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5G 将使工业自动化变得更具挑战性,但也更强大

Industrial automation to benefit from private networks

通过克服碎片化,下一代蜂窝技术将支持新的业务关键型应用。如今,私有 LTE 网络已令早期采用者受益匪浅。

5G 会将工业自动化提升到新的高度。当然,下一代蜂窝通信技术将进一步推动工厂的操作技术 (OT) 系统(包括工厂的机器、控制系统、动力基础设施、本地和远程控制软件)与工厂的信息技术 (IT) 系统(包括通信网络、企业资源规划系统、云等等)走向互联。除此之外,它还将从根本上改变人们在工业自动化领域中工作的方式以及人们对工业自动化的看法。

工业 4.0 实现的新模式也将进一步加大风险 - 增加了新的复杂度,这需要更多的规划、准备工作和更高的能力水平。另一方面,它会带来更强大的回报,推动行业实现一次重大的飞跃。在这篇博客中,我们探讨 5G 以及其他推动工业 4.0 崛起的技术如何改变我们对未来工业自动化的看法。

要实现成功需要建立全局观

工业 4.0 以及 5G 将实现各类流程和资产的完全、实时透明。由此带来的庞杂数据蕴含着巨大的潜力,但要开发这些数据并将其转化为实际利益,需要一种新的、更全面的方式来看待资源、货物和人员以及供应、生产和分销链的所有流动。更不用说所有机器和其他装置的操作和维护,以及相关人员的安全和福祉。

要在货物、生产系统和流程之间建立并运行这种新的通信方式,将需要广泛的人类思考和监督,从而掌握更多专有技术并更深入地了解生产流程的各个方面。同样,在优化输送带上的流程时,将需要更复杂的规划、创建和流程管理,而且还需要进一步加强本地生产能力。

数字孪生技术的出现

整体方法(即 OT 系统和 IT 系统之间的结合)发展到巅峰,将是数字孪生技术;该技术以数字形式表示与制造流程有关的全部相关信息。随着不断走向成熟,数字孪生技术将在广度和深度上都取得进展,同时试图将越来越多的有关资源、产品和资产的详细数据,以及有关运营基础设施、机器甚至外部供应链的状态和性能的信息结合在一起。

由于建立在对工业流程的深入了解之上,因此数字孪生技术可以作为一个实验平台来验证即将在物理环境中实施的流程更改,并在验证合格后进行实际的流程更改。此外,数字孪生技术还有助于指导维修工作,提前解决缺陷以避免它们造成运营中断。当不可避免的事情发生时,数字孪生技术有助于利用制造流程中的冗余来设计一个临时解决方案,直到问题解决。

私有网络 - 迈向 5G 的跳板

凭借巨大的数据吞吐量、快速的周转时间和高密度的连接,5G 将对实现工业 4.0、数字孪生技术和下一代工业自动化起着至关重要的作用。它将通过一系列使能技术加入到这项任务中:从人工智能、机器学习到增强和虚拟现实,从新一代人机界面到无缝的室内和户外定位、边缘智能以及分散式账本(例如区块链)。然而,除非行业利益相关者确信该技术的可靠性、可用性和隐私性,否则他们将不愿意采用它。

满足这些关键绩效指标的基本单元是私有或非公共蜂窝网络。由于 5G 的行业相关方面还要等待多年才能在公共网络上部署,因此由行业或专业服务提供商拥有和运营的非公共网络成为解决可靠性、可用性、低周转时间、数据隐私等挑战的最快捷方法。  现有的使用 4G LTE 的非公共网络让公司能够调整网络配置和无线电频谱利用率,以便满足行业特定的需求,从而实现众多关键应用、超低延迟、超高数据传输速率或与 5G 相媲美的额外安全级别。

生产基地显然是私有网络的目标。在某种程度上,生产基地可以说是全面采用了无线互联技术,并且它们往往采用一系列技术。这些技术虽然非常适合各自设计的用途,但由于互操作性有限,它们无法集成到单个平台中。这不仅限制了基地管理者从数据中获得的价值,而且也限制了他们能够启用的应用的复杂性。私有 LTE 网络通过让整个基地的所有设备均连接至定制的无线通信基础设施来解决此问题,从而在整个基地范围内实现预测性维护、流程监控、资产和货物跟踪以及其他应用。

仓库、供应链和物流是私有网络可以发挥其价值的另一个领域,它可为该领域提供多功能、可扩展且易于实施的方法来实现运营数字化。这些场景中涉及的应用多种多样,例如用于跟踪基地内货物的无线标签,用于在货架之间运输货物的自动驾驶车辆,以及工作人员用于定位物品、管理任务和简化操作的人机界面。与前面的使用场景一样,私有 LTE 网络相对于公共 LTE 网络的优势在于它们可以进行灵活调整,以满足这些应用的性能要求。

打破工业自动化中各自为政的局面

5G 和工业 4.0 正在迫使基地经理、工艺工程师、硬件和软件开发人员以及其他利益相关者在思考问题时不再局限于自己的一亩三分地。为此,他们需要探索新的领域,应对重重挑战,但同时也将拥有巨大的潜力。打破“一切照旧思维”是一件非常困难的事情。然而,这些技术所带来的吸引力足以帮助各种规模的工业企业赶上下一波工业自动化浪潮。