23.02.2024

5G-campusnett Industrielle brukseksempler på trådløs kommunikasjon med bredbånd.

Førerløst transportsystem i en produksjonshall

Kortversjon

Lav latens samt høy stabilitet og høye dataoverføringshastigheter: Dette er noen av egenskapene som er en fordel ved 5G. Såkalte 5G-campusnett gir løfte om betydelige potensialer for industriell bruk. Store kjemikaliekonserner og enhetslokaliseringer sonderer disse – og oppdager blant annet hvordan 5G kan være formålstjenlig ved drift av førerløse transportsystemer samt i tanklagere og i Supply Chain Management.

5G som pådriver for den digitale transformasjonen

Et blikk bakover: Sjelden har fire industriforbund vært så enige som nettopp rundt temaet 5G. I en felles pressemelding konstaterte VCI, VDA, VDMA og ZVEI i november 2020 "høy etterspørsel etter industrielle 5G-campusnett". På vegne av kjemiindustrien snakker Martin Schwibach, som er ansvarlig for Industrial Connectivity and Industrial Mobility hos BASF, om 5G-campusnett som "viktig forutsetning for å drive den digitale transformasjonen i kjemibransjen fremover." Schwibach betraktes som en av pådriverne for nye teknologier innen kjemisk industri.

Det faktum at BASF, på linje med andre kjemikaliekonserner, allerede en god stund har befattet seg med 5G-radiosignalteknologien, er ingen hemmelighet. Allerede i 2018 illustrerte en artikkel i det tyske næringslivstidsskriftet Wirtschaftswoche at 5G-radiosignaler i fremtiden "ville kunne stille logistikkverden hos BASF på hodet …". BASF-manager Matthias Frankhänel demonstrerte den gang hvordan en førerløs tanktransporter "følte" seg frem gjennom fabrikkområdet i Ludwigshafen – hele veien langs transpondere som er felt inn i underlaget, og strengt overvåket av videokameraer og personell i en kontrollsentral. Frankhänel visste følgende allerede den gang: "Hvis vi i fremtiden tar i bruk 20 kjøretøyer, og flere til, vil vi bare klare den massive datatransporten ved hjelp av 5G-teknikk". Deretter bygde BASF i produksjonsomgivelsene et testmiljø for 5G på forskjellige bruksområder.

Full suverenitet over mobilnettene

Konsernet stod ikke alene om dette. I mai 2021 innleverte 126 bedrifter og organisasjoner i Bundesnetzagentur, (tysk føderalt forvaltningsorgan) en søknad om frekvenstildeling på området fra 3700 til 3800 MHz for sitt lokale 5G-nett – deriblant også Phoenix Contact. Et slik campusnett åpner, og da ofte i samspill med en Edge sky, for nye muligheter for industriell kommunikasjon i forbindelse med Industrie 4.0. I motsetning til tidligere mobilteknologier vil bedriftene kunne kontrollere slike nettverk på sine respektive bedriftsområder komplett, noe som vil si at de beholder suvereniteten over sine egne data og bestemmer nettets sikkerhet og tilgjengelighet. De kan også velge å installere og drifte nettene via offentlige leverandører, noe som i tillegg åpner for at de kan brukes av mellomstore aktører innen prosessindustri.

Førerløse transportkjøretøyer, som forsyner den enorme BASF-fabrikken med råstoffer, utgjør et spektakulært, men ikke på noen måte det eneste potensielle bruksområdet for 5G-radiosignaler. Ettersom førerløse kjøretøyer som regel er på farten på ikke-Ex-området, er overføring av live videoer, som er nødvendige for overvåkingen, en av de første bruksmulighetene i store kjemikalieanlegg. I applikasjoner der eksplosjonsbeskyttelse spiller en rolle, er det svært viktig at dagens beskyttelseskonsepter for industriell kommunikasjon oppdateres og tilpasses de nye kravene, for slik å forhindre antenningskilder.

Med en nøddusjovervåking vil anleggspersonellets sikkerhet kunne økes ved at nærmeste, ansvarlige bedriftssentral alarmeres umiddelbart

Potensielle bruksområder for 5G

Det ser ut til at applikasjonene for 5G som har blitt diskutert for kjemisk industri, vil kunne omsettes i praksis fra rundt 2025. I tillegg til drift av førerløse transportkjøretøyer omfatter dette utallige anvendelser innen produksjon, for eksempel Big-Data-overføring for overvåking og optimalisering, som er typisk for Industrie 4.0. Eller sikkerhetskritiske områder, for eksempel signalisering om at en nøddusj er i drift, til redningsmannskapet.

