Een pleidooi houden voor 5G in de productie

Het toenemende gebruik van slimme sensoren en Internet of Things (IoT)-apparaten in combinatie met geavanceerdere analyses die worden toegepast op de gegevens die ze produceren, zorgt voor een revolutie in de productie. In veel gevallen is het ontbrekende onderdeel connectiviteit.

5G wordt steeds vaker gezien als hét element van de draadloze infrastructuur om deze zaken bij elkaar te brengen. Het biedt de vereiste bandbreedte, lage latentie en betrouwbaarheid in veeleisende productieomgevingen. Om een ​​beter begrip te krijgen van de rol die 5G kan spelen in de fabricage, de uitdagingen en voordelen ervan, ging RTInsights om tafel zitten met RickyWatts, Industrial Solutions Senior Director bij Intel. Hier is een samenvatting van ons gesprek.

Waarom 5G in de maakindustrie?

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

Watt: Ik ga dit antwoord opsplitsen in een aantal gebieden. Laten we beginnen metwaarom is er behoefte aan draadloos in de productie? En dan verplaatsen we het naar 5G.

Waarom de behoefte aan draadloos in de productie? Veel ervan wordt gedreven door kosten en flexibiliteit. Typische productiecontrolesystemen in productieomgevingen zijn vaste lijn- en draadlijnprotocollen. Maar draad is duur om te gebruiken. Houd er rekening mee dat u deze draden vaak in zeer zware omstandigheden gebruikt, dus ze zijn meestal drievoudig geïsoleerd. Er is meestal redundantie rond die draden die lopen. Deze dingen verhogen de kosten.

We hebben een enorm kostenprobleem in de fabrieken. Hoe kan ik dingen in een fabriek aansluiten terwijl ik de kosten verlaag, maar toch betrouwbaarheid bieden? Dus draadloos wordt zelf aantrekkelijk. Dat is waar we beginnen. Draadloos wordt interessant voor fabrikanten omdat het hen in staat stelt om dingen mogelijk goedkoper aan te sluiten. Het stelt hen mogelijk ook in staat om dingen over een veel groter gebied met elkaar te verbinden. En in de productiegebieden hebben we, in sommige voorbeelden, uitgebreide fabrieken. Neem olie- en gasproductie van petrochemicaliën. De planten hebben zeer grote voetafdrukken. Hoe dek je dat af met draden als het moeilijk en duur is? U kunt draadloos gebruiken.

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

Legacywireless-technologieën zijn in veel opzichten gebouwd rond wat ik zou zeggen beste inspanning. Ze hebben een verbinding tussen een eindpunt en een ontvanger. Dat verband wordt gelegd op wat we een soort best-effort-scenario zouden noemen. En dat kan bijvoorbeeld gratis wifi zijn. Als je thuis wifi hebt, maak je verbinding, beweeg je door het huis, het werkt wel, maar het werkt niet altijd. Dat is niet erg handig voor sommige aspecten van de productie. 5G begint met het aanpakken van de use cases en de vereisten voor industriële bedrijven in de productieomgeving. Het helpt met zaken als latentie, betrouwbaarheid, prestaties en bandbreedte. Dit zijn fundamentele vereisten die in een fabriek bestaan ​​en in het draadloze domein nog nooit eerder zijn behandeld.

Als je eerdere Wi-Fior-technologieën naar 5G hebt gebracht, zoals 4G, die we vandaag hebben, is het meer een inspanning. Wifi of 4G is niet slecht. Ze doen redelijk werk, zijn nuttig in sommige omgevingen en veel industriële bedrijven gebruiken ze. Maar 5G zegt:"Ok, nu heb ik een systeem dat gaat kijken naar enkele van de specifieke dingen die fabrikanten nodig hebben, zoals latentie, determinisme en tijdgevoelige netwerken." 5G pakt alle use-cases aan die bestaan ​​in de productieomgeving. Ik profiteer van de voordelen van wireline-protocollen, ik krijg die betrouwbare connectiviteit, en dat krijg ik nu met een draadloze technologie die voor mij beschikbaar is, 5G genaamd.

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

5G-functies en technologische verbeteringen

RTinsights: Welke functies en technologische verbeteringen biedt 5G fabrikanten?

Watt: Naast de kosten- en flexibiliteitsvoordelen die ik noemde, zijn er nog enkele andere dingen waarmee u rekening moet houden. We hebben een nieuwe 5G-release van het 3rd Generation PartnershipProject (3GPP), de brancheorganisatie die 5G-specificaties ontwikkelt. De nieuwe release, Release16, introduceert veel functies. Het biedt bijvoorbeeld ultrabetrouwbare communicatie met lage latentie (URLLC). Nu krijg ik determinisme, over-the-air-interface, en de connectiviteit die ermee gepaard gaat. Dat is een heel specifieke functie die zegt dat ik nu een bewegingscontrolesysteem zou kunnen gebruiken. Ik zou realtime analyses over een camera kunnen uitvoeren, waarbij ik informatie van een camera haal. Ik ga dat betrouwbaar en op een deterministische manier kunnen doen.

