23.02.2024

Rețele campus 5G Exemple de aplicații industriale pentru comunicațiile wireless în bandă largă.

Vehicul ghidat automat într-o hală de producție

Rezumat

Latență redusă, stabilitate și rate ridicate de transfer al datelor: acestea sunt câteva dintre caracteristicile cu care 5G obține rezultate foarte bune. Așa-numitele rețele campus 5G promit un potențial considerabil pentru aplicațiile industriale. Companiile chimice mari și locațiile integrate le explorează – și descoperă, printre altele, modul în care 5G poate fi util în operarea sistemelor de transport fără șofer, precum și în terminalele petroliere și în managementul lanțului de aprovizionare.

5G ca promotor al transformării digitale

O perspectivă din trecut: rareori patru asociații industriale au fost atât de unite ca în cazul subiectului 5G. În luna noiembrie a anului 2020, VCI, VDA, VDMA și ZVEI au declarat într-un comunicat de presă comun că există o „cerere ridicată de rețele campus 5G industriale”. În ceea ce privește industria chimică, Martin Schwibach, responsabil pentru conectivitate industrială și mobilitate industrială la BASF, vorbește despre rețelele campus 5G ca despre o „condiție prealabilă importantă pentru a impulsiona transformarea digitală în industria chimică.” Schwibach este considerat unul dintre promotorii noilor tehnologii în industria chimică.

Nu este un secret că BASF, ca și alte companii chimice, lucrează de ceva timp la tehnologia wireless 5G. În anul 2018, un articol din Wirtschaftswoche ilustra faptul că telefonia mobilă 5G ar putea „da peste cap lumea logistică de la BASF...”. Matthias Frankhänel, managerul BASF, a demonstrat cum o autocisternă fără șofer își „simte drumul” pe șantierul de la Ludwigshafen – urmând întotdeauna transponderele încorporate în sol și monitorizate îndeaproape de camere video și de un angajat dintr-un centru de control central. Frankhänel știa deja de pe atunci: „Dacă pe viitor vom folosi 20 sau mai multe vehicule, vom putea gestiona transferul masiv de date doar cu ajutorul tehnologiei 5G.” Drept urmare, BASF a creat un mediu de testare pentru 5G în diverse domenii de utilizare din mediul de producție.

Rețele de telefonie mobilă sub suveranitate proprie

Grupul nu a fost singurul în această situație. Până în mai 2021, 126 de companii și organizații au depus o cerere la Agenția Federală Germană pentru Rețele pentru alocarea de frecvențe în intervalul cuprins între 3700 și 3800 MHz pentru rețeaua lor locală 5G – inclusiv Phoenix Contact. O astfel de rețea campus – adesea în combinație cu un Edge Cloud – deschide noi posibilități de comunicare industrială în contextul Industriei 4.0. Spre deosebire de tehnologiile anterioare de telefonie mobilă, companiile pot controla în totalitate aceste rețele la sediul lor, păstrându-și astfel suveranitatea asupra propriilor date și determinând securitatea și disponibilitatea rețelei. Cu toate acestea, rețelele pot fi instalate și exploatate și de operatori publici sau de alți furnizori, ceea ce permite, de asemenea, utilizarea lor de către actorii de dimensiuni medii din industria de proces.

Vehiculele FTF (vehicule ghidate automat) care aprovizionează cu materii prime uriașa fabrică BASF reprezintă un caz spectaculos, dar nu pentru mult timp singurul caz de utilizare posibilă a telefoniei mobile 5G în industria de proces. Deoarece vehiculele fără șofer se deplasează de obicei în domenii care nu prezintă potențial explozibil, transmiterea de înregistrări video în direct, necesare pentru monitorizare, este unul dintre primele cazuri de utilizare posibile în locațiile chimice mari. Pentru aplicațiile în care protecția împotriva exploziilor este importantă, conceptele actuale de protecție pentru comunicațiile industriale trebuie revizuite și adaptate urgent la noile cerințe de prevenire a surselor de aprindere.

Sistem de duș de urgență în hala unei fabrici

Monitorizarea dușurilor de urgență poate crește siguranța personalului din fabrică prin alertarea imediată a celui mai apropiat post de prim ajutor al întreprinderii

Aplicații potențiale pentru 5G

Se preconizează că aplicațiile 5G despre care se discută în prezent în industria chimică vor putea fi implementate începând cu anul 2025. Pe lângă operarea FTF-urilor, aceasta include numeroase aplicații în producție, de exemplu, transmiterea de cantități mari de date pentru monitorizare și optimizare, care este tipică pentru Industria 4.0. Sau cazuri de utilizare esențiale din punct de vedere al siguranței, de exemplu, semnalizarea funcționării unui duș de urgență către o echipă de salvare.

