Procesindustrieën en andere productie -industrieën introduceren digitale technologieën om de productie -efficiëntie verder te verbeteren. Als kerntechnologie wordt draadloze communicatie die connectiviteit biedt waar het wordt ingezet, steeds belangrijker. Tegelijkertijd moet draadloze communicatie voldoen aan de behoeften van verschillende applicaties, die steeds groter wordend worden.
01 Overzicht van 5G -communicatiefuncties
Na 3G en 4G/LTE is "5G" de vijfde generatie mobiele communicatiesystemen. Hoewel deze generaties systemen meer zijn ontwikkeld voor persoonlijke communicatiediensten, kan 5G ook worden gebruikt voor Internet of Things (IoT) netwerkinfrastructuur, die alle apparaten en objecten in het dagelijks leven, productie en andere industrieën verbindt.
Drie functies van 5G -communicatie en hun praktische toepassingen.
● Verbeterde mobiele breedband
5G is gericht op het vergroten van de gegevensdoorvoer van breedband draadloze communicatie, die in vorige generaties is verbeterd. Breedbandservices voor smartphones en andere mobiele apparaten zijn een goed voorbeeld van profiteren van deze functie.
● Ultrabetrouwbare communicatie met lage vertraging
5G is ontworpen om zeer betrouwbare, lage-latentie en realtime draadloze communicatie mogelijk te maken.
● Grootschalige machinecommunicatie
Deze functie betekent dat veel terminals met een laag verkeer tegelijkertijd zijn aangesloten.
02 Dedicated Spectrum in 5G
Met de meeste bestaande draadloze communicatietechnologieën kan dit spectrum zonder vergunning worden gebruikt voor verschillende scenario's met een onbeperkt aantal gebruikers. Er is echter een risico op interferentie tussen verschillende draadloze systemen op dezelfde frequentieband.
03 Private Network (Local 5G).
Bestaande mobiele communicatiesystemen zijn meestal ontworpen om een breed scala aan communicatieservices te bieden in een landelijk netwerk dat is opgericht door een mobiele netwerkbeheerder.
04 Internationale standaardisatie van 5G
In sommige landen wordt van bedrijven en lokale overheden verwacht dat ze hun eigen speciale 5G -netwerken bouwen en exploiteren. Na het verkrijgen van een licentie kunnen lokale operators deze banden in hun regio exclusief gebruiken.
Verwacht wordt dat 5G zal worden gebruikt in de traditionele mobiele communicatie -industrie en vele andere industrieën. De opname van nieuwe vereisten voor industriële toepassingen is een belangrijke factor bij de succesvolle ontwikkeling van normen. Grote bedrijven van de productie- en telecommunicatie -industrie nemen actief deel aan de toepassing van 5G -technologie in de productie -industrie.
05 Vijf potentiële toepassingen in de procesindustrie
In de productiesector variëren de communicatievereisten voor verschillende veldtoepassingen, en zoals eerder vermeld, zal 5G naar verwachting worden gebruikt als een draadloze infrastructuur die een verscheidenheid aan draadloze fabriekstoepassingen kan introduceren. Bovendien worden die toepassingen die het beste gebruik van 5G -communicatiefuncties het beste worden ontwikkeld om digitale externe activiteiten in de productie te vergemakkelijken.
1. Ondersteuning ter plaatse ter plaatse voor mobiele apparaten
Mobiele apparaten worden in het veld geïmplementeerd om de productiviteit te verhogen, en de huidige netwerkdekking en beperkingen van de veldbandbreedte beperken de ondersteuning van de applicatie via draadloze communicatie. 5G zal breedband draadloze communicatie mogelijk maken bij hogere snelheden en lagere latentie in elk gebied van de fabriek.
