Kampusové sítě 5G Příklady průmyslových aplikací pro bezdrátovou širokopásmovou komunikaci.
Zkrácená verze
Nízká latence, vysoká stabilita a rychlost přenosu dat: To jsou některé z vlastností, kterými se 5G vyznačuje. Takzvané kampusové sítě 5G slibují značný potenciál pro průmyslové aplikace. Velké chemické společnosti a integrované závody je zkoumají – a mimo jiné zjišťují, jak může být 5G užitečná při provozu dopravních systémů bez řidiče, stejně jako v tankovištích a řízení dodavatelského řetězce.
5G jako hnací síla digitální transformace
Pohled do minulosti: Málokdy se čtyři oborové asociace dokázaly tak sjednotit jako v otázce 5G. Ve společné tiskové zprávě z listopadu 2020 uvedly VCI, VDA, VDMA a ZVEI „vysokou poptávku po průmyslových kampusových sítích 5G“. Martin Schwibach, odpovědný za průmyslovou konektivitu a průmyslovou mobilitu ve společnosti BASF, hovoří o sítích 5G v areálu jako o „důležitém předpokladu pro další digitální transformaci v chemickém průmyslu“. Pan Schwibach je považován za jednoho z hybatelů nových technologií v chemickém průmyslu.
Není žádným tajemstvím, že BASF, stejně jako další chemické společnosti, již nějakou dobu pracuje na bezdrátové technologii 5G. Již v roce 2018 se v článku v časopise Wirtschaftswoche psalo, že mobilní rádiové spojení 5G by mohlo „obrátit svět logistiky ve společnosti BASF vzhůru nohama…“. Manažer společnosti BASF Matthias Frankhänel předvedl, jak se cisterna bez řidiče „pohybuje“ po areálu v Ludwigshafenu – vždy podle transpondérů zabudovaných v zemi a pod bedlivým dohledem videokamer a pracovníka v centrálním řídicí stanici. Pan Frankhänel už tehdy věděl: „Pokud budeme v budoucnu používat 20 nebo více vozidel, budeme schopni zvládnout hromadný přenos dat pouze pomocí technologie 5G.“ Společnost BASF proto následně zřídila testovací prostředí pro 5G v různých oblastech použití ve výrobním prostředí.
Mobilní sítě pod vlastní kontrolou
Koncern v tom nezůstal sám. Od května 2021 podalo 126 společností a organizací žádost o přidělení frekvencí v pásmu 3700 až 3800 MHz pro svou místní síť 5G u německé Spolkové agentury pro sítě – včetně společnosti Phoenix Contact. Taková kampusová síť – často ve spojení s edge cloudem – otevírá nové možnosti průmyslové komunikace v kontextu Průmyslu 4.0. Na rozdíl od předchozích technologií mobilních telefonů mohou společnosti plně kontrolovat tyto sítě ve svých prostorách, čímž si zachovávají suverenitu nad vlastními daty a určují bezpečnost a dostupnost sítě. Sítě však mohou být instalovány a provozovány i veřejnými provozovateli nebo jinými poskytovateli, což umožňuje jejich využívání i středně velkým subjektům ve zpracovatelském průmyslu.
Vozidla AGV (Automated Guided Vehicles), která zásobují obrovský závod společnosti BASF surovinami, představují velkolepý, ale zdaleka ne jediný možný případ využití mobilního rádiového spojení 5G ve zpracovatelském průmyslu. Vzhledem k tomu, že vozidla bez řidiče se obvykle pohybují v oblastech, které nejsou nebezpečné, je přenos živých videí potřebných pro monitorování jednou z prvních možných aplikací ve velkých chemických provozech. U aplikací, v nichž hraje roli ochrana proti výbuchu, je třeba urychleně revidovat stávající koncepce ochrany průmyslových komunikací a přizpůsobit je novým požadavkům na ochranu před zdroji vznícení.
Monitorování nouzové sprchy může zvýšit bezpečnost personálu závodu tím, že okamžitě upozorní nejbližší podnikové zdravotnické středisko
Potenciální aplikace pro 5G
Lze předpokládat, že aplikace 5G, o nichž se v současné době v chemickém průmyslu diskutuje, bude možné realizovat přibližně od roku 2025. Kromě provozu AGV to zahrnuje i četné aplikace ve výrobě, např. přenos velkého množství dat pro monitorování a optimalizaci, který je typický pro Průmysl 4.0. Nebo případy použití kritické z hlediska bezpečnosti, např. signalizace provozu nouzové sprchy záchrannému týmu.
