23.02.2024

Локальні мережі 5G Приклади промислового застосування бездротового широкосмугового зв'язку.

Безпілотна система транспортування у виробничому цеху

Анотація

Низька затримка, висока стабільність і швидкість передачі даних: це лише деякі з характеристик, за якими 5G має високі показники. Так звані локальні мережі 5G обіцяють значний потенціал для промислового застосування. Великі хімічні компанії та інтегровані об'єкти досліджують їх — і виявляють, серед іншого, як 5G може бути корисним у роботі безпілотних транспортних систем, а також у резервуарних парках і в керуванні ланцюгами постачань.

5G як рушій цифрової трансформації

Погляд у минуле: рідко коли чотири галузеві асоціації були настільки об'єднані, як у питанні 5G. У спільному пресрелізі в листопаді 2020 року VCI, VDA, VDMA і ZVEI заявили про «високий попит на промислові локальні мережі 5G». Мартін Швібах, відповідальний за промисловий зв'язок та промислову мобільність у BASF, говорить про мережі адміністративних корпусів 5G як про «важливу передумову для просування цифрової трансформації в хімічній промисловості». Швібах вважається одним із рушіїв нових технологій у хімічній промисловості.

Не секрет, що BASF, як і інші хімічні компанії, вже деякий час працює з технологією бездротового зв'язку 5G. Ще у 2018 році стаття у Wirtschaftswoche показала, що мобільна комунікація 5G може «перевернути світ логістики у BASF з ніг на голову...». Менеджер BASF Маттіас Франкхенел продемонстрував, як автоцистерна без водія «наосліп» рухається територією заводу в Людвігсхафені — завжди рухаючись за транспондерами, вмонтованими в землю, під пильним наглядом відеокамер і працівника центрального пульта управління. Франкхенель вже тоді знав: «Якщо в майбутньому ми будемо використовувати 20 і більше транспортних засобів, ми зможемо впоратися з масовою передачею даних лише за допомогою технології 5G». Як результат, BASF створив на виробничому майданчику тестове середовище для 5G у різних сферах застосування.

Мережі мобільного зв’язку під власним контролем

Група не була самотньою в цьому. Станом на травень 2021 року 126 компаній та організацій подали заявки до Федерального мережевого агентства Німеччини на виділення частот у діапазоні від 3700 до 3800 МГц для своєї локальної мережі 5G — серед них і Phoenix Contact. Така локальна мережа — часто в поєднанні з периферійною хмарою — відкриває нові можливості для промислового обміну даними в контексті Industrie 4.0. На відміну від попередніх технологій мобільного зв'язку, компанії можуть повністю контролювати такі мережі на своїй території, таким чином зберігаючи суверенітет над власними даними та визначаючи безпеку і доступність мережі. Однак ви також можете доручити встановлення та експлуатацію мереж державним операторам або іншим провайдерам, що також дозволяє використовувати їх середнім гравцям переробної промисловості.

AGV (автоматизовані керовані транспортні засоби), які постачають сировину на величезний завод BASF, є вражаючим, але далеко не єдиним можливим прикладом використання мобільної комунікації 5G у переробній промисловості. Оскільки безпілотні транспортні засоби зазвичай пересуваються у вибухобезпечному середовищі, передача в реальному часі відео, необхідного для моніторингу, є одним із перших можливих застосувань на великих хімічних об’єктах. Для застосувань, в яких вибухозахист відіграє певну роль, поточні концепції захисту промислових комунікацій повинні бути терміново переглянуті та адаптовані до нових вимог щодо запобігання джерелам займання.

Аварійна душова система в заводській будівлі

Моніторинг аварійного душу може підвищити безпеку персоналу заводу, негайно сповіщаючи найближчий медичний центр компанії

Потенційні застосування для 5G

Очікується, що застосування 5G, яке зараз обговорюється в хімічній промисловості, буде реалізовано приблизно з 2025 року. На додаток до експлуатації AGV, це включає в себе численні застосування у виробництві, наприклад передачу великих обсягів даних для моніторингу та оптимізації, що є типовим для Industrie 4.0. Або критично важливі для безпеки випадки використання, наприклад сигналізація про роботу аварійного душу для рятувальної команди.

