Обоснование использования 5G в производстве

Многие вещи, происходящие в производстве прямо сейчас, такие как использование искусственного интеллекта, дополненной реальности и виртуальной реальности, могут быть включены и поддержаны 5G.

Растущее использование интеллектуальных датчиков и устройств Интернета вещей (IoT) в сочетании с более сложной аналитикой, применяемой к данным, которые они производят, приводит к революции в производстве. Во многих случаях отсутствует связь.

5G все чаще рассматривается как элемент беспроводной инфраструктуры, объединяющий эти вещи. Он обеспечивает необходимую пропускную способность, малую задержку и надежность в суровых производственных условиях. Чтобы лучше понять роль 5G в производстве, ее проблемы и преимущества, RTInsights провел встречу с Рикки Уоттсом, старшим директором по промышленным решениям в Intel. Вот краткое изложение нашего разговора.

Зачем 5G в производстве?

RTInsights: Почему существует потребность в 5G в производстве?

Ватт: Я собираюсь разбить этот ответ на несколько областей. Начнем с того, зачем нужна беспроводная связь на производстве? А потом перейдем на 5G.

Зачем нужна беспроводная связь в производстве? Во многом это обусловлено стоимостью и гибкостью. Типичными системами управления производством в производственных условиях являются проводные и проводные протоколы. Но проводная связь дорогая. Имейте в виду, что вы часто используете эти провода в очень суровых условиях, поэтому они обычно имеют тройную изоляцию. Обычно вокруг тех проводов есть избыточность. Эти вещи увеличивают расходы.

У нас есть огромная проблема с затратами, которая существует внутри заводов. Как я могу соединить вещи на заводе, сократив затраты, но при этом обеспечив надежность? Таким образом, сама беспроводная связь становится привлекательной. Вот с чего мы начнем. Беспроводная связь становится интересной для производителей, потому что позволяет им подключать вещи, возможно, дешевле. Это также потенциально позволяет им соединять вещи на гораздо большей территории. А в производственных областях, в некоторых случаях, у нас есть обширные производственные предприятия. Возьмем нефтегазовое производство нефтехимии. У растений очень большие следы. Как прикрыть это проводами, когда это сложно и дорого? Вы можете использовать беспроводную связь.

Итак, начнем с этого. Зачем нужна беспроводная связь на производстве? Это сводится к стоимости, гибкости, простоте развертывания и другим очень полезным вещам. А теперь давайте посмотрим, что 5G делает такого, чего нет у других беспроводных технологий.

Устаревшие беспроводные технологии во многих отношениях построены на том, что я бы назвал лучшим усилием. Они имеют связь между конечной точкой и получателем. Эта связь устанавливается в соответствии с тем, что мы бы назвали своего рода сценарием максимальных усилий. И это может быть бесплатный Wi-Fi, например. Если вы подключены к Wi-Fi дома, вы подключаетесь, перемещаетесь по дому, это работает, но не всегда. Это не очень полезно для некоторых аспектов производства. 5G начинает учитывать варианты использования и требования промышленных компаний в производственной среде. Это помогает с такими вещами, как задержка, надежность, производительность и пропускная способность. Это фундаментальные требования, существующие на заводе, которые никогда раньше не выполнялись в области беспроводной связи.

Если вы перенесете Wi-Fi или предыдущие технологии на 5G, такие как 4G, которые у нас есть сегодня, это будет скорее лучшее усилие. Wi-Fi или 4G — это неплохо. Они делают разумную работу, полезны в некоторых средах, и многие промышленные компании используют их. Но 5G говорит:«Хорошо, теперь у меня есть система, которая будет учитывать некоторые конкретные вещи, которые потребуются производителям, такие как задержка, детерминизм и чувствительные ко времени сети». 5G охватывает все варианты использования, существующие в производственной среде. Я пользуюсь преимуществами проводных протоколов, у меня есть надежное подключение, и теперь я получаю это благодаря доступной мне беспроводной технологии, которая называется 5G.

Вот почему нам нужен 5G в производстве. 4G предназначался для соединения людей и подключения к Интернету. 5G был разработан с точки зрения соединения вещей, соединения вещей с вещами и вещей с системами управления.

Функции и технологические улучшения 5G

RTInsights: Какие функции и технологические усовершенствования предлагает производителям 5G?

Ватт: Помимо преимуществ стоимости и гибкости, которые я упомянул, есть еще несколько моментов, которые следует учитывать. У нас есть новый выпуск 5G от 3rd Generation PartnershipProject (3GPP), отраслевой организации, разрабатывающей спецификации 5G. В новом выпуске Release16 представлено множество функций. Например, он предлагает сверхнадежную связь с малой задержкой (URLLC). Теперь я получаю детерминизм, беспроводной интерфейс и связанные с ним возможности подключения. Это очень специфическая функция, которая говорит о том, что теперь я могу запустить систему управления движением. Я мог бы запускать аналитику в реальном времени с камеры, где я беру информацию с камеры. Я собираюсь сделать это надежно и детерминированным образом.