Utsikt over tankfarm med et høyt antall tanker i forskjellige størrelser

Avvik i viktige anleggsparametere, som nivåovervåking, temperatur eller trykk, gjenkjennes i tide i kommunikasjonsnettverk ved hjelp av en nivåovervåking

Ytterligere bruksmuligheter finner vi i forbindelse med logistikk og Supply Chain Management. Hull i leveransekjeden kan forhindres dersom, i en kontekst med Inventory Management, nivåene i tanker sendes automatisk til leverandørene og ved behov utløser en bestilling der. Generelt kan dette også utføres med andre kommunikasjonsteknikker. Hvis det, som hos Phoenix Contact, foreligger et 5G-campusnett, er det nærliggende å benytte det for slike bruksformål.

Overføring i omvendt retning er også mulig: Leverandøren kan allerede før leveringen sende informasjon om kvaliteten til foreliggende produktcharge til behandlende instans, som kan bruke denne til for eksempel å optimalisere prosessene. Ytterligere alternativer baner seg frem ved videreføring av data i forbindelse med sporingsmuligheter av produksjonsprosessene, som innen farmasi og næringsmiddelindustri allerede i lang tid har vært et must. Data rundt kvalitet i mellomprodukter som samles inn i tillegg, kan helt enkelt formidles til QM-sentralen ved hjelp av trådløsteknikker.

Person med Augmented-Reality-briller vedlikeholder et produksjonsanlegg

Augmented Reality hjelper ved vedlikeholdesarbeid

Enklere overvåking ved hjelp av droner

Et annet mulig bruksområde for 5G vil kunne være overføring av videosignaler i forbindelse med overvåking av sikkerheten i utstrakte eller vanskelig tilgjengelige anlegg – f.eks. steamcrackere, oljeplattformer eller utstrakte tanklagere. Droner som er påmontert varmebildekameraer, som allerede tas i bruk av enkelte bedriftsbrannstasjoner i kjemikalieparker, kan i fremtiden fly autonomt over anleggene og lagrene som skal overvåkes og videreføre videodata for analyse i sanntid. Hotspots blir dermed oppdaget før en brann rekker å bryte ut.

For vedlikeholdsgrupper vil 5G også åpne for muligheter til å optimalisere arbeidet. Som eksempel i forbindelse med Augmented Reality via databriller eller nettbrett, der begge deler er Industrie-4.0-anvendelser som det allerede har blitt snakket mye om og som til dels også er implementert. Via bedriftens 5G-campusnett kan servicepersonellet til enhver tid innhente tekniske veiledninger eller korte videoer direkte på stedet i anlegget. Det man tenker seg, er at heller ikke større dataoverføringsmengder som følge av hele mannskap med Mobile Workers pluss førerløse transportere deretter vil kunne føre til flaskehalser.

Infografikk over de forskjellige egenskapene til 5G

De forskjellige egenskapene ved Industrial 5G kan tas i bruk avhengig av kravene som foreligger

5G gir verdifulle tjenester

Med tanke på alle disse mulige brukstilfellene er det spesielt én egenskap ved 5G-teknikken som fremhever seg: I motsetning til andre mobilstandarder er 5G en fullverdig kommunikasjonsinfrastruktur. Den inneholder verdifulle tjenesteytelser – blant annet muligheten til å tilordne deltakerne ressurser og prioriteringer på forskjellige måter. Overvåkingen av kritiske funksjoner under produksjonsdrift forutsetter med sikkerhet høy pålitelighet ved dataoverføringen, der prioriteringen vil måtte stå tilsvarende høyt i kurs. Derimot er dataene for tilstandsovervåking av utallige pumper i forbindelse med forutseende vedlikehold, vanligvis ikke en tidskritisk faktor. Prioriteringen ville altså blitt satt på et lavt nivå.

Nødvendige datahastigheter er også heller lave. Det at lav datahastighet ikke nødvendigvis trenger å korrelere med lav prioritering, viser eksempelet med nøddusj. Sanitetsstasjonen trenger bare et eneste signal for å gjenkjenne at nøddusjen er tatt i bruk. Men dette signalet må nå frem så raskt som mulig. De høye datahastighetene som kreves for bruk av førerløse transportkjøretøyer, klarer seg derimot med lavere prioritering. Hvis det på et eller annet tidspunkt skulle bli trangt på datamotorveien, kan de helt enkelt mellomparkeres på neste, sikre holdeplass.

Et blikk inn i fremtiden

Med disse mulighetene til å orkestrere 5G-nettverket slik at det kan dekke behovene til de mest forskjellige applikasjoner i industridrift, hever 5G seg betydelig over alle andre overføringsteknikker. En dag, i det minste på større industrilokaliseringer, vil det kunne bli den eneste kommunikasjonsstandarden. Dette er riktignok fremtidsmusikk. En sameksistens mellom trådløse og trådbundede tilkoblingsteknikker vil komme til å være et faktum i de fleste bedrifter innen prosessindustrien i lang tid fremover. Og mange mindre kjemikalieforetak vil i fremtiden arbeide helt uten 5G. Med de angitte brukstilfellene innen intralogistikk, implementering av førerløse transportkjøretøyer og droner samt bruk i forbindelse med tilstandsovervåking og vedlikehold: allerede om få år vil 5G på mange områder likevel vise hva den er god for.