Waarom 5G Essentieel is voor Moderne Slimme Productie

Veel dingen die nu in de productie gebeuren, zoals het gebruik van AI, augmented reality en virtual reality, kunnen worden mogelijk gemaakt en ondersteund door 5G.

Het groeiende gebruik van slimme sensoren en Internet of Things (IoT) apparaten gecombineerd met meer geavanceerde analytics die op de data die ze produceren worden toegepast, drijft een revolutie in de productie. In veel gevallen is connectiviteit het ontbrekende stukje.

Steeds vaker wordt 5G gezien als het draadloze infrastructuur-element om deze dingen samen te brengen. Het biedt de benodigde bandbreedte, lage latentie en betrouwbaarheid in harde productieomgevingen. Om een beter begrip te krijgen van de rol die 5G in de productie kan spelen, de uitdagingen en voordelen, sprak RTInsights met Ricky Watts, Industrial Solutions Senior Director bij Intel. Hier is een samenvatting van ons gesprek.

Waarom 5G in de Productie?

RTInsights: Waarom is er een behoefte aan 5G in de productie?

Watts: Ik ga dit antwoord in een paar gebieden opsplitsen. Laten we beginnen met waarom er een behoefte is aan draadloos in de productie? En dan gaan we erop door naar 5G.

Waarom de behoefte aan draadloos in de productie? Veel wordt gedreven door kosten en flexibiliteit. Typische productiecontrolsystemen in productieomgevingen draaien over draadverbindingen en draadprotocollen. Maar draadverbindingen zijn duur om aan te leggen. Houd er rekening mee dat u die draden vaak in zeer harde omstandigheden exploiteert, dus ze zijn meestal driedubbel geïsoleerd. Er is meestal redundantie om die draden heen die lopen. Deze dingen drijven de kosten op.

We hebben een enorm kostenprobleem dat bestaat binnen de fabrieken. Hoe kan ik dingen in een fabriek verbinden terwijl ik de kosten verlaag, maar nog steeds betrouwbaarheid bied? Dus draadloos zelf wordt aantrekkelijk. Dat is waar we beginnen. Draadloos wordt interessant voor fabrikanten omdat het hen in staat stelt om dingen mogelijk goedkoper te verbinden. Het stelt ze ook potentiëel in staat om dingen over een veel groter gebied te verbinden. En in productiegebieden hebben we in sommige voorbeelden uitgestrekte productieplanten. Neem olie- en gasproductie van petrochemicaliën. De fabrieken hebben zeer grote voetafdrukken. Hoe bedekt u dat met draden als dat moeilijk en duur is? U kunt draadloos gebruiken.

Laten we daar beginnen. Waarom is er een behoefte aan draadloos in de productie? Het komt neer op kosten, flexibiliteit, gemak van implementatie en andere zeer nuttige dingen. En nu, laten we kijken wat 5G doet wat andere draadloze technologieën niet doen.

Legacy draadloze technologieën zijn in veel opzichten gebouwd rond wat ik "best effort" zou noemen. Ze hebben een verbinding tussen een endpoint en een ontvanger. Die verbinding wordt gemaakt op wat we een soort best-effort scenario noemen. En dat kan gratis Wi-Fi zijn, bijvoorbeeld. Als u thuis op Wi-Fi zit, verbindt u, u beweegt door het huis, het werkt min of meer, maar het werkt niet noodzakelijk de hele tijd. Dat is niet erg nuttig voor sommige aspecten van de productie. 5G begint de use cases en eisen voor industriële bedrijven in de productieomgeving aan te pakken. Het helpt bij dingen zoals latentie, betrouwbaarheid, prestaties en bandbreedte. Dit zijn fundamentele eisen die in een fabriek bestaan en nooit echt zijn aangepakt in het draadloze domein.

