Prozessindustrie und andere Produktionsindustrien führen digitale Technologien ein, um die Produktionseffizienz weiter zu verbessern. Als Kerntechnologie wird die drahtlose Kommunikation, die überall dort Konnektivität bietet, immer wichtiger. Gleichzeitig muss die drahtlose Kommunikation den Anforderungen einer Vielzahl von Anwendungen erfüllen, was immer schwieriger wird.
01 Überblick über 5G -Kommunikationsfunktionen
Nach 3G und 4G/LTE ist "5G" die fünfte Generation mobiler Kommunikationssysteme. Während diese Generationen von Systemen mehr für persönliche Kommunikationsdienste entwickelt wurden, kann 5G auch für die Netzwerkinfrastruktur für Internet of Things (IoT) verwendet werden, die alle Geräte und Objekte im Alltag, in der Fertigung und in anderen Branchen verbindet.
Drei Merkmale der 5G -Kommunikation und deren praktische Anwendungen.
● Verbessertes mobiles Breitband
5G konzentriert sich darauf, den Datendurchsatz von Breitband -drahtlosen Kommunikation zu erhöhen, die in früheren Generationen verbessert wurde. Breitbanddienste für Smartphones und andere mobile Geräte sind ein hervorragendes Beispiel für die Nutzung dieser Funktion.
● Ultra-zuverlässige Kommunikation mit niedrigem Delay
5G ist so konzipiert, dass er eine sehr zuverlässige, drahtlose Kommunikation mit geringer Latenz und Echtzeit ermöglicht.
● Großkompetenz Groß-
Dieses Merkmal bedeutet, dass viele terminale mit niedrigem Verkehr gleichzeitig verbunden sind.
02 spezielles Spektrum in 5G
Bei den meisten vorhandenen drahtlosen Kommunikationstechnologien kann dieses nicht lizenzierte Spektrum für eine Vielzahl von Szenarien mit einer unbegrenzten Anzahl von Benutzern verwendet werden. Es besteht jedoch das Risiko einer Interferenz zwischen verschiedenen drahtlosen Systemen im gleichen Frequenzband.
03 Privatnetzwerk (Lokal 5G) betreiben
Bestehende mobile Kommunikationssysteme sind in der Regel so konzipiert, dass sie eine breite Palette von Kommunikationsdiensten in einem landesweiten Netzwerk anbieten, das von einem Mobilfunkbetreiber eingerichtet wurde.
04 Internationale Standardisierung von 5G
In einigen Ländern wird erwartet, dass Unternehmen und lokale Regierungen ihre eigenen 5G -Netzwerke aufbauen und betreiben. Nach dem Erhalt einer Lizenz können lokale Betreiber diese Bands in ihrer Region ausschließlich verwenden.
Es wird erwartet, dass 5G in der traditionellen Branche der Mobilkommunikation und in vielen anderen Branchen eingesetzt wird. Die Einbeziehung neuer Anforderungen für industrielle Anwendungen ist ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Entwicklung von Standards. Große Unternehmen aus der Fertigungs- und Telekommunikationsbranche nehmen aktiv an der Anwendung der 5G -Technologie in der Fertigungsindustrie teil und untersuchen aktiv.
05 Fünf potenzielle Anwendungen in der Prozessbranche
Im Fertigungssektor variieren die Kommunikationsanforderungen für verschiedene Feldanwendungen, und wie bereits erwähnt, wird erwartet, dass 5G als drahtlose Infrastruktur verwendet wird, die eine Vielzahl von Fabrik -Fabrikanwendungen einführen kann. Darüber hinaus werden die Anwendungen, die die Kommunikationsfunktionen von 5G am besten nutzen, entwickelt, um den digitalen Fernbedienungsvorgang im Fertigung zu erleichtern.
1. Vor Ort Betriebsunterstützung für mobile Geräte
Mobile Geräte werden auf dem Feld bereitgestellt, um die Produktivität zu erhöhen, und die aktuelle Netzwerkabdeckung und die Einschränkungen der Feldbandbreite beschränken die Anwendungsunterstützung durch drahtlose Kommunikation. 5G ermöglicht die Breitband -drahtlose Kommunikation bei höheren Geschwindigkeiten und eine geringere Latenz in jedem Bereich der Fabrik.
