Proceso pramonė ir kitos gamybos pramonė pristato skaitmenines technologijas, kad dar labiau pagerintų gamybos efektyvumą. Kaip pagrindinė technologija, belaidis ryšys, užtikrinantis ryšį visur, kur jis yra naudojamas, tampa vis svarbesnis. Tuo pat metu belaidis ryšys turi patenkinti įvairių programų poreikius, o tai tampa vis sudėtingesnė.
01 5G ryšio funkcijų apžvalga
Po 3G ir 4G\/LTE, „5G“ yra penktoji mobiliųjų ryšių sistemų karta. Nors šios sistemos kartos buvo labiau sukurtos asmeninės komunikacijos paslaugoms, 5G taip pat gali būti naudojamos daiktų interneto (IoT) tinklo infrastruktūrai, kuri sujungs visus prietaisus ir objektus kasdieniame gyvenime, gamyboje ir kitose pramonės šakose.
Trys 5G komunikacijos funkcijos ir jų praktiniai pritaikymai.
● Patobulintas mobilusis plačiajuostis ryšys
„5G“ orientuojasi į plačiajuosčio ryšio ryšių duomenų apie duomenų pralaidumą, kuris buvo sustiprintas ankstesnėse kartose, duomenimis. Plačiajuosčio ryšio paslaugos išmaniesiems telefonams ir kitiems mobiliesiems įrenginiams yra puikus pavyzdys, kaip pasinaudoti šia funkcija.
● Itin patikimas mažo įdiegimo ryšys
5G yra sukurtas taip, kad įgalintų labai patikimą, mažai latentinį ir realiojo laiko belaidį ryšį.
● Didelio masto mašinos ryšys
Ši savybė reiškia, kad daugelis mažo eismo gnybtų yra sujungti vienu metu.
02 skirtas spektras 5G
Naudojant daugumą belaidžių ryšių technologijų, šis nelicencijuotas spektras gali būti naudojamas įvairiems scenarijams, turintiems neribotą skaičių vartotojų. Tačiau kyla rizika trukdyti tarp skirtingų belaidžių sistemų toje pačioje dažnių juostoje.
03 Veiklos privatus tinklas (vietinis 5G)
Esamos mobiliųjų ryšių sistemos paprastai yra sukurtos taip, kad teiktų platų ryšių paslaugų spektrą šalies tinkle, kurį sukūrė mobiliojo tinklo operatorius.
04 Tarptautinis 5G standartizavimas
Tikimasi, kad kai kuriose šalyse įmonės ir vietos valdžios institucijos sukurs ir valdys savo specialius 5G tinklus. Gavę licenciją, vietiniai operatoriai gali išimtinai naudoti šias juostas savo regione.
Tikimasi, kad 5G bus naudojama tradicinėje mobiliųjų ryšių pramonėje ir daugelyje kitų pramonės šakų. Naujų pramonės programų reikalavimų įtraukimas yra svarbus veiksnys sėkmingai plėtojant standartus. Pagrindinės gamybos ir telekomunikacijų pramonės įmonės aktyviai dalyvauja ir tiria 5G technologijų taikymą gamybos pramonėje.
05 penki potencialios programos proceso pramonėje
Gamybos sektoriuje skirtingų lauko programų komunikacijos reikalavimai skiriasi ir, kaip minėta anksčiau, tikimasi, kad 5G bus naudojama kaip belaidžio infrastruktūra, galinti įvesti įvairias belaidžio gamyklos programas. Be to, kuriamos tos programos, kurios geriausiai pasitelkia „5G“ ryšių funkcijas, siekiant palengvinti skaitmenines nuotolines operacijas gamyboje.
1. Mobiliųjų įrenginių veikimo palaikymas vietoje
Mobilieji įrenginiai yra naudojami lauke, kad padidėtų produktyvumas, o dabartinis tinklo aprėptis ir lauko pralaidumo apribojimai riboja programos palaikymą per belaidį ryšį. „5G“ įgalins plačiajuosčio ryšio belaidį ryšį didesniu greičiu ir mažesniu vėlavimu bet kurioje gamyklos srityje.
