Proses endüstrileri ve diğer imalat endüstrileri, üretim verimliliğini daha da artırmak için dijital teknolojiler sunmaktadır. Temel bir teknoloji olarak, konuşlandırıldığı her yerde bağlantı sağlayan kablosuz iletişim giderek daha önemli hale geliyor. Aynı zamanda, kablosuz iletişimin gittikçe zorlaşan çeşitli uygulamaların ihtiyaçlarını karşılaması gerekir.
01 5G iletişim özelliklerine genel bakış
3G ve 4G\/LTE'den sonra, "5G" beşinci nesil mobil iletişim sistemleridir. Bu nesil sistemler kişisel iletişim hizmetleri için daha fazla geliştirilmiş olsa da, 5G, günlük yaşam, üretim ve diğer endüstrilerdeki tüm cihazları ve nesneleri birbirine bağlayacak Nesnelerin İnterneti (IoT) ağ altyapısı için de kullanılabilir.
5G iletişiminin üç özelliği ve pratik uygulamaları.
● Geliştirilmiş mobil geniş bant
5G, önceki nesillerde geliştirilen geniş bant kablosuz iletişiminin veri verimini artırmaya odaklanmıştır. Akıllı telefonlar ve diğer mobil cihazlar için geniş bant hizmetleri, bu özellikten yararlanmanın en iyi örneğidir.
● Ultra güvenilir düşük geciken iletişim
5G, son derece güvenilir, düşük gecikme ve gerçek zamanlı kablosuz iletişim sağlamak için tasarlanmıştır.
● Büyük ölçekli makine iletişimi
Bu özellik, birçok düşük trafikli terminalin aynı anda bağlandığı anlamına gelir.
02 5g'de özel spektrum
Mevcut kablosuz iletişim teknolojilerinin çoğu ile, bu lisanssız spektrum sınırsız sayıda kullanıcıya sahip çeşitli senaryolar için kullanılabilir. Bununla birlikte, aynı frekans bandındaki farklı kablosuz sistemler arasında parazit riski vardır.
03 İşletim Özel Ağ (Yerel 5G)
Mevcut mobil iletişim sistemleri genellikle bir mobil ağ operatörü tarafından kurulan ülke çapında bir ağda çok çeşitli iletişim hizmetleri sunmak üzere tasarlanmıştır.
04 5G'nin uluslararası standardizasyonu
Bazı ülkelerde, şirketlerin ve yerel yönetimlerin kendi özel 5G ağlarını oluşturmaları ve işletmeleri beklenmektedir. Bir lisans aldıktan sonra, yerel operatörler bu bantları sadece bölgelerindeki kullanabilirler.
5G'nin geleneksel mobil iletişim endüstrisinde ve diğer birçok endüstride kullanılması bekleniyor. Endüstriyel uygulamalar için yeni gereksinimlerin dahil edilmesi, standartların başarılı bir şekilde geliştirilmesinde önemli bir faktördür. Üretim ve telekomünikasyon endüstrilerinden gelen büyük şirketler, imalat endüstrisinde 5G teknolojisinin uygulanmasına aktif olarak katılıyor ve keşfediyorlar.
05 Süreç endüstrisinde beş potansiyel uygulama
Üretim sektöründe, farklı saha uygulamaları için iletişim gereksinimleri değişmektedir ve daha önce de belirtildiği gibi, 5G'nin çeşitli kablosuz fabrika uygulamaları sunabilen kablosuz bir altyapı olarak kullanılması beklenmektedir. Buna ek olarak, 5G'nin iletişim özelliklerinden en iyi şekilde yararlanan uygulamalar, imalattaki dijital uzaktan kumanda işlemlerini kolaylaştırmak için geliştirilmektedir.
1. Mobil cihazlar için yerinde çalışma desteği
Mobil cihazlar verimliliği artırmak için alana dağıtılıyor ve mevcut ağ kapsamı ve saha bant genişliği sınırlamaları kablosuz iletişim yoluyla uygulama desteğini sınırlandırıyor. 5G, fabrikanın herhangi bir alanında daha yüksek hızlarda geniş bant kablosuz iletişimi ve daha düşük gecikme sağlayacaktır.
