Process Industries i druge proizvodne industrije uvode digitalne tehnologije kako bi se dodatno poboljšala učinkovitost proizvodnje. Kao temeljna tehnologija, bežična komunikacija koja pruža povezivanje gdje god se postavlja postaje sve važnija. Istodobno, bežična komunikacija mora udovoljiti potrebama različitih aplikacija, što postaje sve izazovnije.
01 Pregled 5G komunikacijskih značajki
Nakon 3G i 4G\/LTE, "5G" je peta generacija mobilnih komunikacijskih sustava. Iako su ove generacije sustava više razvijene za usluge osobne komunikacije, 5G se također može koristiti za mrežnu infrastrukturu Internet of Things (IoT), koja će sve uređaje i predmete povezati u svakodnevnom životu, proizvodnji i drugim industrijama.
Tri značajke 5G komunikacije i njihove praktične primjene.
● Poboljšana mobilna širokopojasna mreža
5G je fokusiran na povećanje propusnosti podataka širokopojasne bežične komunikacije, što je poboljšano u prethodnim generacijama. Širokopojasne usluge za pametne telefone i druge mobilne uređaje sjajan su primjer iskorištavanja ove značajke.
● Ultra pouzdana komunikacija s malim kašnjenjem
5G je dizajniran tako da omogući vrlo pouzdanu bežičnu komunikaciju s niskim karatama i u stvarnom vremenu.
● Strojna komunikacija s velikim razmjerima
Ova značajka znači da su mnogi terminali s malim prometom istovremeno povezani.
02 Namjenski spektar u 5G
S većinom postojećih bežičnih komunikacijskih tehnologija, ovaj nelicencirani spektar može se koristiti za različite scenarije s neograničenim brojem korisnika. Međutim, postoji rizik od smetnji između različitih bežičnih sustava na istom frekvencijskom opsegu.
03 Radna privatna mreža (lokalni 5G)
Postojeći mobilni komunikacijski sustavi obično su dizajnirani za pružanje širokog spektra komunikacijskih usluga u nacionalnoj mreži koji je osnovao operator mobilne mreže.
04 Međunarodna standardizacija 5G
U nekim zemljama očekuje se da će tvrtke i lokalne samouprave graditi i upravljati vlastitim namjenskim 5G mrežama. Nakon dobivanja dozvole, lokalni operatori mogu isključivo koristiti te pojaseve u svojoj regiji.
Očekuje se da će se 5G koristiti u tradicionalnoj industriji mobilnih komunikacija i mnogim drugim industrijama. Uključivanje novih zahtjeva za industrijsku primjenu važan je faktor u uspješnom razvoju standarda. Glavne tvrtke iz proizvodne i telekomunikacijske industrije aktivno sudjeluju i istražuju primjenu 5G tehnologije u proizvodnoj industriji.
05 Pet potencijalnih aplikacija u procesnoj industriji
U proizvodnom sektoru, komunikacijski zahtjevi za različite terenske aplikacije razlikuju se, a kao što je ranije spomenuto, očekuje se da će se 5G koristiti kao bežična infrastruktura koja može uvesti razne bežične tvorničke aplikacije. Pored toga, one aplikacije koje najbolje utječu na komunikacijske značajke 5G razvijaju se kako bi se olakšale digitalne daljinske operacije u proizvodnji.
1. Podrška za rad na licu mjesta za mobilne uređaje
Mobilni uređaji raspoređeni su na teren kako bi se povećala produktivnost, a trenutna pokrivenost mreže i ograničenja propusnosti na terenu ograničavaju podršku za aplikaciju putem bežične komunikacije. 5G će omogućiti širokopojasnu bežičnu komunikaciju pri većim brzinama i niže kašnjenje u bilo kojem području tvornice.
Proširena stvarnost (AR) jedan je od scenarija primjene 5G poboljšane mobilne širokopojasne mreže. Iako AR zahtijeva puno podataka, on može nadmorati slike visoke razlučivosti na ciljnom uređaju i prikazati ih u stvarnom vremenu na radničkom tabletu ili nosivi terminalni uređaj, pružajući intuitivno rješenje. Terenski radnici mogu upravljati ciljanom opremom dok referenciraju navedene radne postupke ili dijeliti slike u stvarnom vremenu s tehničarima na udaljenim lokacijama i dobiti posebne preporuke. Ne samo da pomaže poboljšati učinkovitost, pouzdanost i sigurnost terenskog rada, već može učinkovitije prenijeti vještine kroz praksu.
2. Daljinsko nadgledanje s slikama visoke razlučivosti
5G ima više kapaciteta od prethodne generacije 4G\/LTE, posebno u pogledu komunikacije uzlazne veze. To omogućava strujanje videozapisa u 4K ili većoj rezoluciji u stvarnom vremenu. U tvornicama, jedna potencijalna upotreba je upotreba bežičnih kamera za daljinsko nadgledanje. Kad je jasnoća slike dovoljno visoka da razlikova suptilne promjene u boji tekuće površine ili koroziju cijevi, vizualni pregled može se izvesti na daljinu. Slike visoke rezolucije mogu se koristiti i kao ulaz za AI analitiku, koje mogu automatski otkriti anomalije poput neovlaštenog upada u ljudsku ili situacije poput požara.
3. Oblačni roboti
Kako se radna populacija smanjuje, očekuje se da će mobilni roboti osigurati da tvornice djeluju sigurno i pouzdano. Roboti se kreću autonomno u cijeloj tvornici, zauzimajući mjesto radnika u patroliranje opasnih područja. Dronovi mogu obavljati rad na visini, što može biti opasno za radnike. "Cloud Robotics" postaje obećavajuća tehnologija. Budući da kontrolne funkcije u oblaku nisu ograničene računalnim performansama robota, mogu se rasporediti napredne kontrolne funkcije.