Вид на нафтобазу з численними резервуарами різних розмірів

За допомогою системи контролю рівня заповнення відхилення важливих параметрів системи, таких як рівень заповнення, температура або тиск, розпізнаються на ранній стадії в мережі зв'язку

Існує багато інших можливих застосувань в логістиці та керуванні ланцюгами поставок. Наприклад, розривів у ланцюжку поставок можна уникнути, якщо в контексті керування запасами автоматично надсилати постачальникам інформацію про рівень заповнення резервуарів і за потреби ініціювати замовлення. В принципі, це можна реалізувати і за допомогою інших комунікаційних технологій. Однак, якщо доступна адміністративна мережа 5G — як у випадку з Phoenix Contact — має сенс використовувати її для таких випадків.

Також можлива передача даних у зворотному напрямку: постачальник може надіслати інформацію про якість поточної партії продукції переробному підприємству перед поставкою, яке потім може використати її, наприклад, для оптимізації процесу. Додаткові можливості виникають під час пересилання даних з метою відстеження виробничих процесів, що вже давно стало необхідністю у фармацевтичній та харчовій промисловості. Крім того, записані дані про якість проміжних продуктів можуть можна передавати у центр керування якістю без особливих зусиль за допомогою бездротової технології.

Людина в окулярах доповненої реальності обслуговує виробничий завод

Доповнена реальність підтримує технічне обслуговування

Легший моніторинг за допомогою дронів

Іншим випадком застосування 5G може бути передача відеосигналів в рамках моніторингу безпеки великих або важкодоступних об'єктів — наприклад, установок парового крекінгу, нафтових платформ або великих резервуарних парків. У майбутньому дрони, оснащені тепловізійними камерами, такі як ті, що вже використовуються деякими заводськими пожежними станціями в хімічних парках, зможуть автономно літати над заводами і складами, що потребують моніторингу, і передавати свої відеодані для оцінки в режимі реального часу. Таким чином, гарячі точки виявляються до того, як спалахне пожежа.

5G також відкриє можливості для бригад технічного обслуговування для оптимізації їхньої роботи. Наприклад, у контексті доповненої реальності за допомогою розумних окулярів або планшетів, які є додатками Industrie 4.0, що вже давно поширюються і в деяких випадках впроваджуються. Завдяки власній локальній мережі 5PrickG заводу сервісний персонал може в будь-який момент на місці отримувати технічні інструкції чи короткі відео. Згідно з концепцією навіть масова передача даних, яку здійснює ціла команда мобільних працівників плюс кілька транспортерів AGV, більше не буде призводити до виникнення «вузьких місць».

Різні властивості промислового 5G можна використовувати залежно від вимог

5G пропонує цінні сервіси

З огляду на всі ці можливі варіанти використання одна особливість технології 5G є особливо важливою: на відміну від інших стандартів мобільного зв'язку 5G є повноцінною комунікаційною інфраструктурою. Він містить цінні сервіси — наприклад, можливість розподіляти ресурси та пріоритети між учасниками різними способами. Моніторинг критично важливих функцій у виробничих операціях, безумовно, вимагає високого рівня надійності передачі даних; пріоритет повинен бути встановлений відповідним чином. З іншого боку, дані для моніторингу стану ряду насосів в рамках завчасного технічного обслуговування зазвичай не є критичними за часом. Тому пріоритет повинен бути низьким.

Необхідна швидкість передачі даних також досить низька. Приклад аварійного душу показує, що низька швидкість передачі даних необов'язково корелює з низьким пріоритетом. Станції першої допомоги потрібен лише один сигнал, щоб розпізнати, що було використано аварійний душ. Але ця інформація має дійти до неї якомога швидше. Висока швидкість передачі даних, необхідна для роботи AGV, з іншого боку, має менший пріоритет. Якщо на інформаційній супермагістралі стає дуже тісно, їх можна просто припаркувати на найближчій безпечній зупинці.

Погляд у майбутнє

Ця здатність організувати мережу 5G так, щоб вона задовольняла потреби широкого спектру застосувань у промислових операціях, чітко відрізняє 5G від усіх інших технологій передачі даних. Одного дня він може стати єдиним стандартом зв'язку — принаймні у великих промислових містах. Звичайно, до цього ще далеко. Співіснування різних бездротових і дротових технологій зв'язку, ймовірно, ще довго буде характерним для більшості компаній переробної промисловості. А багато менших хімічних компаній у майбутньому працюватимуть повністю без 5G. Проте вже за кілька років 5G продемонструє свої переваги в численних компаніях через описані випадки використання в логістиці з інтеграцією AGV і дронів, а також через додатки в контексті моніторингу стану і технічного обслуговування.