Een ander kenmerk dat u met 5G krijgt, is de enorm toegenomen bandbreedte. Je krijgt een veel bredere pijp om gegevens te verzenden. Daardoor kan ik meer informatie meenemen. Modernisering van de productie en initiatieven zoals Industrial 4.0 hebben alles te maken met het gebruik van de gegevens in de fabriek en het verwerken van die gegevens die aan de rand worden gegenereerd. Met 5G kun je veel meer data uit de systemen halen. Ik kan camera's installeren en anders naar processen gaan kijken. Laten we zeggen dat ik bijvoorbeeld een robot heb die een soort lasproces doet in een productieomgeving. En ik wil zien, hé, is dat lasproces betrouwbaar? Ik kan nu beginnen te kijken naar de analyse van wat er op het laspunt gebeurt.

Met dergelijke gegevens kunnen fabrikanten een diepere analyse van hun processen uitvoeren. Bij lassen ontstaat er bijvoorbeeld een vonk. Nu kan ik beginnen met het analyseren van de vonk. Ik kan kijken naar wat er aan het einde van de elektrische stroom gebeurt. En ik kan al die analyses in realtime doen. Indien nodig kan ik iets in de besturing aanpassen om dat specifieke proces te veranderen. Dus ik krijg kwaliteitscontrole. Dergelijke realtime acties zijn alleen mogelijk dankzij de bandbreedte en lage latency-mogelijkheden van 5G.

Een andere belangrijke mogelijkheid van 5G is dat een fabrikant, net als bij wifi, een eigen 5G-netwerk op locatie kan creëren. Er zijn veel manieren waarop u dat nu kunt doen. Een particulier 5G-netwerk is zeer flexibel voor eindgebruikers en fabrikanten. Ik kan effectief een draadloze oplossing op mijn fabrieksvloer laten plaatsen die alles in die omgeving verbindt.

Het voordeel van een privaat netwerk is dat ik de gegevens kan beheren. Ik kan bepalen met welk netwerk verbinding wordt gemaakt. Ik kan de gegevens lokaal houden. Ik kan het doen op wat ze een hybride manier noemen. Ik zou met de vervoerder kunnen samenwerken om mij een deel van het netwerk te geven. Network slicing noemen ze dat binnen een 5G-omgeving. Ik kan een stukje van dat netwerk nemen en het volledig ontwerpen rond wat er in de fabriek moet gebeuren. Waarom zou je dat willen doen? Een van de belangrijkste zaken in de productieomgeving zijn Service Level Agreements (SLA's). Ik moet elk proces begrijpen dat gegevens uitvoert. Is de databandbreedte gegarandeerd? Is de latentie gegarandeerd?

Wat 5G doet met zaken als network slicing en private networking is dat je er veel meer controle over hebt. Je geeft de controle over de connectiviteit niet aan iemand anders. Je onderhoudt het in je omgeving.

Dergelijke belangrijke 5G-functies [hoge bandbreedte, lage latentie en privénetwerken] zijn super voordelig voor wat er eerder was. Er zijn vele anderen. 5G kan bijvoorbeeld apparaat-naar-apparaat-connectiviteit ondersteunen. Ik zou een mesh-netwerk kunnen maken. Ik zou sensoren of camera's rond mijn fabriek kunnen hebben en 5G kunnen gebruiken om gegevens tussen hen te verzenden. Ik kan ook redundante paden hebben, wat me meer redundantie en meer betrouwbaarheid geeft. Inherent, over het hele spectrum van mogelijkheden, stelt 5G fabrikanten in staat veel meer vertrouwen te hebben dan wanneer ze deze technologie in hun fabrieksomgeving gebruiken. Het zal hen verzekeren dat de output die ze zullen krijgen veel hoger zal zijn dan ze eerder hebben ervaren met andere draadloze technologieën.

Uitdagingen bij de integratie van 5G in industriële netwerken?

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

Watt: Het is niet gemakkelijk om eender welke technologie in industriële netwerken te introduceren. Een goede vriend van mij en een van mijn mentoren zeiden altijd:"In de fabrieksomgeving, als er iets misgaat, kunnen dingen floreren en kunnen dingen kapot gaan." Het introduceren van nieuwe technologie in de industriële omgeving is dus een uitdaging. Je moet ervoor zorgen dat je het veilig en op het juiste niveau doet. Je moet er ook voor zorgen dat je ook je mensen meeneemt. Iemand moet het systeem runnen en ermee werken. Ik zou zeggen dat dit een gebied is waar we veel uitdagingen moeten overwinnen. We moeten samenwerken met eindgebruikers en de leveranciersgemeenschap over hoe we dit gaan doen. Dat is een opvoedingsding. U moet eindgebruikers, bedrijven en systeemintegrators op de hoogte brengen van de aspecten van het integreren van 5G.

