De rol van 5G in de productie

Waarom 5G in de maakindustrie?

Industrieel Ethernet is de ruggengraat van de operationele infrastructuur in veel productieomgevingen. Industriële Ethernet-netwerken werken doorgaans met datasnelheden tot 100 megabits per seconde (Mbps) en implementeren protocollen om determinisme en realtimecontrole te bieden.

Als het onbetaalbaar of onhaalbaar is om bekabelde Ethernet-netwerken te installeren, zijn Wi-Fi en draadloze 3G/4G-technologieën vaak het beste alternatief. Deze 'hard-to-wire' use cases omvatten autonome mobiele robots (AMR's), vrachtwagenvloten en industriële fabrieken met een groot geografisch dekkingsgebied.

Met Industrie 4.0 verandert het gebruik van operationele data fundamenteel, in die zin dat de enorme hoeveelheid sensordata die wordt gegenereerd door edge-apparaten zal worden verzameld, opgeslagen en verwerkt met kunstmatige intelligentie (AI) in realtime op de industriële locatie, gewoonlijk aangeduid als als de industriële rand. Private 5G-netwerken hebben het potentieel om een ​​belangrijke factor te zijn in dit gedistribueerde computerparadigma, met name bij apparaten die videogegevens genereren. Dit komt omdat 5G datasnelheden tot 20 gigabit per seconde (Gbps) biedt en de mogelijkheid van verbeterde beveiliging, datasnelheden, latentie, apparaatdichtheid, betrouwbaarheid en determinisme in vergelijking met 4G.

Draadloze technologieën, waaronder 5G, vergroten ook de flexibiliteit van fabrikanten door hen meer flexibiliteit te geven om snel nieuwe netwerkverbindingen te installeren. Omdat fabrikanten de behoefte aan snellere en flexibelere netwerken in fabrieken inzien, kunnen ze later besluiten om sommige of al hun legacy Industrial Ethernet-netwerken te vervangen door 5G-netwerken.

5G-gebruiksscenario's in industriële omgevingen

Veel externe en mobiele apparaten, zoals camera's, actuatoren, robots, machines, beeldschermen en andere systemen, vereisen snelle en betrouwbare connectiviteit. In greenfield-implementaties zou 5G bekabelde netwerken kunnen vervangen door lagere implementatiekosten over een groter dekkingsgebied en grotere mobiliteit en flexibiliteit te ondersteunen. Hier zijn enkele voorbeelden waarin 5G operationele processen in industriële omgevingen kan verbeteren.

Automatisch geleide voertuigen (AVG's) :Snellere routes, en minder files en botsingen

• Overgang van AVG's die zich langs vooraf gedefinieerde rijstroken verplaatsen naar AI- en M2M-communicatie om paden te optimaliseren en botsingen te voorkomen.

Onderdelen en productselectie :Efficiënter en nauwkeuriger picken van onderdelen in magazijnen en fulfilmentcentra

• Overgang van het vereisen van onderdelen op vaste locaties en oriëntaties naar het detecteren van onderdelen op verschillende posities en locaties met behulp van op AI gebaseerde vision-systemen.

Bewaking van werknemers in gevaarlijke gebieden :Verbeterde veiligheid en crisisvermijding

• Overgang van een gebrek aan elektronische bewaking van beperkte of onveilige gebieden naar op AI gebaseerde zichtsystemen die werknemers waarschuwen wanneer ze afwijken van veiligheidsprotocollen of dreigend gevaar.

Apparatuurreparatie :Snellere en goedkopere reparatie van apparatuur door samenwerking op afstand

• Overgang van hulp bij reparatie zonder visuele ondersteuning (waarvoor gespecialiseerde technici ter plaatse nodig zijn) naar augmented reality waardoor externe specialisten niet-deskundige technici kunnen helpen.

5G is ontworpen met de mogelijkheid om productie te ondersteunen

• Beveiliging ingebouwd in de 5G-specificatie :Privé 5G-netwerken

• Ultra-high-definition streaming :Gegevenssnelheden tot wel 20 Gbps

• Realtime controle: Latentie van 1 milliseconde of lager

• Ondersteun meer controllers en sensoren: Hoge dichtheid door geavanceerde antennetechnologie

• Minder faalpunten: Redundantie voor communicatie tussen apparaten

• Groter determinisme en gegevensprivacy: 5G-netwerk opgesplitst in meerdere virtuele netwerken

5G maakt technische upgrades mogelijk van strikte prestatiedoelen die voorheen alleen konden worden gerealiseerd met bedrade netwerken.

5G-privénetwerken verbeteren de beveiliging en het determinisme

Hoewel fabrikanten openbare 5G-netwerken kunnen gebruiken, zullen velen kiezen voor 5G-privénetwerken die zeer veilige en deterministische connectiviteit bieden. Private 5G-netwerken profiteren van mid-band 5G-frequenties om een ​​hoge capaciteit en operationele controle te leveren om ervoor te zorgen dat aan de netwerkprestaties en latentievereisten wordt voldaan. Privé 5G-netwerken zijn het exclusieve eigendom van de eigenaren, waardoor ze exclusieve netwerktoegang krijgen, waardoor een betere gegevensbescherming en privacy wordt gegarandeerd.

5G en deterministische prestaties

Met Release16 kan 5G de noodzakelijke netwerkprestaties leveren met behulp van twee belangrijke technologische inspanningen:

• Tijdgevoelig netwerken (TSN) via 5G :Deze technologie zorgt voor een gegarandeerde bezorgtijd van berichten door middel van tijdsynchronisatie en verkeersplanning. Apparaten kunnen nauwkeurig via het netwerk worden gesynchroniseerd, waardoor de op signalen gebaseerde synchronisatiemethoden die tegenwoordig gebruikelijk zijn, overbodig zijn.

• 5G ultrabetrouwbare communicatie met lage latentie (URLLC): URLLC optimaliseert de levering van gegevens op basis van verschillende verkeersvereisten, waaronder lage latentie en hoge betrouwbaarheid.

5G en Industrie 4.0

De reis naar Industrie 4.0 vereist een verbinding met alle apparaten die essentieel zijn voor industriële processen. 5G kan de sleutel zijn om verbinding te maken met moeilijk te bedraden apparaten, en in de toekomst kan het het primaire industriële netwerk worden.

Lees meer over 5G en de reis naar Industrie 4.0 in Intels nieuwe eBook: 5G vergroot mobiliteit en flexibiliteit op weg naar Industrie 4.0.

Lees meer over de technologieën die de toekomst van de industrie vormen op de online Intel Industrial Summit 2020, 23-24 september. Registreer nu