Augmented Reality (AR) ist eines der Anwendungsszenarien von 5G Enhanced Mobile Broadband. Obwohl AR viele Daten benötigt, kann es hochdefinitionsübergreifende Bilder auf dem Zielgerät überlagern und in Echtzeit auf dem Tablet oder dem tragbaren Terminalgerät in Echtzeit anzeigen, was eine intuitive Lösung bietet. Feldarbeiter können die Zielgeräte betreiben, während sie auf die überlagerten Arbeitsverfahren verweisen oder Bilder in Echtzeit mit Technikern an abgelegenen Standorten teilen und spezifische Empfehlungen erhalten. Es hilft nicht nur, die Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit der Feldarbeit zu verbessern, sondern kann auch die Fähigkeiten durch die Praxis effektiver weitergeben.
2. Fernüberwachung mit hochauflösenden Bildern
5G hat mehr Kapazität als die vorherige Generation von 4G/LTE, insbesondere in Bezug auf Uplink -Kommunikation. Dies ermöglicht es, Video in Echtzeit in einer 4K- oder höheren Auflösung zu streamen. In Fabriken ist eine potenzielle Verwendung die Verwendung von drahtlosen Kameras für die Fernüberwachung. Wenn die Klarheit des Bildes hoch genug ist, um subtile Veränderungen in der Farbe der flüssigen Oberfläche oder Korrosion des Rohrs zu unterscheiden, kann die visuelle Inspektion aus der Ferne durchgeführt werden. Hochauflösende Bilder können auch als Eingabe für AI-Analysen verwendet werden, die automatisch Anomalien wie nicht authorisiertes menschliches Eindringen oder Situationen wie Brände erkennen können.
3. Cloud -Roboter
Wenn die Arbeitsbevölkerung schrumpft, wird erwartet, dass mobile Roboter sicherstellen, dass Fabriken sicher und zuverlässig funktionieren. Roboter bewegen sich autonom im gesamten Fabrik und nehmen die Arbeiter an, um gefährliche Bereiche zu patrouillieren. Drohnen können in großer Höhe arbeiten, was für Arbeiter gefährlich sein kann. "Cloud Robotics" entwickelt sich als vielversprechende Technologie. Da Kontrollfunktionen in der Cloud nicht durch die Rechenleistung des Roboters eingeschränkt sind, können erweiterte Steuerfunktionen bereitgestellt werden.
Mithilfe seiner Hochgeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitseigenschaften können mobile Roboter in Echtzeit mobile Roboter drahtlos eine Verbindung zur Steuerungsfunktionen in der Cloud herstellen. Verwenden Sie massive Computerressourcen in der Cloud und verarbeiten Sie große Mengen an Sensordaten in Echtzeit. Mit den von 5G angebotenen ultra zuverlässigen und niedrigen Latenzfunktionen können sie für Notfall-, zeitempfindliche Kommunikation verwendet werden, die Ereignisse wie Kollisionen zwischen Robotern und mobilen Prozessgeräten vermeiden kann.
V.
Die bestehende drahtlose Technologie kann nicht gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit und eine geringe Latenz erzielen, kann jedoch mit 5G erreicht werden. Dies macht 5G für missionskritische Anwendungen zur Verfügung. Eine mögliche Anwendung besteht darin, einen drahtlosen Teil eines DCS (Distributed Control Systems) (DCS) zu reduzieren, um die Kosten für die Installation und Wartung von Kommunikationskabeln in einem weiten Anlagenbereich zu senken. Überwachungspunkte können auch ohne Manipulation der Kommunikationskabel hinzugefügt und geändert werden.
Wenn 5G eine äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz zwischen Feldgeräten und Cloud gewährleistet, können Controller und andere DCS-Funktionen in der Cloud konfiguriert werden, während die missionskritische Leistung aufrechterhalten wird. Zusätzlich zu externen Cloud-Systemen kann 5G auch mit Multi-Access Edge Computing (MEC) verwendet werden, wodurch im Netzwerk eine Computing-Plattform mit niedriger Latenz erstellt wird. Wenn Kontrollanwendungen auf der MEC -Plattform implementiert werden, können Cloud -Steuerungsdienste aktiviert werden, um die hohe Zuverlässigkeit und niedrige Latenz von 5G zu nutzen, ohne dass das Internet oder andere Netzwerke erforderlich sind.
