Почему 5G необходим для современного умного производства

Многие процессы в производстве — ИИ, дополненная и виртуальная реальность — могут быть включены и поддержаны 5G.

Растущее использование умных датчиков и IoT-устройств в сочетании с более сложной аналитикой их данных движет революцию в производстве. Во многих случаях недостающим элементом является связь.

Все чаще 5G рассматривается как беспроводной инфраструктурный элемент, объединяющий это. Он предлагает необходимую пропускную способность, низкую задержку и надежность в суровых производственных условиях. Чтобы лучше понять роль 5G в производстве, его вызовы и преимущества, RTInsights поговорил с Рики Уоттсом, старшим директором по промышленным решениям Intel. Краткое содержание беседы.

Зачем 5G в производстве?

RTInsights: Почему в производстве нужен 5G?

Уоттс: Разобью ответ на части. Начнем с: зачем вообще беспроводная связь в производстве? Затем перейдем к 5G.

Зачем беспроводная связь в производстве? Многое определяется стоимостью и гибкостью. Типичные системы управления производством работают по проводам и проводным протоколам. Но проводная связь дорога. Учтите: провода работают в суровых условиях, поэтому они обычно тройной изоляции, с резервированием. Это повышает затраты.

Есть огромная проблема стоимости внутри заводов. Как подключить вещи на заводе, снижая затраты, но сохраняя надежность? Беспроводная связь становится привлекательной. Она позволяет подключать вещи дешевле и на более широкой площади. На некоторых производствах — нефтегаз, нефтехимия — заводы имеют огромные территории. Как покрыть это проводами, когда это сложно и дорого? Можно использовать беспроводную связь.

Начнем там. Зачем беспроводная связь в производстве? Стоимость, гибкость, простота развертывания и другие полезные вещи. Теперь посмотрим, что делает 5G, чего не делают другие беспроводные технологии.

Устаревшие беспроводные технологии во многих отношениях построены на принципе «лучших усилий». Соединение между конечной точкой и приемником устанавливается в сценарии best-effort. Например, бесплатный Wi-Fi. Дома на Wi-Fi вы подключаетесь, ходите, это как-то работает, но не всегда. Для некоторых аспектов производства это бесполезно. 5G начинает адресовать сценарии использования и требования промышленных компаний в производственной среде. Помогает с задержкой, надежностью, производительностью, пропускной способностью. Это фундаментальные требования завода, которые никогда не решались в беспроводной области.

Если применить Wi-Fi или предшественников 5G, такие как 4G, это больше best-effort. Wi-Fi или 4G не плохи, делают разумную работу, полезны в некоторых средах, многие промышленные компании их используют. Но 5G говорит: «Хорошо, теперь у меня система, которая смотрит на конкретные вещи, которые требуют производители: задержку, детерминизм, time-sensitive networking». 5G адресует все сценарии использования в производственной среде. Я получаю преимущества проводных протоколов, надежную связь, и теперь это доступно беспроводной технологией под названием 5G.

Именно поэтому нам нужен 5G в производстве. 4G был о подключении людей и интернета. 5G спроектирован с аспектом подключения вещей, вещей к вещам и вещей к системам управления.

Особенности и технологические улучшения 5G

RTInsights: Какие особенности и улучшения 5G предлагает производителям?

Уоттс: Помимо стоимости и гибкости, есть другие вещи. У нас новый релиз 5G от 3GPP (организация, разрабатывающая спецификации 5G). Новый релиз, Release 16, вводит много функций. Например, ultra-reliable low-latency communications (URLLC). Теперь я получаю детерминизм через воздушный интерфейс и связанную связь. Это специфическая функция: теперь я могу запускать систему управления движением. Могу запускать аналитику в реальном времени с камеры, забирая информацию с камеры. Могу делать это надежно и детерминированно.

Другая функция 5G — массивное увеличение пропускной способности. Вы получаете гораздо более широкую трубу для передачи данных. Это позволяет нести больше информации. Модернизация производства и инициативы вроде Индустрии 4.0 — это использование данных на заводе и обработка данных, генерируемых на периферии. С 5G можно снимать гораздо больше данных с систем. Можно установить камеры и смотреть на процессы иначе. Допустим, есть робот, выполняющий сварку. Хочу увидеть, надежен ли процесс. Теперь могу анализировать точку сварки.

Наличие таких данных позволяет производителям глубже анализировать процессы. При сварке есть искра. Могу анализировать искру, смотреть на электрический ток. И делать весь анализ в реальном времени. При необходимости могу скорректировать систему управления для этого процесса. Получаю контроль качества. Такие действия в реальном времени возможны только благодаря пропускной способности и низкой задержке 5G.

Еще важная возможность 5G — как и в случае с Wi-Fi, производитель может создать частную локальную 5G-сеть. Много способов сделать это сейчас. Частная 5G-сеть очень гибка для конечных пользователей и производителей. Могу эффективно иметь беспроводное решение на цехе, соединяющее всё в этой среде.

Преимущество частной сети: я контролирую данные. Контролирую, к чему сеть подключается. Храню данные локально. Могу делать это гибридно. Могу работать с оператором, чтобы он выдал мне часть сети. Это называется network slicing в среде 5G. Могу взять кусок сети и полностью спроектировать его под нужды завода. Зачем? Одной из важнейших вещей в производстве — Service Level Agreements (SLA). Нужно понимать: любой процесс, любые данные — гарантирована ли полоса пропускания? Гарантирована ли задержка?