Еще одна особенность, которую вы получаете с 5G, — это значительно увеличенная пропускная способность. Вы получаете гораздо более широкий канал для передачи данных. Это позволяет мне нести больше информации. Модернизация производства и такие инициативы, как Industrial 4.0, связаны с использованием данных, находящихся на заводе, и обработкой данных, сгенерированных на периферии. С 5G вы можете получить гораздо больше данных из систем. Я могу установить камеры и начать смотреть на процессы по-другому. Допустим, у меня есть робот, например, который выполняет какой-то сварочный процесс в производственной среде. И я хочу посмотреть, эй, этот процесс сварки надежен? Теперь я могу приступить к анализу того, что происходит в точке сварки.

Наличие таких данных позволяет производителям проводить более глубокий анализ своих процессов. Например, при сварке возникает искра. Теперь я могу приступить к анализу искры. Я могу посмотреть, что происходит на конце электрического тока. И я могу делать весь этот анализ в режиме реального времени. Если необходимо, я могу что-то настроить в системе управления для этого конкретного процесса, чтобы изменить его. Итак, я получаю контроль качества. Такие действия в реальном времени возможны только благодаря пропускной способности и малой задержке 5G.

Еще одна важная возможность 5G заключается в том, что, как и в случае с Wi-Fi, производитель может создать частную локальную сеть 5G. Есть много способов сделать это сейчас. Частная сеть 5G очень гибкая для конечных пользователей и производителей. Я могу эффективно установить беспроводное решение на заводе, которое соединяет все в этой среде.

Преимущество частной сети в том, что я могу контролировать данные. Я могу контролировать, к чему подключается сеть. Я могу хранить данные локально. Я могу сделать это в том, что они называют гибридным способом. Я мог бы работать с оператором, чтобы дать мне часть сети. Они называют это нарезкой сети в среде 5G. Я могу взять часть этой сети и полностью спроектировать ее вокруг того, что нужно сделать на фабрике. Почему вы хотите это сделать? Одной из самых важных вещей в производственной среде являются соглашения об уровне обслуживания (SLA). Мне нужно понять любой процесс, в котором выполняются какие-либо данные. Гарантирована ли пропускная способность данных? Гарантирована ли задержка?

Что 5G делает с такими вещами, как нарезка сети и частные сети, так это то, что он позволяет вам иметь гораздо больший контроль. Вы не передаете контроль над подключением кому-то другому. Вы поддерживаете его в своем окружении.

Такие ключевые функции 5G [высокая пропускная способность, низкая задержка и частная сеть] очень выгодны по сравнению с тем, что было раньше. Есть много других. Например, 5G может поддерживать связь между устройствами. Я мог бы создать ячеистую сеть. Я мог бы установить датчики или камеры вокруг своего завода и использовать 5G для передачи данных между ними. У меня также могут быть избыточные пути, что дает мне большую избыточность и большую надежность. По своей сути, 5G позволяет производителям быть гораздо более уверенными во всем спектре возможностей, чем когда они используют эту технологию в своей производственной среде. Это гарантирует им, что результаты, которые они получат, будут намного выше, чем они ранее получали с любыми другими беспроводными технологиями.

Проблемы интеграции 5G в промышленные сети?

RTInsights: Насколько сложно (или легко) внедрить 5G в промышленные сети?

Ватт: Внедрить любую технологию в промышленные сети непросто, и на то есть веские причины. Мой хороший друг и один из моих наставников часто говорил:«В условиях фабрики, если что-то пойдет не так, все может пойти не так, как надо, и все может пойти наперекосяк». Таким образом, внедрение любой новой технологии в промышленную среду является сложной задачей. Вы должны убедиться, что делаете это безопасно и на правильном уровне. Вы также должны убедиться, что вы берете с собой и своих людей. Кто-то должен запускать систему и работать с ней. Я бы сказал, что это одна из областей, где нам предстоит преодолеть множество проблем. Нам нужно обсудить с конечными пользователями и сообществом поставщиков, как мы собираемся это делать. Это образование. Вам необходимо быстро ознакомить конечных пользователей, компании и системных интеграторов с аспектами интеграции 5G.

Это работа в отрасли. Нам также необходимо начать внедрять эту технологию в области, где она имеет смысл и где вы можете контролировать ее по мере расширения ее использования. Например, рассмотрим сбор данных с камеры или робота. Очевидный ответ — внедрить технологию 5G, когда вы внедряете новые возможности на заводе. Таким образом, вы можете очень контролируемо добавить 5G в производственную среду. Вы привносите технологию; вы приносите его с новой системой. Вы запустите эту систему и запустите ее. Вы используете это, чтобы обучать своих людей. Вы используете его, чтобы лучше понять технологию. И тогда вы бы расширили его использование. Это все равно, что захватить плацдарм, а затем расширяться с этого плацдарма.