Papildyta realybė (AR) yra vienas iš 5G patobulinto mobiliojo plačiajuosčio ryšio programų scenarijų. Nors AR reikalauja daug duomenų, jis gali pritaikyti aukštos raiškos vaizdus tiksliniame įrenginyje ir realiu laiku juos parodyti darbuotojo planšetiniame kompiuteryje ar nešiojamame terminalo įrenginyje, pateikdamas intuityvų sprendimą. Lauko darbuotojai gali valdyti tikslinę įrangą, nurodydami uždengtas darbo procedūras arba realiu laiku dalytis vaizdais su technikais atokiose vietose ir gauti konkrečias rekomendacijas. Tai ne tik padeda pagerinti lauko darbo efektyvumą, patikimumą ir saugumą, bet ir efektyviau perduoti įgūdžius praktikoje.
2. Nuotolinis stebėjimas su aukštos raiškos vaizdais
5G turi daugiau pajėgumų nei ankstesnės 4G\/LTE kartos, ypač kalbant apie „Uplink Communications“. Tai leidžia realiu laiku transliuoti vaizdo įrašą 4K ar didesne skiriamąja geba. Gamyklose vienas potencialus naudojimas yra belaidžių fotoaparatų naudojimas nuotoliniam stebėjimui. Kai vaizdo aiškumas yra pakankamai didelis, kad būtų galima atskirti subtilius skysčio paviršiaus spalvos pokyčius ar vamzdžio koroziją, vaizdinį patikrinimą galima atlikti nuotoliniu būdu. Aukštos skiriamosios gebos vaizdai taip pat gali būti naudojami kaip AI analizės įvestis, kuri gali automatiškai nustatyti anomalijas, tokias kaip neteisėtas žmogaus įsibrovimas ar situacijos, tokios kaip gaisrai.
3. Debesų robotai
Tikimasi, kad dirbantys gyventojai mažėja, tikimasi, kad mobilieji robotai užtikrins, kad gamyklos veiktų saugiai ir patikimai. Robotai juda autonomiškai visoje gamykloje, perkeldami darbuotojų vietą patruliuoti pavojingose vietose. Dronai gali atlikti aukšto aukščio darbą, kuris gali būti pavojingas darbuotojams. „Debesų robotika“ atsiranda kaip perspektyvi technologija. Kadangi valdymo funkcijas debesyje nėra ribojama roboto skaičiavimo našumas, galima diegti pažangias valdymo funkcijas.
Naudodama savo greitaeigių ir didelės talpos savybes, „5G“ suteikia galimybę mobiliesiems robotams belaidžiu ryšiu prisijungti prie valdymo funkcijų debesyje realiuoju laiku. Debesyje naudokite didžiulius skaičiavimo išteklius ir apdorokite didelius jutiklių duomenų kiekius realiuoju laiku. Itin patikimos ir mažai latentinės savybės, kurias siūlo 5G, leidžia jį naudoti ekstremaliajai situacijoms, laiko jautriems ryšiams, kurie gali išvengti tokių įvykių kaip robotų ir mobiliojo proceso įrangos susidūrimai.
4. Belaidė\/debesies valdymo sistema
Esama belaidė technologija negali pasiekti didelio patikimumo ir mažo vėlavimo tuo pačiu metu, tačiau ją galima pasiekti naudojant 5G. Tai suteikia 5G prieinamą misijai kritinėms programoms. Viena iš galimų programų yra paskirstytos valdymo sistemos (DCS) belaidė dalis, siekiant sumažinti ryšių kabelių įrengimo ir palaikymo išlaidas plačioje augalų plote. Stebėjimo taškus taip pat galima pridėti ir modifikuoti be jokių manipuliavimo ryšių kabeliais.
Be to, jei „5G“ užtikrina labai patikimą, mažai latencijos ryšį tarp lauko įrenginių ir debesies, valdiklių ir kitų DCS funkcijų galima sukonfigūruoti debesyje, išlaikant svarbiausius misijos veikimus. Be išorinių debesų sistemų, „5G“ taip pat gali būti naudojamas su kelių prieigų kraštų skaičiavimu (MEC), kuri tinkle sukurs mažo vėlavimo skaičiavimo platformą. Kai MEC platformoje įgyvendinamos valdymo programos, „Cloud Control Services“ gali būti įgalintos visapusiškai pasinaudoti dideliu patikimumu ir mažu 5G latenimu, nereikalaujant interneto ar kitų tinklų.