Als u Wi-Fi of eerdere technologieën naar 5G zou nemen, zoals 4G die we vandaag hebben, is het meer van een best effort. Wi-Fi of 4G is niet slecht. Ze doen een redelijk werk, zijn nuttig in sommige omgevingen, en veel industriële bedrijven gebruiken ze. Maar 5G zegt: "Oké, nu heb ik een systeem dat naar specifieke dingen gaat kijken die fabrikanten zullen vereisen zoals latentie, determinisme en time-sensitive networking." 5G adresneert alle use cases die in de productieomgeving bestaan. Ik krijg de voordelen van draadprotocollen, ik krijg die betrouwbare connectiviteit, en ik krijg dat nu met een draadloze technologie die beschikbaar is genaamd 5G.

Daarom hebben we 5G in de productie nodig. 4G ging over mensen verbinden en verbinden met het internet. 5G is ontworpen met het aspect van dingen verbinden, dingen met dingen verbinden, en dingen met controlsystemen.

5G Kenmerken en Technologische Verbeteringen

RTInsights: Welke kenmerken en technologische verbeteringen biedt 5G fabrikanten?

Watts: Naast de kosten- en flexibiliteitsvoordelen die ik noemde, zijn er nog een paar dingen te overwegen. We hebben een nieuwe 5G-release van de 3rd Generation Partnership Project (3GPP), de industriële organisatie die 5G-specificaties ontwikkelt. De nieuwe release, Release 16, introduceert veel kenmerken. Bijvoorbeeld, het biedt ultra-betrouwbare lage-latentie communicatie (URLLC). Nu krijg ik determinisme, over de luchtinterface, en de connectiviteit die ermee geassocieerd is. Dat is een heel specifiek kenmerk dat zegt dat ik nu een motion control-systeem kan draaien. Ik kan real-time analytics over een camera draaien, waar ik informatie af haal van een camera. Ik kan dat op een betrouwbare en deterministische manier doen.

Een ander kenmerk dat je met 5G krijgt is massaal verhoogde bandbreedte. Je krijgt een veel breder buisje om data over te dragen. Dat laat me meer informatie transporteren. Productiemodernisering en initiatieven als Industrial 4.0 gaan allemaal over het gebruik van de data die in de fabriek zit en het verwerken van die data die aan de edge gegenereerd wordt. Met 5G kun je veel meer data van de systemen daar buiten afhalen. Ik kan camera's installeren en processen anders gaan bekijken. Laten we zeggen ik heb een robot, die een soort lasproces doet in een productieomgeving. En ik wil zien, hey, is dat lasproces betrouwbaar? Ik kan nu beginnen te kijken naar de analyse van wat er aan het laspunt gebeurt.

Het hebben van dergelijke data laat fabrikanten diepere analyse van hun processen toe. Bijvoorbeeld, bij lassen is er een vonk. Nu kan ik beginnen de vonk te analyseren. Ik kan kijken wat er aan het elektrische strom einde gebeurt. En ik kan al die analyse in real-time doen. Indien nodig, kan ik iets in het controlsysteem voor dat specifieke proces aanpassen om het te veranderen. Dus ik krijg kwaliteitscontrole. Zulke real-time acties zijn alleen mogelijk dankzij de bandbreedte en lage latentie mogelijkheden van 5G.

Een andere belangrijke mogelijkheid van 5G is dat, net als bij Wi-Fi, een fabrikant een privé on-premises 5G-netwerk kan creëren. Er zijn veel manieren om dat nu te doen. Een privé 5G-netwerk is heel flexibel voor eindgebruikers en fabrikanten. Ik kan effectief een draadloze oplossing op mijn fabrieksvloer hebben die alles in die omgeving verbindt.

Het voordeel van een privé-netwerk is dat ik de data kan controleren. Ik kan controleren wat het netwerk verbindt. Ik kan de data lokaal houden. Ik kan het doen in wat ze een hybride vorm noemen. Ik kan samenwerken met de carrier om me een deel van het netwerk te geven. Ze noemen dat network slicing binnen een 5G-omgeving. Ik kan een stukje van dat netwerk nemen en het volledig ontwerpen rond wat er in de fabriek gedaan moet worden. Waarom zou je dat willen doen? Een van de belangrijkste dingen in de productieomgeving is Service Level Agreements (SLAs). Ik moet elk proces dat draait en data begrijpen. Is de databandbreedte gegarandeerd? Is de latentie gegarandeerd?

