Procesindustrier og andre fremstillingsindustrier introducerer digitale teknologier for yderligere at forbedre produktionseffektiviteten. Som en kerneteknologi bliver trådløs kommunikation, der giver forbindelse, uanset hvor den er implementeret, stadig vigtigere. På samme tid er trådløs kommunikation nødt til at imødekomme behovene i forskellige applikationer, som bliver stadig mere udfordrende.
01 Oversigt over 5G -kommunikationsfunktioner
Efter 3G og 4G\/LTE er "5G" den femte generation af mobile kommunikationssystemer. Mens disse generationer af systemer er udviklet mere til personlige kommunikationstjenester, kan 5G også bruges til Internet of Things (IoT) netværksinfrastruktur, som vil forbinde alle enheder og genstande i hverdagen, fremstilling og andre brancher.
Tre funktioner i 5G -kommunikation og deres praktiske applikationer.
● Forbedret mobil bredbånd
5G er fokuseret på at øge data gennemstrømningen af bredbånd trådløs kommunikation, som er blevet forbedret i tidligere generationer. Bredbåndstjenester til smartphones og andre mobile enheder er et godt eksempel på at drage fordel af denne funktion.
● Ultra-pålidelig kommunikation med lav forsinkelse
5G er designet til at muliggøre meget pålidelig, lav latens og realtid trådløs kommunikation.
● Kommunikation i stor skala maskine
Denne funktion betyder, at mange terminaler med lav trafik er tilsluttet samtidigt.
02 Dedikeret spektrum i 5G
Med de fleste eksisterende trådløse kommunikationsteknologier kan dette ulicenserede spektrum bruges til forskellige scenarier med et ubegrænset antal brugere. Der er dog en risiko for interferens mellem forskellige trådløse systemer på det samme frekvensbånd.
03 Drift af privat netværk (lokal 5G)
Eksisterende mobile kommunikationssystemer er normalt designet til at levere en bred vifte af kommunikationstjenester i et landsdækkende netværk etableret af en mobilnetværksoperatør.
04 International standardisering af 5G
I nogle lande forventes virksomheder og lokale myndigheder at opbygge og drive deres egne dedikerede 5G -netværk. Efter at have fået en licens kan lokale operatører udelukkende bruge disse bands i deres region.
5G forventes at blive brugt i den traditionelle mobile kommunikationsindustri og mange andre brancher. Inkluderingen af nye krav til industrielle applikationer er en vigtig faktor i den vellykkede udvikling af standarder. Større virksomheder fra produktions- og telekommunikationsindustrien deltager aktivt og undersøger anvendelsen af 5G -teknologi i fremstillingsindustrien.
05 Fem potentielle applikationer i procesindustrien
I fremstillingssektoren varierer kommunikationskravene til forskellige feltapplikationer, og som nævnt tidligere forventes 5G at blive brugt som en trådløs infrastruktur, der er i stand til at introducere en række trådløse fabriksapplikationer. Derudover udvikles de applikationer, der bedst gearing 5Gs kommunikationsfunktioner, for at lette digitale fjernoperationer inden for fremstilling.
1. On-site driftsstøtte til mobile enheder
Mobile enheder implementeres til marken for at øge produktiviteten, og den aktuelle netværksdækning og feltbåndbreddebegrænsninger begrænser applikationsstøtte via trådløs kommunikation. 5G vil muliggøre bredbånds trådløs kommunikation med højere hastigheder og lavere latenstid på ethvert område af fabrikken.
Augmented Reality (AR) er et af applikationsscenarierne for 5G -forbedret mobil bredbånd. Selvom AR kræver en masse data, kan de overlejre high-definition-billeder på målenheden og vise dem i realtid på arbejderens tablet eller en bærbar terminalenhed, hvilket giver en intuitiv løsning. Feltarbejdere kan betjene måludstyret, samtidig med at de overlejrede arbejdsprocedurer henvises til eller deler billeder i realtid med teknikere på fjerntliggende steder og får specifikke anbefalinger. Det hjælper ikke kun med at forbedre effektiviteten, pålideligheden og sikkerheden ved feltarbejde, men kan også videregive færdigheder mere effektivt gennem praksis.
2. fjernovervågning med high-definition billeder
5G har mere kapacitet end den forrige generation af 4G\/LTE, især med hensyn til uplink -kommunikation. Dette gør det muligt at streame video i 4K eller højere opløsning i realtid. I fabrikker er en potentiel anvendelse brugen af trådløse kameraer til fjernovervågning. Når billedets klarhed er høj nok til at skelne subtile ændringer i farven på den flydende overflade eller korrosion af røret, kan visuel inspektion udføres eksternt. Billeder med høj opløsning kan også bruges som input til AI-analyse, som automatisk kan detektere anomalier såsom uautoriseret menneskelig indtrængen eller situationer såsom brande.
3. Cloud Robots
Når den arbejdende befolkning krymper, forventes mobile robotter at sikre, at fabrikker fungerer sikkert og pålideligt. Robotter bevæger sig autonomt gennem fabrikken og tager stedet for arbejdere til patruljering af farlige områder. Droner kan udføre arbejde med høj højde, hvilket kan være farligt for arbejdstagere. "Cloud Robotics" fremstår som en lovende teknologi. Da kontrolfunktioner i skyen ikke er begrænset af robotens beregningspræstation, kan avancerede kontrolfunktioner implementeres.