Вы устанавливаете доверие к использованию технологии. Вы получаете знания, и вы начинаете, а затем распространяете их в отраслевой среде. Это непростая задача, но я думаю, что производители и сообщество поставщиков прекрасно подготовлены для ее решения. С точки зрения Intel, мы пытаемся объединить технологические пакеты с тем, что мы делаем, чтобы упростить потребление. Мы оптимизируем его и следим за тем, чтобы он работал от начала до конца. Когда производитель получает технологию, это почти просто плагин. Устройство находится на одном конце, а системы, приложения и службы производителя — на другом. Технология 5G, которая находится посередине, становится почти невидимой для производителя. И многие другие производители и мы должны работать и беспрепятственно внедрять это решение 5G таким образом, чтобы уменьшить трения и уменьшить некоторые из этих проблем по мере добавления технологии в промышленную сеть.

Как 5G произведет революцию в производстве?

RTInsights: Каким образом 5G поможет революционизировать производство?

Ватт: Сейчас в производстве происходит так много вещей, которые могут быть реализованы с помощью 5G. У нас есть периферийные вычисления, ИИ [искусственный интеллект], AR [дополненная реальность] и VR [виртуальная реальность]. Все эти технологии появляются в производстве уже сейчас. 5G действует как клей, который соединяет эти вещи вместе. Вам необходимо обеспечить подключение ко всем этим новым возможностям, которые мы получаем в производственной среде. Будь то искусственный интеллект, виртуальная реальность, столкновение с такими ситуациями, как, например, COVID, когда мы хотим, чтобы удаленные работники приходили и взаимодействовали с машинами, работающими на заводе, 5G обеспечивает связующее звено.

Другая область, в которой производители получат выгоду, заключается в том, что ведущие компании телекоммуникационной отрасли, включая Verizon, AT&T, T Mobile и другие, внедряют услуги 5G и строят свои сети 5G. Итак, у вас уже есть огромное количество инфраструктуры, которая устанавливается не только в США, но и во всем мире. Эта технология развивается невероятными темпами. И это перекрывается теперь с промышленной областью.

Это позволяет 5G не только распространяться с технологической точки зрения, но также позволяет снизить стоимость, поскольку вы распределяете эти затраты по большой территории. Теперь я собираюсь получить настоящую беспроводную технологию, которая позволит мне получать данные и использовать их в системах управления и операционных системах в реальном времени. И это позволяет нам соединять эти вещи вместе на границе сети.

Учитывая, что 5G будет повсеместно доступен на огромных территориях, затраты снизятся. На мой взгляд, вы увидите гораздо более гибкое производство и гораздо более быстрое внедрение его на действующих фабриках.

Работа фабрики сегодня подобна отдельным монолитным областям или средам, где фабрика создает виджет. Подумайте об этом расширении на гораздо более широкую территорию, когда 5G позволяет вам перемещать операции, управление и подключение в стольких разных областях. Недавно кто-то привел мне прекрасный пример. Когда ураган обрушивается на Персидский залив, одной из самых больших проблем является то, что вас затапливает, производственные площадки отключаются от эфира. Ну, многое из этого восстанавливается в инфраструктуре, которая есть на заводе. Используя 5G и низкую задержку, вы можете переместить эту вычислительную среду в другое место и просто подключиться к устройствам. У вас может быть фабрика практически удаленная от фабрики, а 5G предоставит вам эту инфраструктуру и позволит вам это сделать. Это произведет революцию в производстве. Я также думаю, что мы увидим рост автономных способов работы на заводе.

Мы также увидим появление новых бизнес-моделей и новых способов производства. Например, производитель использовал для создания автомобиля. Это была черная машина, и это был Форд. У тебя черный Форд, и все. Теперь люди хотят выйти в интернет и персонализировать свой заказ:я хочу синюю машину с белыми пятнами, с той или иной опцией.

Удовлетворение таких новых потребностей клиентов требует взаимосвязи с точки зрения инфраструктуры. Вам нужно, чтобы логистика, активы и другие системы в производственной среде были связаны между собой. 5G станет клеем, который соединит все это вместе. Так что для меня 5G меняет все. Это займет время. Мы увидим, как это произойдет в течение следующих пяти или десяти лет. Это не быстрый переход. Но как только он наберет обороты, я думаю, он произведет революцию практически во всем в производстве.

Узнайте больше о 5G и пути к Индустрии 4.0 из новой электронной книги Intel: 5G повышает мобильность и гибкость на пути к Индустрии 4.0.

Узнайте больше о технологиях, формирующих будущее отрасли, на интерактивном саммите Intel Industrial Summit 2020, который состоится 23–24 сентября. Зарегистрируйтесь сейчас