Wat 5G doet met dingen zoals network slicing en privé-netwerken is dat het je veel meer controle geeft. Je geeft de controle over connectiviteit niet aan iemand anders over. Je behoudt het in je eigen omgeving.

Zulke sleutel 5G-kenmerken [hoge bandbreedte, lage latentie en privé-netwerken] zijn super voordelig ten opzichte van wat er eerder was. Er zijn er nog veel meer. Bijvoorbeeld, 5G kan device-to-device connectiviteit ondersteunen. Ik kan een mesh-netwerk creëren. Ik kan sensoren of camera's rond mijn fabriek hebben en 5G gebruiken om data tussen hen over te dragen. Ik kan ook redundante paden hebben, wat me meer redundantie en betrouwbaarheid geeft. Inherent, over het spectrum van mogelijkheden, stelt 5G fabrikanten in staat om veel meer vertrouwen te hebben dat wanneer ze deze technologie in hun fabriekomgeving gebruiken, de outputs die ze gaan krijgen veel hoger zullen zijn dan ze eerder hebben ervaren met enige andere draadloze technologieën.

Uitdagingen van 5G Integratie in Industriële Netwerken?

RTInsights: Hoe moeilijk (of makkelijk) is het om 5G toe te voegen aan industriële netwerken?

Watts: Het introduceren van elke technologie in industriële netwerken is niet makkelijk, met goede reden. Een goede vriend van mij en een van mijn mentors zei vroeger: "In de fabriekomgeving, als dingen misgaan, kunnen dingen knallen en dingen kunnen bommen." Dus het introduceren van elke nieuwe technologie in de industriële omgeving is een uitdaging. Je moet ervoor zorgen dat je het veilig doet en op het juiste niveau. Je moet ook ervoor zorgen dat je je mensen mee neemt. Iemand moet het systeem runnen en ermee werken. Ik zou zeggen dat dit een gebied is waar we nog veel uitdagingen te overwinnen hebben. We moeten werken met eindgebruikers en de leveranciersgemeenschap over hoe we dit gaan doen. Dat is een educatieding. Je moet eindgebruikers, bedrijven en systeemintegrators op de hoogte brengen van de aspecten van hoe 5G te integreren.

Dat is een work in progress over de hele industrie. We moeten ook beginnen met het introduceren van deze technologie in een gebied waar het zinvol is en waar je het kunt controleren als je begint het gebruik uit te breiden. Bijvoorbeeld, laten we kijken naar data-acquisitie van een camera of een robot. Het voor de hand liggende antwoord is om 5G-technologie te introduceren wanneer je nieuwe capaciteiten in de fabriek brengt. Op die manier kun je 5G op een zeer gecontroleerde manier in de productieomgeving toevoegen. Je brengt de technologie in; je brengt het in met een nieuw systeem. Je krijgt dat systeem draaiende. Je gebruikt dat om je mensen te trainen. Je gebruikt het om de technologie veel beter te begrijpen. En dan wat je zou doen is het gebruik uitbreiden. Het is als een bridgehead grijpen en daaruit uitbreiden.

Je vestigt de credibiliteit van het gebruik van de technologie. Je wint kennis, en je begint die dan over de industriële omgeving te verplaatsen. Dat is geen makkelijke taak, maar het is een taak waar ik denk dat fabrikanten en de leveranciersgemeenschap zeer goed uitgerust zijn om mee om te gaan. Vanuit Intel-perspectief proberen we technologiepakketten te schnuren rond wat we doen om het simpel te maken om te consumeren. We optimaliseren het en zorgen dat het end-to-end werkt. Wanneer een fabrikant de technologie ontvangt, is het bijna gewoon een plug-in. Het apparaat zit aan de ene kant, en de systemen, applicaties en diensten van een fabrikant aan de andere kant. De 5G-technologie die in het midden zit wordt bijna onzichtbaar voor de fabrikant. En dat is aan veel andere fabrikanten en ons om te werken en die 5G-oplossing naadloos te brengen op een manier die wrijving vermindert en een aantal van die issues vermindert als de technologie aan een industriell netwerk wordt toegevoegd.

