As indústrias de processo e outras indústrias de manufatura estão introduzindo tecnologias digitais para melhorar ainda mais a eficiência da produção. Como tecnologia central, a comunicação sem fio que fornece conectividade onde quer que seja implantada está se tornando cada vez mais importante. Ao mesmo tempo, a comunicação sem fio precisa atender às necessidades de uma variedade de aplicações, o que está se tornando cada vez mais desafiador.
01 Visão geral dos recursos de comunicação 5G
Após 3G e 4G\/LTE, "5G" é a quinta geração de sistemas de comunicação móvel. Embora essas gerações de sistemas tenham sido desenvolvidas mais para serviços de comunicação pessoal, o 5G também pode ser usado para a infraestrutura de rede da Internet das Coisas (IoT), que conectará todos os dispositivos e objetos na vida cotidiana, manufatura e outros setores.
Três recursos da comunicação 5G e suas aplicações práticas.
● Banda larga móvel aprimorada
O 5G está focado em aumentar a taxa de transferência de dados de comunicações sem fio de banda larga, que foram aprimoradas nas gerações anteriores. Os serviços de banda larga para smartphones e outros dispositivos móveis são um excelente exemplo de aproveitar esse recurso.
● Comunicação ultra-confiável de baixo atraso
O 5G foi projetado para permitir a comunicação sem fio altamente confiável, de baixa latência e em tempo real.
● Comunicação de máquina em larga escala
Esse recurso significa que muitos terminais de baixo tráfego são conectados simultaneamente.
02 Espectro dedicado em 5g
Com a maioria das tecnologias de comunicação sem fio existentes, esse espectro não licenciado pode ser usado para uma variedade de cenários com um número ilimitado de usuários. No entanto, existe um risco de interferência entre diferentes sistemas sem fio na mesma faixa de frequência.
03 Rede privada operacional (local 5G)
Os sistemas de comunicação móvel existentes geralmente são projetados para fornecer uma ampla gama de serviços de comunicação em uma rede nacional estabelecida por um operador de rede móvel.
04 Padronização internacional de 5G
Em alguns países, as empresas e os governos locais devem construir e operar suas próprias redes 5G dedicadas. Depois de obter uma licença, os operadores locais podem usar exclusivamente essas bandas em sua região.
Espera -se que o 5G seja usado no setor de comunicações móveis tradicional e em muitos outros setores. A inclusão de novos requisitos para aplicações industriais é um fator importante no desenvolvimento bem -sucedido de padrões. As principais empresas das indústrias de fabricação e telecomunicações estão participando e explorando ativamente a aplicação da tecnologia 5G na indústria de manufatura.
05 Cinco aplicações em potencial na indústria de processos
No setor de manufatura, os requisitos de comunicação para diferentes aplicativos de campo variam e, como mencionado anteriormente, espera -se que o 5G seja usado como uma infraestrutura sem fio capaz de introduzir uma variedade de aplicativos de fábrica sem fio. Além disso, os aplicativos que melhor alavancam os recursos de comunicação do 5G estão sendo desenvolvidos para facilitar as operações remotas digitais na fabricação.
1. Suporte de operação no local para dispositivos móveis
Os dispositivos móveis estão sendo implantados no campo para aumentar a produtividade, e a cobertura atual da rede e as limitações de largura de banda de campo limitam o suporte do aplicativo por meio da comunicação sem fio. O 5G permitirá a comunicação sem fio de banda larga em velocidades mais altas e menor latência em qualquer área da fábrica.
A realidade aumentada (AR) é um dos cenários de aplicação da banda larga móvel aprimorada 5G. Embora a AR exija muitos dados, ele pode sobrepor imagens de alta definição no dispositivo de destino e exibi-las em tempo real no tablet ou no dispositivo de terminal do trabalhador, fornecendo uma solução intuitiva. Os trabalhadores de campo podem operar o equipamento de destino enquanto referenciam os procedimentos de trabalho sobrepostos ou compartilham imagens em tempo real com técnicos em locais remotos e obter recomendações específicas. Isso não apenas ajuda a melhorar a eficiência, a confiabilidade e a segurança do trabalho de campo, mas também pode repassar habilidades de maneira mais eficaz através da prática.
2. Monitoramento remoto com imagens de alta definição
O 5G tem mais capacidade do que a geração anterior de 4G\/LTE, especialmente em termos de comunicações uplink. Isso possibilita a transmissão de vídeo em 4K ou maior resolução em tempo real. Nas fábricas, um uso potencial é o uso de câmeras sem fio para monitoramento remoto. Quando a clareza da imagem é alta o suficiente para distinguir mudanças sutis na cor da superfície líquida ou corrosão do tubo, a inspeção visual pode ser realizada remotamente. As imagens de alta resolução também podem ser usadas como entrada para a AI Analytics, que podem detectar automaticamente anomalias como intrusão humana não autorizada ou situações como incêndios.
3. Robôs em nuvem
À medida que a população trabalhadora diminui, os robôs móveis devem garantir que as fábricas operem com segurança e confiabilidade. Os robôs se movem autonomamente por toda a fábrica, substituindo os trabalhadores para patrulhar áreas perigosas. Os drones podem realizar trabalhos de alta altitude, que podem ser perigosos para os trabalhadores. "Cloud Robotics" está emergindo como uma tecnologia promissora. Como as funções de controle na nuvem não são limitadas pelo desempenho computacional do robô, as funções de controle avançado podem ser implantadas.