5. Verbundene Sensoren für digitale Zwillinge
Der digitale Zwilling ist die digitale Realisierung der tatsächlichen Fabrik im Cyberspace und die Grundlage für die digitale Transformation von Fabrikoperationen. Anwendungen beschränken sich nicht auf statische Informationen zum Design von Digitalanlagen. Digitale Zwillinge spiegeln reale Anlagenbedingungen in Echtzeit wider und ermöglichen eine prädiktive Wartung und optimierte Operationen durch Simulation und KI -Analyse.
Um den Zustand der physischen und digitalen Zwillinge genauer zu synchronisieren, müssen Unternehmen den Zustand der Ausrüstung, Pipelines und anderer Vermögenswerte sowie das Wetter und andere Bedingungen genau verstehen. Dazu musste die Fabrik viele Sensoren installieren. Um diese Nachfrage zu befriedigen, muss jeder Sensor drahtlos, kostengünstig und in der Lage sein, jahrelang zu operieren, ohne die Batterie ersetzen zu müssen. Die Fähigkeit von 5G, mehrere Geräte gleichzeitig zu verbinden, ist der Schlüssel zu dieser Anwendung.
Zu den potenziellen 5G -Anwendungsfällen in Fabriken gehören die Unterstützung für mobile Geräte, die Fernüberwachung, Cloud -Robotik, drahtlose/Cloud -Steuerungssysteme und verbesserte Sensorkonnektivität für die digitale Twin -Optimierung.
06 Status und Herausforderungen der industriellen 5G -Anwendungen
Trotz der vielen potenziellen Anwendungsfälle in der Fabrik muss 5G in der Prozessbranche noch weit verbreitet sein. Industrielle 5G -Anwendungen stehen weiterhin vor vielen Herausforderungen.
Um den Anforderungen von Verbraucher- und Industrieanwendungen gerecht zu werden, muss 5G mehrere Funktionen unterstützen. Der 5G -Standard wird mit unterschiedlichen Prioritäten schrittweise entwickelt. R16 und spätere Versionen des 5G -Standards umfassen Funktionen, die für industrielle Anwendungen verwendet werden können. Sie verbessern hohe Zuverlässigkeit, Kommunikation mit geringer Latenz und private Netzwerke sowie die Interoperation mit zeitkritischen Netzwerken (TSN), eine wesentliche Netzwerk-Technologie für die Automatisierung.
Die Fähigkeiten des Industriesektors werden in R18- und später (5G-advancierten) Standards weiter verbessert. Während 5G fortschrittliche industrielle Fähigkeiten wie hohe Zuverlässigkeit, geringe Latenz und Mehrpunkt -gleichzeitige Konnektivität bietet, sind die Weiterentwicklung von 5G -Standards, Compliance -Produkten und Infrastruktur erforderlich, um diese Funktionen zu unterstützen.
Proof-of-Concept-Testkonfigurationen verwenden neue Algorithmen und 5G, um schwierige Herausforderungen für fortschrittliche Prozesskontrolle zu lösen.
07 Proof of Concept der Fernbedienungstechnologie mit 5G
Während POC ein vielversprechender Schritt ist, sind weitere Tests erforderlich, um einen klaren kommerziellen Wert für industrielle 5G -Lösungen zu entwickeln. Eine mögliche Lösung besteht darin, Hochgeschwindigkeits-Geräte für drahtlose Kommunikation in Fabriken bereitzustellen und Cloud-basierte autonome KI-Technologie zu verwenden, um die Geräte in Echtzeit zu steuern.
08 5 G und Cloud-basierte autonome Steuerungs AI
Die Kombination von FKDPP und Cloud mit 5G, die eine geringe Latenz und die Fähigkeit, viele Geräte miteinander zu verbinden, wird zur Kerntechnologie erwartet, um eine industrielle autonome Kontrolle zu erreichen.
Viele Branchen berücksichtigen den Einsatz von 5G -Wireless -Kommunikationstechnologie zur Beschleunigung der digitalen Transformation. Eine hohe Zuverlässigkeit, geringe Latenz und die Fähigkeit, mehrere Geräte gleichzeitig zu verbinden, sind für industrielle Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Um ein breiteres Angebot an Anwendungen zu erreichen, müssen Sie den 5G -Standard kontinuierlich verbessern, reifere Compliance -Produkte und -infrastrukturen bereitstellen und den Benutzern die einzigartigen Vorteile und den Wert von 5G zeigen.