Ved hjælp af dens højhastigheds- og højkapacitetsegenskaber gør 5G mulighed for at få mobile robotter mulighed for at oprette forbindelse til kontrolfunktioner i skyen i realtid. Brug massive computerressourcer i skyen og behandl store mængder sensordata i realtid. De ultra-pålidelige og lave latensfunktioner, der tilbydes af 5G, gør det muligt at bruge det til nødsituation, tidsfølsom kommunikation, som kan undgå begivenheder som kollisioner mellem robotter og mobil procesudstyr.
4. trådløst\/sky kontrolsystem
Eksisterende trådløs teknologi kan ikke opnå høj pålidelighed og lav latenstid på samme tid, men den kan opnås med 5G. Dette gør 5G til rådighed til missionskritiske applikationer. En mulig anvendelse er at trådløs del af et distribueret kontrolsystem (DCS) for at reducere omkostningerne ved installation og vedligeholdelse af kommunikationskabler i et bredt planteområde. Overvågningspunkter kan også tilføjes og ændres uden nogen manipulation af kommunikationskablerne.
Derudover, hvis 5G sikrer meget pålidelig kommunikation med lav latens mellem feltenheder og skyen, kan controllere og andre DCS-funktioner konfigureres i skyen, samtidig med at man opretholder missionskritisk ydeevne. Foruden eksterne sky-systemer kan 5G også bruges med Multi-Access Edge Computing (MEC), som vil opbygge en lav-latenscomputeringsplatform i netværket. Når kontrolapplikationer implementeres på MEC -platformen, kan Cloud Control Services aktiveres for at drage fuld fordel af den høje pålidelighed og den lave latenstid på 5G uden behov for internettet eller andre netværk.
5. Tilsluttede sensorer til digitale tvillinger
Den digitale tvilling er den digitale realisering af den faktiske fabrik i cyberspace og er fundamentet for den digitale transformation af fabriksoperationer. Anvendelser er ikke begrænset til statiske oplysninger om digital plantesign. Digitale tvillinger afspejler reelle planteforhold i realtid, hvilket muliggør forudsigelig vedligeholdelse og optimerede operationer gennem simulering og AI -analyse.
For mere præcist at synkronisere tilstanden af fysiske og digitale tvillinger skal virksomheder nøjagtigt forstå udstyrets tilstand, rørledninger og andre aktiver samt vejr og andre forhold. For at gøre dette måtte fabrikken installere mange sensorer. For at imødekomme denne efterspørgsel skal hver sensor være trådløs, billig og i stand til at fungere i årevis uden at skulle udskifte batteriet. 5Gs evne til at forbinde flere enheder på samme tid er nøglen til denne applikation.
Potentielle 5G -applikationssager i fabrikker inkluderer support til mobile enheder, fjernovervågning, cloud -robotik, trådløse\/cloud -kontrolsystemer og forbedret sensorforbindelse til digital tvillingoptimering.
06 Status og udfordringer ved industrielle 5G -applikationer
På trods af de mange potentielle applikationssager på fabrikken er 5G endnu ikke blevet implementeret bredt i procesindustrien. Industrielle 5G -applikationer står stadig over for mange udfordringer.
For at imødekomme behovene hos forbruger- og industrielle applikationer skal 5G understøtte flere funktioner. 5G -standarden udvikles på en faset måde med forskellige prioriteter. R16 og senere versioner af 5G -standarden inkluderer funktioner, der kan bruges til industrielle applikationer. De forbedrer høj pålidelighed, kommunikation med lav latens og private netværk og understøtter også interoperation med tidsfølsomme netværk (TSN), en vigtig netværksteknologi i automatisering.
Industrielle sektorens kapacitet vil blive yderligere forbedret i R18 og senere (5G-avancerede) standarder. Mens 5G tilbyder avancerede industrielle kapaciteter såsom høj pålidelighed, lav latenstid og multipoint samtidig forbindelse, er der behov for yderligere udvikling af 5G -standarder, overholdelsesprodukter og infrastruktur for at understøtte disse kapaciteter.
Proof-of-concept-testkonfigurationer bruger nye algoritmer og 5G til at løse hårde avancerede processtyringsudfordringer.
07 Bevis for begrebet fjernbetjeningsteknologi ved hjælp af 5G
Mens POC er et lovende trin, er der behov for yderligere test for at udvikle en klar kommerciel værdi for industrielle 5G -løsninger. En mulig løsning er at implementere højhastigheds trådløse kommunikationskantenheder i fabrikker og bruge skybaseret autonom AI-teknologi til at kontrollere enhederne i realtid.
08 5 g og skybaseret autonom kontrol AI
Kombinationen af FKDPP og sky med 5G, der tilbyder lav latenstid og evnen til at forbinde mange enheder, forventes at blive kerneteknologien for at opnå industriel autonom kontrol.
Mange industrier begynder at overveje brugen af 5G trådløs kommunikationsteknologi til at fremskynde digital transformation. Høj pålidelighed, lav latenstid og evnen til at forbinde flere enheder samtidig er kritisk for industrielle anvendelser. For at opnå et bredere udvalg af applikationer er det nødvendigt at kontinuerligt forbedre 5G -standarden, give mere modne overholdelsesprodukter og infrastruktur og vise brugere de unikke fordele og værdi, der er anlagt af 5G.