvoltate acele aplicații care se bazează pe cele mai bune caracteristici de comunicare 5G pentru a facilita operațiunile digitale de la distanță în fabricație.
1.. Suport de operare la fața locului pentru dispozitive mobile
Dispozitivele mobile sunt implementate pe câmp pentru a crește productivitatea, iar acoperirea curentă a rețelei și limitările de lățime de bandă limitează suportul pentru aplicații prin comunicare fără fir. 5G va permite comunicarea wireless în bandă largă la viteze mai mari și o latență mai mică în orice zonă a fabricii.
Realitatea augmentată (AR) este unul dintre scenariile de aplicație ale 5G îmbunătățite în bandă largă mobilă. Deși AR necesită o mulțime de date, acesta poate suprapune imagini de înaltă definiție pe dispozitivul țintă și le poate afișa în timp real pe tableta lucrătorului sau pe dispozitivul terminal purtabil, oferind o soluție intuitivă. Muncitorii de teren pot opera echipamentul țintă în timp ce se referă la procedurile de lucru suprapuse sau pot împărtăși imagini în timp real cu tehnicienii din locații îndepărtate și pot primi recomandări specifice. Nu numai că ajută la îmbunătățirea eficienței, fiabilității și siguranței muncii pe teren, dar poate transmite și mai eficient abilitățile prin practică.
2. Monitorizare la distanță cu imagini de înaltă definiție
5G are mai multă capacitate decât generația anterioară de 4G\/LTE, în special în ceea ce privește comunicațiile de legătură în sus. Acest lucru face posibilă transmiterea fluxului de videoclipuri în 4K sau mai mare cu o rezoluție mai mare în timp real. În fabrici, o utilizare potențială este utilizarea camerelor wireless pentru monitorizare la distanță. Când claritatea imaginii este suficient de mare pentru a distinge modificările subtile ale culorii suprafeței lichide sau coroziunea conductei, inspecția vizuală poate fi efectuată de la distanță. Imaginile de înaltă rezoluție pot fi, de asemenea, utilizate ca intrare pentru analize AI, care pot detecta automat anomalii precum intruziunea umană neautorizată sau situații precum incendii.
3. Roboți de cloud
Pe măsură ce populația muncitoare se micșorează, roboții mobile sunt așteptați să se asigure că fabricile funcționează în siguranță și în mod fiabil. Roboții se mișcă autonom în toată fabrica, luând locul lucrătorilor pentru a patrula zone periculoase. Dronele pot efectua o muncă de mare altitudine, care poate fi periculoasă pentru lucrători. „Robotica cloud” apare ca o tehnologie promițătoare. Deoarece funcțiile de control în cloud nu sunt limitate de performanța de calcul a robotului, pot fi implementate funcții de control avansate.
Folosind proprietățile sale de mare viteză și de înaltă capacitate, 5G permite roboților mobili să se conecteze fără fir la funcțiile de control în cloud în timp real. Utilizați resurse masive de calcul în cloud și procesează cantități mari de date senzor în timp real. Caracteristicile ultra-drepte și cu latență scăzută oferite de 5G permit utilizarea acesteia pentru comunicații de urgență, sensibile la timp, care pot evita evenimente precum coliziuni între roboți și echipamente de proces mobil.
4. Sistem de control wireless\/cloud
Tehnologia wireless existentă nu poate obține o fiabilitate ridicată și o latență scăzută în același timp, dar poate fi obținută cu 5G. Acest lucru face ca 5G să fie disponibil pentru aplicații critice pentru misiune. O aplicație posibilă este o parte wireless a unui sistem de control distribuit (DCS) pentru a reduce costul de instalare și menținere a cablurilor de comunicare pe o zonă largă a instalației. Punctele de monitorizare pot fi, de asemenea, adăugate și modificate fără nicio manipulare a cablurilor de comunicare.
În plus, dacă 5G asigură o comunicare cu latență scăzută între dispozitive de câmp și cloud, controlerele și alte funcții DCS pot fi configurate în cloud, menținând în același timp performanța critică pentru misiune. În plus față de sistemele cloud externe, 5G poate fi utilizat și cu calcularea marginilor cu mai multe acces (MEC), care va construi o platformă de calcul cu latență scăzută în rețea. Atunci când aplicațiile de control sunt implementate pe platforma MEC, serviciile de control cloud pot fi activate pentru a profita din plin de fiabilitatea ridicată și de latența scăzută de 5G, fără a fi nevoie de internet sau de alte rețele.