Augmented Reality (AR) is een van de applicatiescenario's van 5G verbeterde mobiele breedband. Hoewel AR veel gegevens nodig heeft, kan het high-definition afbeeldingen op het doelapparaat opstellen en deze in realtime weergeven op het tablet van de werknemer of draagbaar terminalapparaat, wat een intuïtieve oplossing biedt. Veldmedewerkers kunnen de doelapparatuur bedienen terwijl ze worden verwijderd naar de bovenopgevangen werkprocedures, of afbeeldingen in realtime delen met technici op afgelegen locaties en specifieke aanbevelingen krijgen. Het helpt niet alleen om de efficiëntie, betrouwbaarheid en veiligheid van veldwerk te verbeteren, maar kan ook vaardigheden effectiever doorgeven door de praktijk.
2. Monitoring op afstand met afbeeldingen met high-definition
5G heeft meer capaciteit dan de vorige generatie van 4G/LTE, vooral in termen van uplinkcommunicatie. Dit maakt het mogelijk om video in 4K of hogere resolutie in realtime te streamen. In fabrieken is één potentieel gebruik het gebruik van draadloze camera's voor monitoring op afstand. Wanneer de duidelijkheid van het beeld hoog genoeg is om subtiele veranderingen in de kleur van het vloeibare oppervlak of corrosie van de pijp te onderscheiden, kan visuele inspectie op afstand worden uitgevoerd. Beelden met hoge resolutie kunnen ook worden gebruikt als input voor AI-analyse, die automatisch anomalieën kunnen detecteren, zoals ongeautoriseerde menselijke inbreuk of situaties zoals branden.
3. Cloud robots
Naarmate de werkende bevolking krimpt, wordt van mobiele robots verwacht dat ze ervoor zorgen dat fabrieken veilig en betrouwbaar werken. Robots bewegen autonoom door de fabriek en nemen de plaats van werknemers in om gevaarlijke gebieden te patrouilleren. Drones kunnen werk op grote hoogte verrichten, wat gevaarlijk kan zijn voor werknemers. "Cloud Robotics" is in opkomst als een veelbelovende technologie. Omdat besturingsfuncties in de cloud niet worden beperkt door de computationele prestaties van de robot, kunnen geavanceerde besturingsfuncties worden geïmplementeerd.
Met behulp van zijn hoge snelheid en eigenschappen met hoge capaciteit, stelt 5G mobiele robots in staat om draadloos verbinding te maken met bedieningsfuncties in de cloud in realtime. Gebruik massale computerbronnen in de cloud en verwerk grote hoeveelheden sensorgegevens in realtime. Door de ultrabetrouwbare en lage latentie-functies die worden aangeboden door 5G kunnen worden gebruikt voor noodgeval, tijdgevoelige communicatie, die evenementen zoals botsingen tussen robots en mobiele procesapparatuur kunnen voorkomen.
4. Draadloos/wolkenbesturingssysteem
Bestaande draadloze technologie kan niet tegelijkertijd een hoge betrouwbaarheid en lage latentie bereiken, maar het kan worden bereikt met 5G. Dit maakt 5G beschikbaar voor missiekritische toepassingen. Een mogelijke toepassing is het draadloos deel van een gedistribueerd besturingssysteem (DCS) om de kosten voor het installeren en onderhouden van communicatiekabels in een breed plantengebied te verlagen. Monitoringpunten kunnen ook worden toegevoegd en gewijzigd zonder enige manipulatie van de communicatiekabels.
Bovendien, als 5G zeer betrouwbare communicatie met lage latentie tussen veldapparaten en de cloud, controllers en andere DCS-functies, kan bovendien in de cloud worden geconfigureerd met behoud van missiekritieke prestaties. Naast externe cloudsystemen kan 5G ook worden gebruikt met multi-access edge computing (MEC), die een computerplatform met lage latentie in het netwerk zal bouwen. Wanneer controletoepassingen op het MEC -platform worden geïmplementeerd, kunnen cloudbesturingsservices worden ingeschakeld om volledig te profiteren van de hoge betrouwbaarheid en lage latentie van 5G zonder de noodzaak van internet of andere netwerken.