Dat is een werk in uitvoering in de hele branche. We moeten deze technologie ook gaan introduceren op een gebied waar het zinvol is en waar je het kunt beheersen terwijl je het gebruik ervan begint uit te breiden. Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar data-acquisitie van een camera of een robot. Het voor de hand liggende antwoord is om 5G-technologie te introduceren wanneer u nieuwe mogelijkheden in de fabriek introduceert. Op die manier kun je op een zeer gecontroleerde manier 5G toevoegen aan de productieomgeving. Je haalt de technologie binnen; je brengt het binnen met een nieuw systeem. Je zet dat systeem aan de gang. Dat gebruik je om je mensen op te leiden. Je gebruikt het om de technologie veel beter te begrijpen. En wat u dan zou doen, is het gebruik ervan uitbreiden. Het is alsof je een bruggenhoofd grijpt en vervolgens uitbreidt vanaf dat bruggenhoofd.

U stelt de geloofwaardigheid van het gebruik van de technologie vast. Je doet kennis op, en je begint die vervolgens over de industriële omgeving te verplaatsen. Dat is geen gemakkelijke taak, maar het is een taak waarvan ik denk dat fabrikanten en de leveranciersgemeenschap zeer goed zijn toegerust om ermee om te gaan. Vanuit een Intel-perspectief proberen we technologiepakketten te plaatsen rond wat we doen om het gebruiksvriendelijk te maken. We optimaliseren het en zorgen ervoor dat het end-to-end werkt. Wanneer een fabrikant de technologie ontvangt, is het bijna gewoon een plug-in. Het apparaat bevindt zich aan de ene kant en de systemen, applicaties en services van de 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 wij om te werken en naadloos die 5G-oplossing te brengen op een manier die wrijving vermindert en sommige van die problemen vermindert, aangezien de technologie wordt toegevoegd aan een industrieel netwerk.

Hoe zal 5G de productie revolutioneren?

RTinsights: Op welke manieren zal 5G een revolutie teweegbrengen in de productie?

Watt: Er zijn op dit moment zoveel dingen gaande in de productie die kunnen worden ingeschakeld en ondersteund door 5G. We hebben edge compute, AI [kunstmatige intelligentie], AR [augmentedreality] en VR [virtual reality]. Al deze technologieën lijken nu in productie te zijn. 5G fungeert als de lijm die deze dingen met elkaar verbindt. U moet connectiviteit bieden aan al deze nieuwe mogelijkheden die we in de productieomgeving krijgen. Of het nu AI is, of het nu virtual reality is, of het gaat om situaties zoals COVID, waarbij we willen dat externe werknemers binnenkomen en communiceren met machines die in de fabriek werken, 5G biedt de lijm.

Het andere gebied waarop fabrikanten zullen profiteren, is dat toonaangevende bedrijven in de telecomsector, waaronder Verizon, AT&T, T Mobile en meer, 5G-services uitrollen en hun 5G-netwerken uitbouwen. Je hebt dus al een enorme hoeveelheid infrastructuur die wordt geïnstalleerd, niet alleen in de VS, maar wereldwijd. Die technologie groeit ongelooflijk snel. En het overlapt nu met het industriële domein.

Wat dat doet, is dat 5G zich niet alleen technologisch kan verspreiden, maar het zorgt er ook voor dat de kosten omlaag gaan omdat je die kosten over een groot gebied spreidt. Nu ga ik een echt draadloze technologie krijgen waarmee ik gegevens kan verzamelen en gebruiken in realtime controlesystemen en operationele systemen. En hierdoor kunnen we deze dingen aan de rand van het netwerk met elkaar verbinden.

Aangezien 5Gis alomtegenwoordig beschikbaar zal zijn in grote gebieden, zullen de kosten dalen. In mijn gedachten zul je een veel flexibelere productie zien en een veel snellere invoering van het gebruik ervan in werkende fabrieken.

Fabriekswerk is tegenwoordig als afzonderlijke monolithische gebieden, of omgevingen, waar een fabriek een widget maakt. Denk aan die uitbreiding over een veel groter gebied wanneer 5G u in staat stelt om operaties, controle en connectiviteit op zoveel verschillende gebieden te verplaatsen. Iemand gaf me onlangs een mooi voorbeeld. Als een orkaan door de Golf gaat, is een van de grote uitdagingen dat je overstromingen krijgt, de productielocaties uit de lucht gaan. Nou, veel daarvan wordt opnieuw ingesteld in de infrastructuur die er in de fabriek is. Met 5G en lage latentie kun je die computeromgeving ergens anders heen verplaatsen en heb je gewoon verbinding met de apparaten. Je kunt bijna een fabrieksafstand van een fabriek hebben, en 5G zal je die infrastructuur geven en je in staat stellen om het te doen. Het zal een revolutie teweegbrengen in de productie. Ik denk ook dat we een toename zullen zien naar autonoom werken in de fabriek.

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

Om aan dergelijke nieuwe klanteisen te voldoen, is interconnectie nodig vanuit een infrastructuurperspectief. U moet logistiek, activa en andere systemen in de productieomgeving allemaal met elkaar verbonden hebben. 5G wordt de lijm die dat allemaal met elkaar verbindt. Dus voor mij verandert 5G alles. Het zal tijd kosten. We gaan dit de komende vijf of tien jaar uitrollen. Het is geen snelle overgang. Maar als het eenmaal op snelheid komt, denk ik dat het een revolutie teweeg zal brengen in zowat alles in de productie.

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