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08 Jan 2022

数字工厂的决定因素

无线技术将帮助制造工厂发挥出其收集到的数据的价值。对于许多用例而言,现有技术提供了一个完美的起点。

我们的制造业正在进入一个阶段,其中自动化不再仅仅依赖于可编程逻辑控制器,而是辅以更精密和复杂的网络物理系统,该系统以更加紧密的方式连接到传感器和其他组成部分。工业 4.0 的出现带来了智能自动化,智能自动化使用从大量分布式物联网传感器节点捕获的数据以及最新的基于云的服务。

 

优化制造过程的各个方面将有助于提高生产力水平、减少浪费并抑制运营支出。除此之外,预测性维护可最大限度地延长正常运行时间并避免计划外和代价高昂的停机。无线通信技术将在这一数字化转型中发挥重要作用;但是,选择使用哪种协议将取决于应用的要求。

利用数据的全部价值

打破各自为政的局面可以将企业内的运营要素更紧密地集成在一起。访问汇编的数据集将有助于资产管理,确保充分利用全部可用资源,并更好地组织后勤活动。通过该数据,制造场所的系统也能够对出现的潜在问题做出更快的响应。

拥有正确和及时的信息也将确保在该处工作的员工的持续安全。从诊断/分析的角度来看,该数据将显示设施内的趋势或模式,当然有好有坏。举例来说,微小的工艺变更都可能有助于提高产量、改进终端产品质量或延长生产设备的使用寿命。

无线的优势

通过无线互联获取该数据比采用有线方法更具吸引力。因为无线互联的部署更容易、成本更低,具有更大的实施灵活性,并且可以根据需要进行扩展。基于 ABI Research 的分析,图 1 提供了有关被纳入物联网节点的无线技术的详细信息。未来几年,主要技术将是蜂窝物联网、蓝牙和 Wi-Fi。然而,大约 4-5 年后,5G SA 和 uRLLC 将开始受到关注。

Deployed IoT connections_ABI



图 1:部署的物联网连接数 [来源:ABI Research]。

为推动工业 4.0 而设立的标准

Wi-Fi 6 (802.11ax) - 有望取代仅使用 5 GHz 频段的 802.11ac,Wi-Fi 6 额外使用 2.4 GHz。在北美,FCC 也将开放 6 GHz 频段,欧洲也打算效仿这一策略。得益于 OFDMA 技术,Wi-Fi 6 可以支持与更多连接节点的通信,并提供更快的数据吞吐量(由于 MU-MIMO)。

 

蓝牙 5 – 与前几代相比,蓝牙 5 的数据传输速率和传输范围得到显著提升,但每比特功耗要低得多。蓝牙 5 可以支持某些基于位置的服务,此类服务适用于工业物联网环境。同时,蓝牙 5.1 规范的推出也有助于实现寻向功能。因此,到达角和离开角数据将会得到充分利用。   

 

5G – 今天的蜂窝物联网基于 4G 协议,包括 NB-IoT 和 LTE-M。5G 新无线 (NR) 有望实现更大的网络容量和更高的数据传输速率,并支持超低(亚 1 毫秒)延迟操作。5G 所引发的工业自动化基础设施响应能力改进将具有巨大的价值,而此种改进先前通常是通过实施专用网络来实现的。该改进将支持更好地控制偏远地区的机器人和自动导引车。

5G 的出现还可以增加给定区域内的连接节点数量,从而减少单个节点的功耗。尽管如此,NB-IoT 和 LTE-M 仍然可以为不需要如此高性能或存在成本问题的应用的未来制造设施做出贡献。对于预测性维护和远程监控用例而言,在实施 5G 之后再开始着手实施智能工厂并不是明智策略。

刻不容缓,立即行动!

目前,利用物联网,制造商仍将能够获得显著的竞争优势。目前可用的无线技术可以解决许多关键用例,并且实现超可靠和确定性操作所需的功能更丰富的技术很快就会问世。

部署的无线硬件必须能够持续运行(因为物联网节点可能位于难以到达的位置)。因此,可靠性和电池的有效使用均至关重要。在许多用例中,电池需要支持长达十年的运行。易于实施且方便后续配置的开箱即用解决方案将最具吸引力,易于与领先的云服务提供商的技术集成的解决方案也是如此。向后兼容性也很有价值。

而且,最重要的是发送的数据的安全和保护,防止其遭受到第三方的恶意攻击。此外,还应该实施能够充分发挥作用的反克隆机制。通过 SARA-R5SARA-R4LARAANNANINAJODY 等平台,u-blox 提供了广泛的解决方案组合,以满足当前和未来的物联网需求。

 

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Ludger Boeggering

u-blox 能源和工业 4.0 部门欧洲、中东和非洲地区应用营销高级主管

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Pelle Svensson

Market Development Manager, Product Center Short Range Radio, u-blox

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