Artırılmış Gerçeklik (AR), 5G geliştirilmiş mobil geniş bant uygulaması senaryolarından biridir. AR çok fazla veri gerektirse de, hedef cihaza yüksek tanımlı görüntüleri üst üste bindirebilir ve bunları işçinin tabletinde veya giyilebilir terminal cihazında gerçek zamanlı olarak görüntüleyebilir ve sezgisel bir çözüm sağlar. Saha çalışanları, üst üste binen çalışma prosedürlerine atıfta bulunurken hedef ekipmanı çalıştırabilir veya uzak yerlerde teknisyenlerle gerçek zamanlı olarak resim paylaşabilir ve belirli öneriler alabilir. Sadece saha çalışmasının verimliliğini, güvenilirliğini ve güvenliğini artırmaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda uygulama yoluyla becerileri daha etkili bir şekilde aktarabilir.
2. Yüksek tanımlı görüntülerle uzaktan izleme
5G, özellikle uplink iletişimi açısından, önceki nesil 4G\/LTE'den daha fazla kapasiteye sahiptir. Bu, videoyu gerçek zamanlı olarak 4K veya daha yüksek çözünürlükte aktarmayı mümkün kılar. Fabrikalarda potansiyel bir kullanım, uzaktan izleme için kablosuz kameraların kullanılmasıdır. Görüntünün netliği, sıvı yüzeyin rengindeki ince değişiklikleri veya borunun korozyonunu ayırt edecek kadar yüksek olduğunda, görsel inceleme uzaktan gerçekleştirilebilir. Yüksek çözünürlüklü görüntüler, yetkisiz insan müdahalesi veya yangınlar gibi durumlar gibi anomalileri otomatik olarak tespit edebilen AI analizi için girdi olarak da kullanılabilir.
3. Bulut robotları
Çalışma popülasyonu küçüldükçe, mobil robotların fabrikaların güvenli ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlaması bekleniyor. Robotlar fabrikada özerk bir şekilde hareket ederek işçilerin tehlikeli bölgelerde devriye gezintiye çıkıyor. Dronlar, işçiler için tehlikeli olabilecek yüksek irtifa işleri yapabilir. "Bulut Robotik" umut verici bir teknoloji olarak ortaya çıkıyor. Buluttaki kontrol işlevleri robotun hesaplama performansı ile sınırlı olmadığından, gelişmiş kontrol fonksiyonları dağıtılabilir.
Yüksek hızlı ve yüksek kapasiteli özelliklerini kullanan 5G, mobil robotların buluttaki kontrol işlevlerini gerçek zamanlı olarak kablosuz olarak bağlamasını sağlar. Bulutta büyük bilgi işlem kaynakları kullanın ve büyük miktarda sensör verisini gerçek zamanlı olarak işleyin. 5G tarafından sunulan ultra güvenilir ve düşük gecikmeli özellikler, robotlar ve mobil proses ekipmanı arasındaki çarpışmalar gibi olaylardan kaçınabilen acil, zamana duyarlı iletişim için kullanılmasına izin verir.
4. Kablosuz\/Bulut Kontrol Sistemi
Mevcut kablosuz teknoloji aynı anda yüksek güvenilirlik ve düşük gecikme elde edemez, ancak 5G ile elde edilebilir. Bu, 5G'yi görev açısından kritik uygulamalar için kullanılabilir hale getirir. Olası bir uygulama, geniş bir bitki alanına iletişim kablolarının kurulma ve sürdürülmesi maliyetini azaltmak için dağıtılmış bir kontrol sisteminin (DCS) kablosuz bir kısmıdır. İzleme noktaları, iletişim kablolarının herhangi bir manipülasyonu olmadan eklenebilir ve değiştirilebilir.
Buna ek olarak, 5G, alan cihazları ve bulut arasında son derece güvenilir, düşük gecikmeli iletişim sağlarsa, kritik performans sürdürülürken bulutta yapılandırılabilir. Harici bulut sistemlerine ek olarak, 5G, ağda düşük gecikmeli bir bilgi işlem platformu oluşturacak çok erişmez kenar hesaplama (MEC) ile de kullanılabilir. Kontrol uygulamaları MEC platformunda uygulandığında, Bulut Kontrol Hizmetleri, İnternet'e veya diğer ağlara ihtiyaç duymadan yüksek güvenilirlik ve düşük 5g gecikmesinden tam olarak yararlanabilir.
