23.02.2024

Redes de campus 5G Ejemplos de aplicaciones industriales para la comunicación inalámbrica de banda ancha.

Sistema de vehículos de guiado automático en una nave de producción

Resumen

Baja latencia, alta estabilidad y velocidad de transferencia de datos: estas son algunas de las características con las que la 5G obtiene una alta puntuación. Las llamadas redes de campus 5G prometen un potencial considerable para aplicaciones industriales. Las grandes empresas químicas y los centros integrados están explorándolas y descubriendo, entre otras cosas, cómo la 5G puede ser útil en el funcionamiento de sistemas de transporte sin conductor, así como en parques de depósitos y en la gestión de la cadena de suministro.

5G como motor de la transformación digital

Una mirada al pasado: pocas veces cuatro asociaciones industriales han estado tan unidas como en el tema de la 5G. En un comunicado de prensa conjunto de noviembre de 2020, la VCI, la VDA, la VDMA y la ZVEI declararon una "gran demanda de redes industriales de campus 5G". Para la industria química, Martin Schwibach, responsable de Industrial Connectivity & Industrial Mobility de BASF, habla de las redes de campus 5G como un "requisito previo importante para impulsar la transformación digital en la industria química." Schwibach está considerado como uno de los impulsores de las nuevas tecnologías en la industria química.

No es ningún secreto que BASF, al igual que otras empresas químicas, lleva tiempo trabajando en la tecnología inalámbrica 5G. Ya en 2018, un artículo de Wirtschaftswoche ilustraba que la radiotelefonía móvil 5G podría "poner patas arriba el mundo de la logística en BASF...". Matthias Frankhänel, director de BASF, demostró entonces cómo un camión cisterna sin conductor "siente el camino" por las instalaciones de la fábrica de Ludwigshafen, siempre a lo largo de transpondedores incrustados en el suelo y vigilado de cerca por cámaras de vídeo y un empleado en un puesto de control central. Frankhänel ya lo sabía entonces: "Si en el futuro utilizamos 20 o más vehículos, solo podremos gestionar la transferencia masiva de datos con tecnología 5G." Como resultado, BASF creó un entorno de pruebas para 5G en varias áreas de aplicación en el entorno de producción.

Redes de radiotelefonía móvil bajo control propio

El Grupo no fue el único. Hasta mayo de 2021, 126 empresas y organizaciones han presentado una solicitud a la Agencia Federal de Redes alemana para la asignación de frecuencias en el rango de 3700 a 3800 MHz para su red 5G local, entre ellas Phoenix Contact. Una red de campus de este tipo —a menudo en conjunción con una Edge Cloud— abre nuevas posibilidades para la comunicación industrial en el contexto de la Industria 4.0. A diferencia de las anteriores tecnologías de radiotelefonía móvil, las empresas pueden controlar totalmente esas redes en sus instalaciones, conservando así la soberanía sobre sus propios datos y determinando la seguridad y disponibilidad de la red. Sin embargo, también puede hacer que las redes sean instaladas y explotadas por operadores públicos u otros proveedores, lo que también permite que las utilicen empresas medianas de la industria de procesos.

Los AGV (vehículos de transporte sin conductor) que abastecen de materias primas a la enorme planta de BASF representan un caso de uso espectacular, pero ni mucho menos el único posible, de la radiotelefonía móvil 5G en la industria de procesos. Dado que los vehículos sin conductor suelen circular por zonas Ex, la transmisión de los vídeos en directo necesarios para la monitorización es una de las primeras aplicaciones posibles en grandes instalaciones químicas. Para las aplicaciones en las que la protección contra explosiones desempeña un papel importante, es urgente revisar los conceptos actuales de protección de las comunicaciones industriales y adaptarlos a los nuevos requisitos de prevención de las fuentes de ignición.

Sistema de duchas de emergencia en una nave de una fábrica

La monitorización de duchas de emergencia puede aumentar la seguridad del personal de la planta alertando inmediatamente al centro médico de empresa más cercano

Posibles aplicaciones de la 5G

Es previsible que las aplicaciones de la 5G de las que se habla actualmente en la industria química puedan implementarse a partir de 2025 aproximadamente. Además del funcionamiento de los vehículos de transporte sin conductor, esto incluye numerosas aplicaciones en la producción, por ejemplo, la transmisión de big data para la monitorización y optimización propias de la Industria 4.0. O casos de uso críticos para la seguridad, por ejemplo, la señalización del funcionamiento de una ducha de emergencia a un equipo de rescate.