Vedere a unui parc de rezervoare cu numeroase rezervoare de diferite dimensiuni

Cu ajutorul monitorizării nivelului, abaterile parametrilor importanți ai sistemului, cum ar fi nivelul de umplere, temperatura sau presiunea, sunt recunoscute din timp în rețeaua de comunicații

Există multe alte aplicații posibile în domeniul logisticii și al managementului lanțului de aprovizionare. De exemplu, lacunele din lanțul de aprovizionare pot fi evitate dacă, în contextul managementului stocurilor, nivelurile de umplere a rezervoarelor sunt trimise automat furnizorilor și declanșează o comandă atunci când este necesar. În principiu, acest lucru poate fi realizat și cu alte tehnologii de comunicare. Cu toate acestea, în cazul în care este disponibilă o rețea campus 5G – așa cum este cazul la Phoenix Contact – este logic să o folosim pentru astfel de aplicații.

De asemenea, este posibilă și transmiterea în sens invers: furnizorul poate trimite informații privind calitatea lotului de produse curent către întreprinderea de prelucrare înainte de livrare, care le poate utiliza apoi, de exemplu, pentru optimizarea proceselor. Alte opțiuni apar în transmiterea datelor în scopul trasabilității proceselor de producție, care este de mult timp o necesitate în industria farmaceutică și alimentară. În plus, datele de calitate înregistrate de la produsele intermediare pot fi transmise la centrul QM cu un efort redus, folosind tehnologia wireless.

O persoană cu ochelari de realitate augmentată întreține o instalație de producție

Realitatea augmentată sprijină lucrările de întreținere

Monitorizare mai ușoară cu ajutorul dronelor

Un alt caz de utilizare a 5G ar putea fi transmiterea de semnale video în cadrul monitorizării de siguranță a instalațiilor extinse sau greu accesibile – de exemplu, instalațiile de cracare cu abur, platformele petroliere sau terminalele petroliere extinse. În viitor, dronele echipate cu camere de termoviziune, cum sunt cele folosite deja de unele stații de pompieri din parcurile chimice, vor putea zbura în mod autonom deasupra fabricilor și depozitelor care urmează să fie monitorizate și vor putea transmite datele video pentru evaluare în timp real. Punctele fierbinți sunt astfel detectate înainte de izbucnirea unui incendiu.

De asemenea, 5G va oferi, posibilitatea echipelor de întreținere de a-și optimiza activitatea. De exemplu, în contextul realității augmentate prin intermediul ochelarilor de date sau al tabletelor, ambele aplicații ale Industriei 4.0 care au fost de mult timp propagate și parțial implementate. Personalul de service poate primi instrucțiuni tehnice sau scurte videoclipuri în orice moment, la fața locului, în fabrică, prin intermediul rețelei campus 5G proprii a fabricii. Conform acestei viziuni, chiar și un transfer masiv de date cauzat de o întreagă echipă de lucrători mobili plus câțiva transportatori FTF nu ar mai duce la blocaje.

Infografic privind diferitele proprietăți ale 5G

Diferitele proprietăți ale 5G Industrial pot fi utilizate în funcție de cerințe

5G oferă servicii valoroase

Având în vedere toate aceste cazuri de utilizare posibile, o caracteristică a tehnologiei 5G este deosebit de importantă: spre deosebire de alte standarde de rețea mobilă, 5G este o infrastructură de comunicații cu drepturi depline. Aceasta conține servicii valoroase – de exemplu, opțiunea de a atribui resurse și priorități unităților în moduri diferite. Monitorizarea funcțiilor esențiale din cadrul operațiunilor de producție necesită cu siguranță un nivel ridicat de eficiență în ceea ce privește transmiterea datelor; prioritatea ar trebui stabilită în consecință. Pe de altă parte, datele pentru monitorizarea stării unui număr de pompe în cadrul mentenanței predictive nu sunt, în general, critice din punct de vedere al timpului. Prin urmare, prioritatea ar trebui stabilită la un nivel scăzut.

De asemenea, ratele necesare de transfer al datelor sunt destul de scăzute. De exemplu, dușul de urgență arată că o rată scăzută de transfer al datelor nu este neapărat corelată cu o prioritate scăzută. Postul de prim ajutor are nevoie doar de un singur semnal pentru a recunoaște că dușul de urgență a fost utilizat. Dar acesta trebuie să ajungă la el cât mai repede posibil. Pe de altă parte, ratele mari de transfer al datelor care sunt necesare pentru operarea FTF-urilor au o prioritate mai mică. În cazul în care lucrurile devin foarte dificile pe magistrala informațională, acestea pot fi parcate pur și simplu la cel mai apropiat punct de oprire sigur.

O privire în viitor

Această capacitate de a orchestra rețeaua 5G astfel încât să acopere nevoile unei mari varietăți de aplicații în cadrul operațiunilor industriale diferențiază în mod clar 5G de toate celelalte tehnologii de transfer. Într-o bună zi, ar putea deveni singurul standard de comunicare – cel puțin în locațiile industriale de dimensiuni mari. Acesta este într-adevăr un vis pentru viitor. Coexistența diferitelor tehnologii de conectare cu fir și fără fir va continua probabil să caracterizeze majoritatea companiilor din industria de proces pentru o perioadă lungă de timp. Și multe companii chimice mai mici vor lucra complet fără 5G în viitor. Cu toate acestea, în doar câțiva ani, 5G își va demonstra beneficiile în numeroase companii prin cazurile de utilizare descrise în domeniul intralogisticii, cu integrarea FTF-urilor și a dronelor, precum și prin aplicații în contextul monitorizării stării și al întreținerii.