5. Dijital ikizler için bağlı sensörler
Dijital ikiz, siber alandaki gerçek fabrikanın dijital olarak gerçekleşmesidir ve fabrika işlemlerinin dijital dönüşümünün temelidir. Uygulamalar statik dijital bitki tasarım bilgileriyle sınırlı değildir. Dijital ikizler gerçek bitki koşullarını gerçek zamanlı olarak yansıtarak, simülasyon ve AI analitikleri yoluyla öngörücü bakım ve optimize edilmiş işlemler sağlar.
Fiziksel ve dijital ikizlerin durumunu daha kesin bir şekilde senkronize etmek için şirketler, ekipman, boru hatları ve diğer varlıkların durumunu, hava ve diğer koşulları doğru bir şekilde anlamalıdır. Bunu yapmak için fabrika birçok sensör kurmak zorunda kaldı. Bu talebi karşılamak için, her sensör kablosuz, ucuz olmalı ve pili değiştirmek zorunda kalmadan yıllarca çalışabilmelidir. 5G'nin aynı anda birden fazla cihazı bağlama yeteneği bu uygulamanın anahtarıdır.
Fabrikalardaki potansiyel 5G uygulama durumları arasında mobil cihazlar için destek, uzaktan izleme, bulut robotikleri, kablosuz\/bulut kontrol sistemleri ve dijital ikiz optimizasyon için gelişmiş sensör bağlantısı bulunmaktadır.
06 Endüstriyel 5G uygulamalarının durumu ve zorlukları
Fabrikadaki birçok potansiyel uygulama durumuna rağmen, 5G henüz süreç endüstrisinde yaygın olarak uygulanmamıştır. Endüstriyel 5G uygulamaları hala birçok zorlukla karşı karşıyadır.
Tüketici ve endüstriyel uygulamaların ihtiyaçlarını karşılamak için 5G'nin birden fazla işlevi desteklemesi gerekir. 5G standardı farklı önceliklere sahip aşamalı bir şekilde geliştirilmektedir. 5G standardının R16 ve sonraki sürümleri, endüstriyel uygulamalar için kullanılabilecek özellikleri içerir. Yüksek güvenilirliği, düşük gecikmeli iletişimleri ve özel ağları geliştirirler ve ayrıca otomasyonda önemli bir ağ teknolojisi olan zamana duyarlı ağlar (TSN) ile birlikte çalışmayı desteklerler.
Sanayi sektörünün yetenekleri R18 ve daha sonraki (5G-gelişmiş) standartlarda daha da artırılacaktır. 5G, yüksek güvenilirlik, düşük gecikme ve çok noktalı eşzamanlı bağlantı gibi gelişmiş endüstriyel yetenekler sunarken, bu yetenekleri desteklemek için 5G standartlarının, uyumluluk ürünlerinin ve altyapısının daha da geliştirilmesi gerekmektedir.
Konsept Kanıtı Test Yapılandırmaları, zorlu gelişmiş süreç kontrol zorluklarını çözmek için yeni algoritmalar ve 5G kullanır.
07 5G kullanarak uzaktan kumanda teknolojisi kavramının kanıtı
POC umut verici bir adım olmakla birlikte, endüstriyel 5G çözümleri için net bir ticari değer geliştirmek için daha fazla test yapılması gerekmektedir. Olası bir çözüm, fabrikalara yüksek hızlı kablosuz iletişim kenar cihazlarını dağıtmak ve cihazları gerçek zamanlı olarak kontrol etmek için bulut tabanlı otonom AI teknolojisini kullanmaktır.
08 5 g ve bulut tabanlı otonom kontrol AI
FKDPP ve Cloud'un düşük gecikme ve birçok cihazı bağlama yeteneği sunan 5G ile kombinasyonunun, endüstriyel otonom kontrol elde etmek için temel teknoloji olması bekleniyor.
Birçok endüstri, dijital dönüşümü hızlandırmak için 5G kablosuz iletişim teknolojisinin kullanımını dikkate almaya başlamaktadır. Yüksek güvenilirlik, düşük gecikme ve birden fazla cihazı aynı anda bağlama yeteneği, endüstriyel uygulamalar için kritiktir. Daha geniş bir uygulama yelpazesi elde etmek için, 5G standardını sürekli olarak iyileştirmek, daha olgun uyum ürünleri ve altyapı sağlamak ve kullanıcılara 5G'nin getirdiği benzersiz avantajları ve değeri göstermek gerekir.