Díky systému monitorování stavu naplnění jsou v komunikační síti včas rozpoznány odchylky důležitých parametrů systému, jako je hladina naplnění, teplota nebo tlak
V logistice a řízení dodavatelského řetězce existuje mnoho dalších možností využití. Například výpadkům v dodavatelském řetězci lze předejít, pokud se v rámci řízení zásob automaticky odesílají informace o naplnění zásobníků dodavatelům a v případě potřeby se vytvoří objednávka. To lze v zásadě realizovat i pomocí jiných komunikačních technologií. Pokud je však k dispozici kampusová síť 5G – jako je tomu v případě společnosti Phoenix Contact – má smysl ji pro tyto aplikace využívat.
Přenos je možný i v opačném směru: dodavatel může před dodávkou zaslat informace o kvalitě aktuální šarže výrobku zpracovatelskému podniku, který je pak může využít například pro optimalizaci procesů. Další možnosti se naskýtají při předávání dat za účelem zpětné dohledatelnosti výrobních procesů, která je ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu již dlouho nutností. Kromě toho lze zaznamenané údaje o kvalitě z meziproduktů přenášet do centra řízení kvality bez větší náročnosti pomocí bezdrátové technologie.
Rozšířená realita podporuje údržbu
Snadnější monitorování pomocí dronů
Dalším případem pro 5G by mohl být přenos videosignálu v rámci bezpečnostního monitorování rozsáhlých nebo špatně přístupných zařízení – např. parních krakovacích zařízení, ropných plošin nebo rozsáhlých tankovišť. V budoucnu budou drony vybaveny termovizními kamerami, jaké již používají některé závodní požární stanice v chemických parcích, schopny autonomně létat nad sledovanými závody a sklady a předávat svá videodata k vyhodnocení v reálném čase. Horká místa budou odhalena ještě před vypuknutím požáru.
5G také otevře možnosti pro týmy údržby, aby optimalizovaly svou práci. Například v souvislosti s rozšířenou realitou prostřednictvím datových brýlí nebo tabletů, což jsou aplikace Průmyslu 4.0, které jsou již dlouho propagovány a v některých případech i realizovány. Servisnímu personálu lze kdykoli na místě u zařízení poskytnout technické pokyny nebo krátká videa prostřednictvím vlastní kampusové sítě 5G v areálu závodu. Podle této vize by ani hromadný přenos dat, vyvolaný celým týmem mobilních pracovníků a několika vozidly AGV, již nevedl k úzkým místům.
Různé vlastnosti průmyslového 5G lze využít v závislosti na požadavcích
5G nabízí cenné služby
Vzhledem ke všem těmto možným případům použití je jedna vlastnost technologie 5G obzvláště důležitá: na rozdíl od jiných standardů mobilní komunikace je 5G plnohodnotnou komunikační infrastrukturou. Obsahuje cenné služby – např. možnost různým způsobem přidělovat účastníkům zdroje a priority. Monitorování kritických funkcí ve výrobních provozech jistě vyžaduje vysokou úroveň spolehlivosti přenosu dat; podle toho by měla být stanovena priorita. Na druhou stranu údaje pro sledování stavu řady čerpadel v rámci prediktivní údržby nejsou obecně časově kritické. Proto by měla být nastavena nízká priorita.
Požadované rychlosti přenosu dat jsou také poměrně nízké. Příklad nouzové sprchy ukazuje, že nízká rychlost přenosu dat nemusí nutně souviset s nízkou prioritou. Zdravotnické středisko potřebuje pouze jeden signál, aby rozpoznala, že byla použita nouzová sprcha. Musí se k němu však dostat co nejrychleji. Vysoké rychlosti přenosu dat potřebné pro provoz vozidel AGV mají naopak nižší prioritu. Pokud je na informační dálnici opravdu těsno, lze je jednoduše zaparkovat na nejbližším bezpečném stání.
Pohled do budoucnosti
Tato schopnost orchestrovat síť 5G tak, aby pokryla potřeby nejrůznějších aplikací v průmyslových provozech, jasně odlišuje 5G od všech ostatních přenosových technologií. Jednoho dne by se mohl stát jediným komunikačním standardem – přinejmenším ve velkých průmyslových lokalitách. Je pravda, že je nutno ještě ujít kus cesty. Koexistence různých technologií bezdrátového a kabelového technologie připojení bude pravděpodobně ještě dlouho charakteristická pro většinu společností ve zpracovatelském průmyslu. A mnoho menších chemických společností bude v budoucnu fungovat zcela bez 5G. Již za několik let však 5G prokáže své výhody v mnoha společnostech na základě případů použití popsaných v intralogistice s integrací AGV a dronů, stejně jako prostřednictvím aplikací v kontextu monitorování stavu a údržby.
Spojte se s našimi odborníky
Další příspěvky
Propojení továrny a budovy
Systém řízení budovy Emalytics Automation harmonizuje datové formáty a inteligentně propojuje jednotlivé sektory.
Řízení napájení 2.0
Společnost Phoenix Contact nabízí certifikované řešení pro fotovoltaická zařízení.
Integrální plánování budovy
Jak integrované plánování budov a digitalizace přinášejí revoluci do výstavby budov.