Vista de un parque de depósitos con numerosos depósitos de diferentes tamaños

Con una monitorización del nivel de llenado se detectan con antelación divergencias de parámetros de la instalación importantes, como el nivel de llenado, la temperatura o la presión, en la red de comunicación

Hay muchas otras aplicaciones posibles en logística y gestión de la cadena de suministro. Por ejemplo, pueden evitarse lagunas en la cadena de suministro si, en el contexto de la gestión de inventarios, los niveles de llenado de los depósitos se envían automáticamente a los proveedores y desencadenan un pedido cuando sea necesario. En principio, esto también puede hacerse con otras tecnologías de la comunicación. Sin embargo, si se dispone de una red de campus 5G —como es el caso de Phoenix Contact—, tiene sentido utilizarla para este tipo de aplicaciones.

También es posible la transmisión en sentido inverso: el proveedor puede enviar información sobre la calidad del lote de productos en curso a la empresa de transformación antes de la entrega, que puede utilizarla, por ejemplo, para optimizar el proceso. La transmisión de datos con fines de trazabilidad de los procesos de producción, imprescindible desde hace tiempo en las industrias farmacéutica y alimentaria, ofrece otras posibilidades. Además, los datos de calidad registrados de los productos intermedios pueden transmitirse al centro de gestión de calidad con poco esfuerzo mediante tecnología inalámbrica.

Una persona con gafas de realidad aumentada realizando el mantenimiento de una planta de producción

La realidad aumentada facilita las tareas de mantenimiento

Monitorización más fácil con drones

Otro caso para la 5G podría ser la transmisión de señales de vídeo como parte de la monitorización de seguridad de instalaciones extensas o poco accesibles, por ejemplo, craqueadores de vapor, plataformas petrolíferas o extensos parques de depósitos. En el futuro, los drones equipados con cámaras termográficas, como los que ya utilizan algunos parques de bomberos de plantas químicas, podrán sobrevolar de forma autónoma las plantas y almacenes que deben monitorizarse y transmitir sus datos de vídeo para su evaluación en tiempo real. Así se detectan los puntos calientes antes de que se declare un incendio.

La 5G también abrirá oportunidades para que los equipos de mantenimiento optimicen su trabajo. Por ejemplo, en el contexto de la realidad aumentada mediante gafas de datos o tablets, aplicaciones ambas de la Industria 4.0 que llevan tiempo propagándose y, en algunos casos, implantándose. El personal de servicio puede recibir instrucciones técnicas o vídeos cortos en cualquier momento in situ en la instalación a través de la red de campus 5G propia de la fábrica. Según esta visión, incluso una transferencia masiva de datos provocada por todo un equipo de trabajadores móviles más unos cuantos vehículos de transporte sin conductor ya no provocaría cuellos de botella.

Infografía sobre las distintas características de la 5G

Las distintas propiedades de la 5G industrial pueden utilizarse en función de las necesidades

5G ofrece valiosos servicios

A la vista de todos estos posibles casos de uso, hay una característica de la tecnología 5G especialmente importante: a diferencia de otros estándares de radiotelefonía móvil, la 5G es una infraestructura de comunicaciones en toda regla. Contiene valiosos servicios, como la posibilidad de asignar recursos y prioridades a los dispositivos de distintas maneras. La monitorización de funciones críticas en las operaciones de producción requiere sin duda un alto nivel de fiabilidad en la transmisión de datos; la prioridad debe establecerse en consecuencia. Por otro lado, los datos para la monitorización de estado de varias bombas como parte del mantenimiento predictivo no suelen ser críticos en cuanto al tiempo. Por lo tanto, la prioridad debe ser baja.

Las velocidades de transmisión de datos requeridas también son bastante bajas. El ejemplo de la ducha de emergencia demuestra que una velocidad de transmisión de datos baja no tiene por qué corresponderse con una prioridad baja. El puesto de primeros auxilios solo necesita una señal para reconocer que se ha utilizado la ducha de emergencia. Pero esto debe llegarle lo antes posible. En cambio, las altas velocidades de transmisión de datos necesarias para el funcionamiento de los vehículos de transporte sin conductor tienen una prioridad menor. Si la situación se complica en la autopista de la información, pueden aparcarse en el punto de parada seguro más cercano.

Una mirada al futuro

Esta capacidad de orquestar la red 5G de modo que cubra las necesidades de una amplia variedad de aplicaciones en operaciones industriales diferencia claramente a la 5G de todas las demás tecnologías de transmisión. Algún día podría convertirse en la única norma de comunicación, al menos en los grandes centros industriales. Hay que reconocer que aún falta mucho. La coexistencia de distintas tecnologías de conexión inalámbrica y por cable probablemente seguirá caracterizando a la mayoría de las empresas de la industria de procesos durante mucho tiempo. Y muchas empresas químicas más pequeñas trabajarán completamente sin 5G en el futuro. Sin embargo, en pocos años, la 5G demostrará sus ventajas en numerosas empresas a través de los casos de uso descritos en intralogística con la integración de vehículos de transporte sin conductor y drones, así como mediante aplicaciones en el contexto de la monitorización de estado y el mantenimiento.