Hoe zal 5G de Productie Revolusioneren?

RTInsights: Op welke manieren zal 5G helpen de productie te revolutioneren?

Watts: Er zoveel dingen gaande in de productie nu die door 5G mogelijk gemaakt en ondersteund kunnen worden. We hebben edge compute, AI [kunstmatige intelligentie], AR [augmented reality] en VR [virtual reality]. Al deze technologieën duiken nu op in de productie. 5G werkt als de lijm die deze dingen samen verbindt. Je moet connectiviteit brengen naar al die nieuwe capaciteiten die we in de productieomgeving krijgen. Of het nu AI is, of virtual reality, of het omgaan met situaties zoals COVID, bijvoorbeeld, waar we remote workers willen laten komen en interfacen met machines die in de fabriek werken, 5G biedt de lijm.

Het andere gebied waar fabrikanten gaan profiteren is dat toonaangevende telco-bedrijven, waaronder Verizon, AT&T, T-Mobile en meer, 5G-diensten uitrollen en hun 5G-netwerken uitbouwen. Dus je hebt al een enorme hoeveelheid infrastructuur die wordt geïnstalleerd, niet alleen in de VS, maar wereldwijd. Die technologie groeit op een ongelooflijke snelheid. En het overlapt nu met het industriële domein.

Wat dat doet is het stelt 5G niet alleen in staat om te prolifereren vanuit een technologisch perspectief, maar het stelt ook de kosten in staat om te dalen omdat je die kosten over een groot gebied spreidt. Nu ga ik een echte draadloze technologie krijgen die me in staat stelt data te nemen en die in real-time controlsystemen en operationele systemen te gebruiken. En dit laat ons deze dingen samen verbinden aan de rand van het netwerk.

Gegeven dat 5G overal op grote gebieden ubiquitair beschikbaar zal zijn, zullen de kosten dalen. In mijn ogen zullen we veel meer flexibele productie en een veel snellere vestiging van het gebruik in werkende fabrieken zien.

Fabriekswerk vandaag is als enkele monolithische gebieden, of omgevingen, waar een fabriek een widget maakt. Denk aan dat uitbreiden over een veel groter gebied wanneer 5G je in staat stelt operaties, controle en connectiviteit in zoveel verschillende gebieden te verplaatsen. Iemand gaf me onlangs een fijn voorbeeld. Wanneer een orkaan door de Golf gaat, is een van de grote uitdagingen dat je overstroming krijgt, de productielocaties gaan van de lucht. Nou, veel van dat is reset in de infrastructuur die daar buiten in de fabriek zit. Met 5G en lage latentie kun je die compute-omgeving elders verplaatsen en gewoon connectiviteit met de apparaten hebben. Je kunt bijna een fabriek remote van een fabriek hebben, en 5G geeft je die infrastructuur en stelt je in staat om het te doen. Het zal de productie revolutioneren. Ik denk ook dat we een toename zullen zien naar autonome manieren van werken in de fabriek.

We zullen ook nieuwe businessmodellen zien en nieuwe manieren van produceren. Bijvoorbeeld, een fabrikant bouwde een auto. Het was een zwarte auto, en het was een Ford. Je had een zwarte Ford, en dat was het. Nu willen mensen online gaan en hun bestelling personaliseren: ik wil een blauwe auto, met witte stippen, met deze en die optie.

Het voldoen aan dergelijke nieuwe klanteisen vereist interconnectiviteit vanuit een infrastructuuropzicht. Je moet logistiek, assets, andere systemen in de productieomgeving allemaal verbonden hebben. 5G gaat de lijm zijn die al dat samen verbindt. Dus voor mij verandert 5G alles. Het gaat tijd kosten. We zullen dit de komende vijf of tien jaar zien uitrollen. Het is geen snelle overgang. Maar zodra het tempo opneemt, denk ik dat het bijna alles in de productie gaat revolutioneren.

Lees meer over 5G en de reis naar Industry 4.0 in Intel's nieuwe eBook: 5G Increases Mobility and Flexibility on the Path to Industry 4.0.

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