5. Skaitmeninių dvynių prijungti jutikliai
Skaitmeninis dvynys yra skaitmeninis faktinio gamyklos kibernetinėje erdvėje realizavimas ir yra fabriko transformacijos skaitmeninė transformacijos pagrindas. Programos neapsiriboja statine skaitmeninių augalų projektavimo informacija. Skaitmeniniai dvyniai realiuoju laiku atspindi realias augalų sąlygas, leidžiančias numatomą priežiūrą ir optimizuotą operacijas modeliuojant ir AI analizę.
Siekdamos tiksliau sinchronizuoti fizinių ir skaitmeninių dvynių būklę, įmonės turi tiksliai suprasti įrangos, vamzdynų ir kito turto būklę, taip pat orą ir kitas sąlygas. Norėdami tai padaryti, gamykla turėjo įdiegti daugybę jutiklių. Norėdami patenkinti šį poreikį, kiekvienas jutiklis turi būti belaidis, nebrangus ir sugebėti veikti daugelį metų, nereikia pakeisti akumuliatoriaus. „5G“ galimybė tuo pačiu metu prijungti kelis įrenginius yra raktas į šią programą.
Potencialūs 5G taikymo atvejų gamyklose yra mobiliųjų įrenginių palaikymas, nuotolinio stebėjimo, debesų robotikos, belaidžių\/debesų valdymo sistemos ir patobulintas jutiklio ryšys skaitmeniniam dvynių optimizavimui.
06 Pramoninės 5G programų statusas ir iššūkiai
Nepaisant daugybės galimų gamyklos taikymo atvejų, 5G dar turi būti plačiai įgyvendinta proceso pramonėje. Pramoninės 5G programos vis dar susiduria su daugybe iššūkių.
Siekdama patenkinti vartotojų ir pramonės programų poreikius, 5G turi palaikyti kelias funkcijas. 5G standartas kuriamas fazėmis, turint skirtingus prioritetus. R16 ir vėlesnėse 5G standarto versijose yra funkcijos, kurios gali būti naudojamos pramoninėms reikmėms. Jie pagerina didelį patikimumą, mažai latentinių ryšių ir privačių tinklų tinklus, taip pat palaiko tarpusavio bendravimą su laiko jautriais tinklais (TSN)-pagrindine automatizavimo tinklo technologija.
Pramonės sektoriaus galimybės bus dar labiau sustiprintos R18 ir vėliau (5G pripažintais) standartais. Nors „5G“ siūlo pažangias pramonės galimybes, tokias kaip didelis patikimumas, mažas vėlavimas ir daugialypis vienu metu jungiamumas, šioms galimybėms palaikyti reikia tolesnio 5G standartų, atitikties produktų ir infrastruktūros plėtros.
Koncepcijos įrodymo testo konfigūracijose naudojami nauji algoritmai ir 5G, kad išspręstų sunkius pažangiausius proceso kontrolės iššūkius.
07 Nuotolinio valdymo technologijos koncepcijos įrodymas naudojant 5G
Nors POC yra perspektyvus žingsnis, norint sukurti aiškią 5G 5G sprendimų komercinę vertę, reikia papildomų bandymų. Vienas iš galimų sprendimų yra diegti greitaeigių belaidžių ryšių kraštų įrenginius gamyklose ir naudoti debesies pagrindu sukurtą autonominę AI technologiją, kad būtų galima valdyti įrenginius realiuoju laiku.
08 5 g ir debesų pagrindu sukurta autonominė valdymo AI
Tikimasi, kad FKDPP ir debesies ir 5G derinys, kuris siūlo mažą latenciją ir galimybę sujungti daugelį įrenginių, taps pagrindine technologija, siekiant pramonės autonominės kontrolės.
Daugelis pramonės šakų pradeda svarstyti apie 5G belaidžio ryšio technologijos naudojimą, kad pagreitintų skaitmeninę transformaciją. Didelis patikimumas, mažas vėlavimas ir galimybė vienu metu sujungti kelis įrenginius yra labai svarbūs pramoninėms reikmėms. Norint pasiekti platesnį programų spektrą, būtina nuolat tobulinti 5G standartą, pateikti daugiau subrendusių atitikties produktų ir infrastruktūros bei parodyti vartotojams unikalius 5G privalumus ir vertę.