Koristeći svoja svojstva velikog i velikog kapaciteta, 5G omogućuje mobilnim robotima da se bežično povezuju s upravljačkim funkcijama u oblaku u stvarnom vremenu. Koristite ogromne računalne resurse u oblaku i obradite velike količine podataka senzora u stvarnom vremenu. Značajke ultra pouzdane i male latencije koje nudi 5G omogućuju da se koristi za hitne, vremenski osjetljive komunikacije, što može izbjeći događaje poput sudara između robota i mobilne procesne opreme.
4. bežični\/sustav upravljanja oblakom
Postojeća bežična tehnologija ne može istovremeno postići visoku pouzdanost i nisku latenciju, ali može se postići s 5G. To 5G čini dostupnim za kritične primjene. Jedna moguća primjena je bežični dio distribuiranog upravljačkog sustava (DCS) kako bi se smanjili troškovi ugradnje i održavanja komunikacijskih kabela na širokom području postrojenja. Točke praćenja također se mogu dodati i izmijeniti bez ikakvih manipulacije komunikacijskim kablovima.
Osim toga, ako 5G osigurava vrlo pouzdanu komunikaciju s niskim latencijom između terenskih uređaja i oblaka, kontroleri i ostale DCS funkcije mogu se konfigurirati u oblaku uz održavanje kritičnih performansi. Pored vanjskih oblačnih sustava, 5G se može koristiti i s multi-pristupom Edge Computing (MEC), koji će u mreži izgraditi računalnu platformu s niskim kašnjenjem. Kada se na MEC platformi implementiraju kontrolne aplikacije, usluge kontrole oblaka mogu se omogućiti u potpunosti prednosti visoke pouzdanosti i niske kašnjenja od 5G bez potrebe za internetom ili drugim mrežama.
5. Povezani senzori za digitalne blizance
Digitalni blizanac digitalna je realizacija stvarne tvornice u cyberspaceu i temelj je digitalne transformacije tvorničkih operacija. Prijave nisu ograničene na statičke informacije o digitalnom dizajniranju postrojenja. Digitalni blizanci odražavaju stvarne biljne uvjete u stvarnom vremenu, omogućujući prediktivno održavanje i optimizirane operacije simulacijom i AI analitikom.
Da bi preciznije sinkronizirali stanje fizičkih i digitalnih blizanaca, tvrtke moraju točno razumjeti stanje opreme, cjevovoda i druge imovine, kao i vremenske i druge uvjete. Da bi to učinila, tvornica je morala instalirati mnoge senzore. Da bi zadovoljio ovaj zahtjev, svaki senzor mora biti bežičan, jeftin i moći će raditi godinama bez potrebe za zamjenom baterije. Sposobnost 5G -a za povezivanje više uređaja istovremeno je ključna za ovu aplikaciju.
Potencijalni 5G slučajevi aplikacije u tvornicama uključuju podršku za mobilne uređaje, daljinsko nadgledanje, robotiku u oblaku, bežični\/oblačni upravljački sustavi i poboljšanu senzorsku povezanost za digitalnu optimizaciju blizanaca.
06 Status i izazovi industrijskih 5G aplikacija
Unatoč mnogim potencijalnim slučajevima primjene u tvornici, 5G se tek treba široko provesti u procesnoj industriji. Industrijske 5G aplikacije i dalje se suočavaju s mnogim izazovima.
Da bi se zadovoljile potrebe potrošačkih i industrijskih aplikacija, 5G mora podržati više funkcija. Standard 5G razvija se na postupno s različitim prioritetima. R16 i kasnije verzije 5G standarda uključuju značajke koje se mogu koristiti za industrijske primjene. Poboljšavaju komunikacije visoke pouzdanosti, komunikacije s niskom latencijom i privatne mreže, a također podržavaju interoperaciju s vremenski osjetljivim mrežama (TSN), osnovnom tehnologijom umrežavanja u automatizaciji.
Mogućnosti industrijskog sektora bit će dodatno poboljšane u R18 i kasnije (5G-napredni) standardima. Iako 5G nudi napredne industrijske sposobnosti kao što su visoka pouzdanost, niska kašnjenja i istodobna istodobna povezanost, potreban je daljnji razvoj 5G standarda, proizvoda za usklađenost i infrastrukture kako bi se podržale ove mogućnosti.
Konfiguracije testa dokaza Koncepta koriste nove algoritme i 5G za rješavanje teških naprednih izazova kontrole procesa.
07 Dokaz o konceptu tehnologije daljinskog upravljača pomoću 5G
Iako je POC obećavajući korak, potrebno je daljnje testiranje kako bi se razvila jasna komercijalna vrijednost za industrijska 5G rješenja. Jedno od mogućih rješenja je raspoređivanje brzih uređaja za bežične komunikacije u tvornicama i korištenje autonomne AI tehnologije temeljene na oblaku za kontrolu uređaja u stvarnom vremenu.
08 5 g i autonomna kontrola koja se temelji na oblaku AI
Očekuje se da će kombinacija FKDPP -a i oblaka s 5G, koja nudi nisku latenciju i sposobnost povezivanja mnogih uređaja, postati temeljna tehnologija za postizanje industrijske autonomne kontrole.
Mnoge industrije počinju razmatrati upotrebu 5G bežične komunikacijske tehnologije za ubrzanje digitalne transformacije. Visoka pouzdanost, niska latencija i sposobnost istodobno povezivanja više uređaja kritični su za industrijske primjene. Da bi se postigao širi spektar aplikacija, potrebno je kontinuirano poboljšati 5G standard, pružiti zreliji proizvodi za usklađivanje i infrastrukturu i korisnicima pokazati jedinstvene prednosti i vrijednost koju donosi 5G.