5G园区网络 无线宽带通信的工业应用示例。
简介
5G具备低延迟、高稳定性和高数据传输速率等特性。5G园区网络有望为工业应用带来巨大潜力。大型化工企业和联合体正在探索相关领域的应用，进而了解到5G在自动导引车系统运行、储罐区和供应链管理方面的作用。
推动数字化转型的5G技术
回顾往昔：四个行业协会均在5G领域达成一致，这一情况十分少见。在2020年11月发布的联合新闻稿中，VCI、VDA、VDMA和ZVEI协会声称“对工业5G园区网络颇感兴趣”。在新闻稿中，代表化工行业的巴斯夫工业连接与工业移动产品负责人Martin Schwibach表示5G园区网络是“推动化工行业数字化转型的重要前提”。Schwibach被认为是化工行业新技术发展的推动者之一。
众所周知，与其他化工企业一样，巴斯夫接触5G蜂窝技术已有段时日。早在2018年，Wirtschaftswoche杂志的一篇文章就指出5G蜂窝通信能够“让巴斯夫的物流作业发生翻天覆地的变化”。 巴斯夫经理Matthias Frankhänel当时解释了无人驾驶储罐运输车是如何在路德维希港 (Ludwigshafen) 工厂内实现自主“感知”，即跟随嵌入地面的应答器并由摄像头和中央控制室的员工进行密切监测。Frankhänel当时早已了解到“如果未来所用车辆数量达到20辆或以上，那么只有5G技术才能接收如此庞大数量的传输数据”。随后，巴斯夫建立了面向生产环境中各应用领域的5G测试环境。
高度独立的蜂窝网络
公司将不再孤军作战。截止2021年5月，已有126家公司和组织向德国联邦网络管理局提交了为其本地5G网络分配3,700到3,800 MHz频段的申请，其中包括菲尼克斯电气。这类园区网络通常与边缘云搭配使用，为工业4.0框架下的工业通信开辟了全新道路。与以往蜂窝技术不同，公司能够在自有场地完全控制此类网络，进而保留了自有数据的拥有权，决定了网络的安全性和可用性。不过公司也可通过公共运营商或其他供应商安装和运营网络，使得中型过程行业公司也能够参与其中。
过程行业中5G蜂窝通信的一大应用亮点是为大型巴斯夫工厂输送原材料的AGV（自动导引车），但其仅仅是众多可行应用之一。由于无人驾驶车辆通常行驶在非潜在爆炸区域，因此传输监测所需实时视频是大型化工厂的率先潜在应用之一。针对需要防爆保护的应用，当前工业通信保护方案急需根据新要求进行修改调整，以避免出现点火源。
紧急冲淋装置监控解决方案可即刻向距离最近的运行医疗站发出警报，进而增强工厂人员的人身安全
潜在5G应用
目前化工行业中所谈及的5G应用有望在2025年左右落地。除操作AGV外，具体内容还包括典型的工业4.0大数据传输（用于监测和优化）等诸多生产过程应用。此外还涉及到安全关键应用，例如向救援团队发送紧急冲淋装置正在使用中的信号。
通过液位监控，可在早期阶段检测到通信网络中各种关键系统参数的偏差，例如液位、温度和压力
物流和供应链管理领域存在诸多潜在应用。例如在库存管理方面，如果能够自动向供应商发送储罐液位并在必要时下单，即可避免供应链出现缺口。原则上采用其他通信技术亦可实现上述操作。但若配有5G园区网络（和菲尼克斯电气一样），将其应用于此类应用也是理所当然。
同时支持反向传输：供应商可在交付产品前向加工企业发送当前批次产品的质量信息，后者将使用这类信息优化过程。菲尼克斯电气还提供其他数据传输方式以实现生产过程的可追溯性，其早已成为制药和食品行业的必须要求。依托无线技术，收集自中间产品的其他质量数据即可轻松传输至QM控制中心。
增强现实技术助力维护作业
简化无人机监测
5G应用的另一案例是传输视频信号，是大型或难以接近系统（如蒸汽裂解装置、石油平台和大型储罐区）安全监测措施的一部分。化工园区的部分公司消防部门早已采用了配备热像仪的无人机，此类无人机未来能够自动从待监测的公司与仓库起飞，并实时传输视频数据以供评估。由此即可在火灾发生前发现热点。
5G也为维护团队的作业优化提供了机遇。例如在基于智能眼镜和平板电脑的增强现实框架下，两类工业4.0应用早已实现了部分推广实施。内部5G园区网络可随时在系统中为维护人员提供现场技术指导和短片。基于这一愿景，即使是一整队移动工作人员外加数台AGV运输车，其产生的大量数据传输也不会造成瓶颈现象。
根据具体应用使用工业5G的各种特性
5G提供诸多重要服务
鉴于上述所有潜在应用，5G技术展现出了一大重要特性，即这是一种有别于其他移动通信标准的成熟通信基础设施。该技术可提供众多重要服务，例如以多种方式为设备分配资源和优先级。监测生产运行中的关键功能无疑需要高度的数据传输可靠性，因此必须相应地设置高优先级。然而在预防性维护过程中，监测多个泵机状态所需的数据则通常不具备时间关键性。因此这类数据的优先级将设置为低级。
所需数据速率亦相当低。紧急冲淋装置示例表明低数据速率并不一定代表低优先级。医疗站只需发出一个信号即可确认紧急冲淋装置已投入使用。但信号必须尽快送达。另一方面，操作AGV需要高数据速率，其优先级却较低。如果数据传输时出现拥堵，AGV只需临时停靠在近处的安全停靠点即可。
展望未来
通过协调统筹各类特性，5G网络得以满足工业运作中不同应用的需求，进而从多种传输技术中脱颖而出。因此，有朝一日5G技术有望成为大型工业基地中的独享通信标准。诚然，这也是希望在未来实现的梦想。各类无线和有线连接技术将在今后很长一段时间内和谐共存，这会影响到过程行业中的绝大多数企业。未来诸多小型化工企业运营将不会采用5G。不过，通过集成AGV与无人机的内部物流以及状态监测和维护应用，5G将在数年内向众多公司展现其优势。