5. Senzori conectați pentru gemeni digitali
Gemenul digital este realizarea digitală a fabricii reale din spațiul cibernetic și este baza pentru transformarea digitală a operațiunilor din fabrică. Aplicațiile nu se limitează la informațiile statice de proiectare a plantelor digitale. Gemenii digitali reflectă condițiile reale ale plantelor în timp real, permițând întreținerea predictivă și operațiunile optimizate prin simulare și analize AI.
Pentru a sincroniza mai precis starea gemenilor fizici și digitali, companiile trebuie să înțeleagă cu exactitate starea echipamentelor, conductelor și a altor active, precum și vremea și alte condiții. Pentru a face acest lucru, fabrica a trebuit să instaleze mulți senzori. Pentru a răspunde acestei cereri, fiecare senzor trebuie să fie wireless, ieftin și capabil să funcționeze ani de zile fără a fi nevoie să înlocuiască bateria. Capacitatea 5G de a conecta mai multe dispozitive în același timp este esențială pentru această aplicație.
Cazurile potențiale de aplicare 5G în fabrici includ suport pentru dispozitive mobile, monitorizare la distanță, robotică cloud, sisteme de control wireless\/cloud și conectivitate îmbunătățită a senzorului pentru optimizarea digitală a gemenilor.
06 Starea și provocările aplicațiilor industriale 5G
În ciuda numeroaselor cazuri potențiale de aplicare din fabrică, 5G nu a fost încă implementat pe scară largă în industria proceselor. Aplicațiile industriale 5G se confruntă în continuare cu multe provocări.
Pentru a răspunde nevoilor aplicațiilor de consum și industriale, 5G trebuie să suporte mai multe funcții. Standardul 5G este dezvoltat într -o manieră treptată cu priorități diferite. R16 și versiunile ulterioare ale standardului 5G includ caracteristici care pot fi utilizate pentru aplicații industriale. Îmbunătățesc comunicații cu rentabilitate ridicată, comunicații cu latență scăzută și rețele private și susțin, de asemenea, interoperarea cu rețelele sensibile la timp (TSN), o tehnologie esențială de rețea în automatizare.
Capacitățile sectorului industrial vor fi îmbunătățite în continuare în standardele R18 și ulterior (5G-avansate). În timp ce 5G oferă capabilități industriale avansate, cum ar fi fiabilitate ridicată, latență scăzută și conectivitate simultană multipintă, dezvoltarea ulterioară a standardelor 5G, a produselor de conformitate și a infrastructurii sunt necesare pentru a sprijini aceste capacități.
Configurațiile testului de probă de concept Utilizați noi algoritmi și 5G pentru a rezolva provocările dure avansate de control al proceselor.
07 Dovada conceptului de tehnologie de telecomandă folosind 5G
În timp ce POC este un pas promițător, sunt necesare teste suplimentare pentru a dezvolta o valoare comercială clară pentru soluțiile industriale 5G. O soluție posibilă este implementarea dispozitivelor de comunicare wireless de mare viteză în fabrici și utilizarea tehnologiei AI autonome bazate pe cloud pentru a controla dispozitivele în timp real.
08 5 G și AI autonom bazat pe cloud AI
Combinația de FKDPP și Cloud cu 5G, care oferă o latență scăzută și capacitatea de a conecta multe dispozitive, este de așteptat să devină tehnologia de bază pentru a obține un control autonome industrial.
Multe industrii încep să ia în considerare utilizarea tehnologiei de comunicare wireless 5G pentru a accelera transformarea digitală. Fiabilitatea ridicată, latența scăzută și capacitatea de a conecta mai multe dispozitive simultan sunt esențiale pentru aplicațiile industriale. Pentru a obține o gamă mai largă de aplicații, este necesar să îmbunătățiți continuu standardul 5G, să oferiți produse și infrastructură de conformitate mai mature și să arătați utilizatorilor avantajele și valoarea unică aduse de 5G.