5G с network slicing и частными сетями позволяет иметь гораздо больше контроля. Вы не передаете контроль связности кому-то другому. Сохраняете его в своей среде.

Такие ключевые особенности 5G [высокая пропускная способность, низкая задержка, частные сети] сверхпреимущественны по сравнению с прежним. Есть и другие. Например, 5G поддерживает device-to-device связь. Могу создать mesh-сеть. Могу иметь датчики или камеры вокруг завода и использовать 5G для передачи данных между ними. Также могу иметь резервные пути, что дает больше избыточности и надежности. Внезапно, по всему спектру возможностей, 5G позволяет производителям быть гораздо более уверенными, что когда они используют эту технологию на заводе, результаты будут намного выше, чем с любыми другими беспроводными технологиями.

Вызовы интеграции 5G в промышленные сети

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

Уоттс: Внедрение любой технологии в промышленные сети не просто, и по хорошей причине. Мой друг и ментор говорил: «В заводской среде, если что-то идет не так, вещи могут взорваться». Внедрение новой технологии в промышленную среду — вызов. Нужно делать это безопасно и на правильном уровне. Нужно увести за собой людей. Кто-то должен запускать систему и работать с ней. Это область с большими вызовами. Нужно работать с конечными пользователями и сообществом поставщиков о том, как это делать. Это образование. Нужно довести конечных пользователей, компаний и системных интеграторов до скорости по аспектам интеграции 5G.

Это работа в процессе по всей отрасли. Нужно начать внедрять технологию там, где это имеет смысл и где можно контролировать расширение. Например, сбор данных с камеры или робота. Очевидный ответ — внедрять 5G, когда вводите новые возможности на заводе. Так можно добавить 5G в производственную среду очень контролируемо. Вводите технологию с новой системой. Запускаете систему. Используете для обучения людей. Используете для лучшего понимания технологии. Затем расширяете использование. Как захват плацдарма и расширение оттуда.

Устанавливаете доверие к технологии. Накапливаете знания и начинаете распространять по промышленной среде. Это нелегкая задача, но производители и сообщество поставщиков хорошо оборудованы для этого. С точки зрения Intel, мы пытаемся упаковать технологии в пакеты, чтобы сделать потребление простым. Оптимизируем и обеспечиваем end-to-end работу. Когда производитель получает технологию, это почти просто plug-and-play. Устройство на одном конце, системы, приложения и сервисы производителя на другом. 5G-технология посередине становится почти невидимой для производителя. И это на многих других производителях и на нас — бесшовно внедрять 5G-решение, снижая трение и проблемы при добавлении в промышленную сеть.

Как 5G будет революционизировать производство?

RTInsights: Как 5G поможет революционизировать производство?

Уоттс: В производстве сейчас столько всего, что может быть включено и поддержано 5G. У нас edge compute, ИИ, AR, VR. Все эти технологии появляются в производстве сейчас. 5G работает как клей, соединяющий это вместе. Нужно привести связность ко всем новым возможностям, которые мы получаем в производственной среде. Будь то ИИ, VR, ситуации вроде COVID, где удаленные работники должны подключаться к машинам на заводе, 5G обеспечивает клей.

Другая область выгоды — ведущие телеком-компании (Verizon, AT&T, T-Mobile и др.) развертывают 5G-сервисы и строят сети. Уже есть огромная инфраструктура, устанавливаемая не только в США, но глобально. Технология растет невероятным темпом. И она перекрывается с промышленной областью.

Это позволяет 5G не только распространяться технологически, но и снижать стоимость, распределяя ее на большую площадь. Теперь я получу действительно беспроводную технологию, позволяющую брать данные и использовать их в системах реального управления и операционных системах. И это позволяет соединять это на краю сети.

Учитывая, что 5G будет повсеместно доступен на огромных площадях, затраты снизятся. Я вижу гораздо более гибкое производство и гораздо более быстрое внедрение на работающих заводах.

Работа на заводе сегодня — это единые монолитные зоны, где завод делает виджет. Представьте это расширение на гораздо более широкую область, когда 5G позволяет перемещать операции, управление и связность во многие зоны. Недавно мне привели отличный пример. Когда ураган проходит через Мексиканский залив, одна из больших проблем — наводнение, заводы уходят в офлайн. Многое из этого — сброс инфраструктуры на заводе. Используя 5G и низкую задержку, можно переместить вычислительную среду в другое место и просто иметь связь с устройствами. Можно почти иметь завод, удаленный от завода, и 5G даст инфраструктуру и позволит это сделать. Это революционизирует производство. Также думаю, увидим рост автономных способов работы на заводе.

Также увидим новые бизнес-модели и новые способы производства. Например, производитель делал машину. Черную. Ford. У тебя черный Ford, и это всё. Теперь люди хотят онлайн персониализировать заказ: хочу синюю машину, с белыми точками, с этой и той опцией.

Удовлетворение таких требований требует взаимосвязи с точки зрения инфраструктуры. Нужны логистика, активы, другие системы на производстве — все подключены. 5G будет клеем, соединяющим всё это. Для меня 5G меняет всё. Это займет время. Увидим раскатку в ближайшие 5–10 лет. Это не быстрый переход. Но когда наберет темп, думаю, это революционизирует почти всё в производстве.

Узнайте больше о 5G и пути к Индустрии 4.0 в новой электронной книге Intel: 5G Increases Mobility and Flexibility on the Path to Industry 4.0.

Узнайте больше о технологиях, строящих будущее промышленности, на онлайн-саммите Intel Industrial Summit 2020, 23–24 сентября. Зарегистрируйтесь сейчас