5. Verbonden sensoren voor digitale tweelingen
De digitale tweeling is de digitale realisatie van de werkelijke fabriek in cyberspace en is de basis voor de digitale transformatie van fabrieksactiviteiten. Toepassingen zijn niet beperkt tot statische ontwerpinformatie voor digitale installaties. Digitale tweelingen weerspiegelen echte fabrieksomstandigheden in realtime, waardoor voorspellende onderhoud en geoptimaliseerde bewerkingen mogelijk worden gemaakt door middel van simulatie en AI -analyse.
Om de staat van fysieke en digitale tweelingen nauwkeuriger te synchroniseren, moeten bedrijven de toestand van apparatuur, pijpleidingen en andere activa, evenals weer en andere omstandigheden nauwkeurig begrijpen. Om dit te doen, moest de fabriek veel sensoren installeren. Om aan deze vraag te voldoen, moet elke sensor draadloos, goedkoop zijn en jarenlang werken zonder de batterij te hoeven vervangen. Het vermogen van 5G om meerdere apparaten tegelijkertijd te verbinden, is de sleutel tot deze toepassing.
Potentiële 5G -applicatiegevallen in fabrieken zijn onder meer ondersteuning voor mobiele apparaten, monitoring op afstand, cloud robotica, draadloze/cloudcontrolesystemen en verbeterde sensorconnectiviteit voor digitale tweelingoptimalisatie.
06 Status en uitdagingen van industriële 5G -toepassingen
Ondanks de vele potentiële toepassingsgevallen in de fabriek, moet 5G nog veel worden geïmplementeerd in de procesindustrie. Industriële 5G -applicaties staan nog steeds voor veel uitdagingen.
Om aan de behoeften van consumenten- en industriële toepassingen te voldoen, moet 5G meerdere functies ondersteunen. De 5G -standaard wordt op een gefaseerde manier ontwikkeld met verschillende prioriteiten. R16 en latere versies van de 5G -standaard omvatten functies die kunnen worden gebruikt voor industriële toepassingen. Ze verbeteren hoge betrouwbaarheid, communicatie met lage latentie en particuliere netwerken, en ondersteunen ook intergewerkt met tijdgevoelige netwerken (TSN), een essentiële netwerktechnologie in automatisering.
De mogelijkheden van de industriële sector zullen verder worden verbeterd in R18 en later (5G-geavanceerde) normen. Terwijl 5G geavanceerde industriële mogelijkheden biedt, zoals hoge betrouwbaarheid, lage latentie en multipoint gelijktijdige connectiviteit, zijn verdere ontwikkeling van 5G -normen, compliance -producten en infrastructuur nodig om deze mogelijkheden te ondersteunen.
Proof-of-concept testconfiguraties gebruiken nieuwe algoritmen en 5G om moeilijke geavanceerde procescontrole-uitdagingen op te lossen.
07 Proof of Concept of Remote Control Technology met behulp van 5G
Hoewel POC een veelbelovende stap is, is verdere testen nodig om een duidelijke commerciële waarde te ontwikkelen voor industriële 5G -oplossingen. Een mogelijke oplossing is om high-speed draadloze communicatie-edge-apparaten in fabrieken te implementeren en cloudgebaseerde autonome AI-technologie te gebruiken om de apparaten in realtime te besturen.
08 5 G en cloud-gebaseerde autonome controle AI
De combinatie van FKDPP en Cloud met 5G, die een lage latentie biedt en de mogelijkheid om veel apparaten te verbinden, wordt verwacht dat het de kerntechnologie wordt om industriële autonome controle te bereiken.
Veel industrieën beginnen het gebruik van 5G draadloze communicatietechnologie te overwegen om digitale transformatie te versnellen. Hoge betrouwbaarheid, lage latentie en de mogelijkheid om meerdere apparaten tegelijkertijd te verbinden, zijn cruciaal voor industriële toepassingen. Om een breder scala aan toepassingen te bereiken, is het noodzakelijk om de 5G -standaard continu te verbeteren, meer volwassen nalevingsproducten en infrastructuur te bieden en gebruikers de unieke voordelen en waarde te tonen die worden gebracht door 5G.