Utilizando suas propriedades de alta velocidade e alta capacidade, o 5G permite que os robôs móveis se conectem sem fio às funções de controle na nuvem em tempo real. Use recursos de computação maciços na nuvem e processe grandes quantidades de dados do sensor em tempo real. Os recursos ultra confiáveis e de baixa latência oferecidos pelo 5G permitem que ele seja usado para comunicações de emergência e sensíveis ao tempo, que podem evitar eventos como colisões entre robôs e equipamentos de processo móvel.
4. Sistema de controle sem fio\/nuvem
A tecnologia sem fio existente não pode obter alta confiabilidade e baixa latência ao mesmo tempo, mas pode ser alcançada com 5G. Isso disponibiliza o 5G para aplicações de missão crítica. Uma aplicação possível é parte sem fio de um sistema de controle distribuído (DCS) para reduzir o custo de instalação e manutenção de cabos de comunicação em uma ampla área de planta. Os pontos de monitoramento também podem ser adicionados e modificados sem qualquer manipulação dos cabos de comunicação.
Além disso, se o 5G garante comunicação altamente confiável e de baixa latência entre os dispositivos de campo e a nuvem, os controladores e outras funções DCS podem ser configuradas na nuvem, mantendo o desempenho da missão crítica. Além dos sistemas de nuvem externos, o 5G também pode ser usado com a computação de borda múltipla (MEC), que criará uma plataforma de computação de baixa latência na rede. Quando os aplicativos de controle são implementados na plataforma MEC, os serviços de controle em nuvem podem ser ativados para aproveitar ao máximo a alta confiabilidade e baixa latência de 5G sem a necessidade da Internet ou de outras redes.
5. Sensores conectados para gêmeos digitais
O gêmeo digital é a realização digital da fábrica real no ciberespaço e é a base para a transformação digital das operações de fábrica. As aplicações não se limitam a informações estáticas de design de plantas digitais. Os gêmeos digitais refletem as condições reais da planta em tempo real, permitindo a manutenção preditiva e operações otimizadas por meio de simulação e análise de IA.
Para sincronizar com mais precisão o estado dos gêmeos físicos e digitais, as empresas devem entender com precisão o estado dos equipamentos, oleodutos e outros ativos, além de clima e outras condições. Para fazer isso, a fábrica teve que instalar muitos sensores. Para atender a essa demanda, cada sensor deve ser sem fio, barato e capaz de operar por anos sem precisar substituir a bateria. A capacidade do 5G de conectar vários dispositivos ao mesmo tempo é essencial para este aplicativo.
Os possíveis casos de aplicativos 5G em fábricas incluem suporte para dispositivos móveis, monitoramento remoto, robótica em nuvem, sistemas de controle sem fio\/nuvem e conectividade aprimorada do sensor para otimização digital de gêmeos.
06 Status e desafios de aplicações industriais 5G
Apesar dos muitos casos de aplicação em potencial na fábrica, o 5G ainda não foi amplamente implementado no setor de processos. As aplicações industriais 5G ainda enfrentam muitos desafios.
Para atender às necessidades das aplicações de consumidores e industriais, o 5G deve suportar várias funções. O padrão 5G está sendo desenvolvido de maneira faseada com diferentes prioridades. R16 e versões posteriores do padrão 5G incluem recursos que podem ser usados para aplicações industriais. Eles aprimoram a alta confiabilidade, comunicações de baixa latência e redes privadas e também apoiam a interoperação com redes sensíveis ao tempo (TSN), uma tecnologia essencial de rede na automação.
As capacidades do setor industrial serão aprimoradas ainda mais nos padrões R18 e posteriormente (5G-advanced). Enquanto o 5G oferece recursos industriais avançados, como alta confiabilidade, baixa latência e conectividade simultânea multiponto, desenvolvimento de padrões 5G, produtos de conformidade e infraestrutura são necessários para apoiar esses recursos.
As configurações de teste de prova de conceito usam novos algoritmos e 5G para resolver desafios de controle de processos avançados difíceis.
07 Prova de conceito de tecnologia de controle remoto usando 5G
Embora o POC seja uma etapa promissora, são necessários mais testes para desenvolver um claro valor comercial para soluções industriais 5G. Uma solução possível é implantar dispositivos de borda de comunicação sem fio de alta velocidade em fábricas e usar a tecnologia AI autônoma baseada em nuvem para controlar os dispositivos em tempo real.
08 5 g e controle autônomo baseado em nuvem ai
A combinação de FKDPP e nuvem com 5G, que oferece baixa latência e a capacidade de conectar muitos dispositivos, deve se tornar a tecnologia principal para obter controle autônomo industrial.
Muitas indústrias estão começando a considerar o uso da tecnologia de comunicação sem fio 5G para acelerar a transformação digital. Alta confiabilidade, baixa latência e capacidade de conectar vários dispositivos simultaneamente são críticos para aplicações industriais. Para obter uma gama mais ampla de aplicativos, é necessário melhorar continuamente o padrão 5G, fornecer produtos e infraestrutura de conformidade mais maduros e mostrar aos usuários as vantagens e o valor exclusivos trazidos por 5G.